这两艘飞船将与太阳肩并肩 比以往更接近太阳

近几十年来，人类对遥远恒星的了解急剧增加。由于仪器的改进，科学家们能够看到更远更清晰的东西，从而进一步了解恒星系统和环绕它们的行星。不幸的是，还需要一段时间才能开发出必要的技术来接近这些恒星。但与此同时，美国国家航空航天局(NASA)和欧洲航天局(ESA)正在开发任务，让我们能够像以往一样探索自己的太阳。

欧空局的太阳轨道飞行器捕捉到太阳极地区域的第一幅图像，在那里，磁张力以一种活泼的舞蹈产生并释放出来。图片：Spacecraft: ESA/ATG medialab; Sun: NASA/SDO/P. Testa (CfA)

博科园-科学科普：这些任务，美国宇航局的帕克太阳能探测器和欧洲航天局(欧洲航天局)的太阳轨道飞行器，将会比以往任何一次任务更接近太阳。在这样做的过程中，人们希望他们能够解决几十年来关于太阳内部工作原理问题。这些任务将分别于2018年和2020年发射，也将对地球上的生命产生重大影响。阳光不仅对生命至关重要，太阳耀斑也会对人类的科技产生重大威胁，人类正变得越来越依赖它。这包括无线电通信、卫星、电网和载人航天。

在未来的几十年里，低地球轨道(LEO)预计将变得越来越拥挤，因为商业空间站甚至太空旅游都将成为现实。通过提高对驱动太阳耀斑的过程的理解，将能够更好地预测它们何时发生，以及它们将如何影响到LEO的地球、宇宙飞船和基础设施。美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的太阳轨道飞行器项目科学家克里斯·圣·西尔(Chris St. Cyr)在最近的NASA新闻发布会上解释道：

我们的目标是了解太阳是如何工作的，以及它如何影响太空环境，达到可预测的程度，这确实是一门由好奇心驱动的科学。这两个任务都将聚焦于太阳的动态外大气层，也就是日冕。目前，这一层太阳的大部分行为是不可预测的，也不太容易理解。例如，有所谓的“日冕加热问题”，即太阳的日冕比太阳表面热得多。还有一个问题是，是什么驱动着不断涌现的太阳能材料(又名(太阳风)到如此高的速度。

正如美国宇航局戈达德(NASA Goddard)帕克太阳能探测任务的研究科学家埃里克·克里斯蒂(Eric Christian)解释的那样：帕克太阳能探测器和太阳轨道飞行器采用了不同的技术，但作为任务，它们将是互补的。他们将在同一时间拍摄太阳的日冕，他们会看到一些相同的结构——太阳的两极发生了什么，以及那些相同的结构在赤道上是什么样子的。

帕克太阳能探测器接近太阳的概念图。图片：Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

在其任务中，帕克太阳能探测器将比历史上任何航天器更接近太阳——距离地面近600万公里(380万英里)。这将取代1976年由Helios B探测器所建立的434.32亿公里(约2700万米)的记录。从这个位置，帕克太阳能探测器将使用它的四套科学仪器来成像太阳风，研究太阳的磁场、等离子体和高能粒子。

这样做，探测器将帮助阐明太阳外层大气的真实结构，这将帮助我们理解为什么日冕比太阳表面更热。基本上当日冕的温度高达几百万度时，太阳表面(也就是太阳表面)光球层)，经历的温度约为5538°C(10000°F)。与此同时，太阳轨道飞行器将从太阳到达约4200万千米(2600万英里)的距离，并假设一个高度倾斜的轨道，可以提供太阳两极的第一个直接图像。

这是太阳的另一个领域，科学家们还不太清楚，研究它可以为太阳的持续活动和喷发提供有价值的线索。这两个任务也将研究太阳风，太阳风是太阳对太阳系最普遍的影响。这种磁化气体的蒸汽充满了内部的太阳系，与磁场，大气，甚至行星的表面相互作用。在地球上，它“负责”北极光和南极光，有时还会破坏卫星和电力系统。

太阳耀斑从太阳表面喷发的概念图，图片：NASA Goddard Space Flight Center

以前的任务使科学家相信日冕有助于加速太阳风到如此高的速度。当这些带电粒子离开太阳并通过日冕时，它们的速度实际上是三倍。当太阳风到达负责测量的宇宙飞船时——1.48亿千米(9200万米)来自太阳——它有足够的时间与空间中的其他粒子混合，并失去一些它的定义特征。由于停靠在离太阳很近的地方，帕克太阳能探测器将能够测量太阳风的形状，并离开日冕，从而提供有史以来最精确的太阳风测量数据。

从太阳的角度看，太阳轨道器将会补充帕克太阳能探测器对太阳风的研究，观察太阳风的结构和行为在不同纬度的变化。这一独特的轨道也将允许太阳轨道器研究太阳的磁场，因为一些太阳最有趣的磁场活动集中在两极。这一磁场的影响深远，很大程度上是因为太阳风，它向外延伸，形成了一个被称为日光层的磁泡。在太阳风圈内，太阳风对行星的大气产生了深远的影响，它的存在保护了内行星免受银河辐射的影响。

尽管如此，太阳磁场是如何在太阳内部产生或形成的，目前还不完全清楚。但是考虑到它的位置，太阳轨道飞行器将能够研究一些现象，从而更好地了解太阳磁场是如何产生的。这包括太阳耀斑和日冕物质抛射，这是由于磁极周围磁场的变化引起。通过这种方式，帕克太阳能探测器和太阳轨道器是免费的任务，研究太阳从不同的有利位置，以帮助改善我们对太阳和日光层的知识。

在这个过程中将提供有价值的数据，帮助科学家解决长期存在的关于太阳的问题。这有助于扩展我们对其他恒星系统的认识，甚至可能回答关于生命起源的问题。正如美国宇航局戈达德(NASA Goddard)帕克太阳能探测器的任务科学家亚当·斯扎布(Adam Szabo)解释的那样：

有些问题已经困扰我们很长时间了，正试图破译在太阳附近发生的事情，而显而易见的解决办法就是去那里，不能等待——不仅仅是我，而是整个人类。随着时间的推移，随着必要的先进材料的发展，甚至可以向太阳发射探测器。但在此之前，这些任务代表了迄今为止研究太阳的最雄心勃勃和最大胆的努力，就像许多其他大胆的计划来研究我们的太阳系一样！

博科园-科学科普｜文：Matt Williams｜来自：Universe Today｜参考：NASA