深空时代来临,探日究竟有何魔力?( 二 )


从天文望远镜到雷达 , 再到卫星近距离观测 , 都面临技术挑战:
1.升空的卫星为了保证高的精确度分析 , 必须设计多层安全冗余系统 , 来保证数据的可靠性避免被太阳风的高能电子流影响 。
2.像制作类似帕克或者超越帕克的太阳探测器 , 在近距离观测太阳时 , 必须制备出耐超高温的材料 , 探测器的内外都需要这些特殊材料的加持 , 寻找和合成这些超导耐高温的材料极其困难 。
3.太阳的磁极在一个太阳周期(11年)会有磁极翻转的现象 , 需要工作寿命长的卫星对其整个太阳周期的活动进行完整的观测 。
4.不仅要防备太阳风暴的侵袭 , 太阳探测器也需要设计研发具备防止其他太空高能电离子的干扰和影响 。
深空的超远飞行是航天科技实力的巅峰 , 尤其是向着太阳这个超高温火炉飞去 , 不仅要解决超远距离的能源问题、复杂温变环境、太阳风暴……还要从容应对数亿公里漫长旅程中随时出现的危机 。 可谓是每一秒的距离都充满意外和困难 。 在这样的条件下 , 这些太阳探测器还是为人类的研究带来了极大的助益 。
逐日到未来
航天技术自1960年开始发展 , 科学家也开始着手探测和研究太阳活动 , 目前全世界已经发射了70多颗太阳观测卫星 , 主要聚焦于太阳黑子、耀斑日冕等表面物质抛射的观测研究 。 我们知道近代的太阳研究主要聚焦的也是对太阳结构、磁场、黑子等进行综合观测和近地观测 。 因为篇幅问题 , 只为大家介绍几个比较有影响的主要成果:
1.欧洲航天局的尤利西斯探测器 , 为天文学家展现了太阳磁场的变化 , 曾经人们以为太阳磁极的变化会非常迅速 , 得益于尤利西斯的观察 , 发现了这个过程是一个渐变的历程 , 可能需要七年左右的时间来变化 。
2.探测器发现太阳黑子的规律 , 它在太阳活动极小期结束后 , 太阳黑子的数量会逐渐增加 , 会在太阳南北半球的35度纬度形成 , 然后到达赤道最终消失 , 而日冕的亮点也会从高维向赤道移动 。
3.美国发射的世界第一对孪生太阳观测卫星——日地关系观测平台 , 对太阳黑子爆发时进行了三维成像 , 让科学家们首次用三维立体的方式来研究太阳周边环境以及太阳活动对整个太阳系造成的影响 。
4.帕克太阳探测器发射升空后 , 帮助科学家找到了太阳风的源头 , 低速太阳风在赤道附近的日冕洞附近出现 , 速度低于每秒 450 公里;而在太阳极地附近 , 吹出的是高速太阳风 , 速度超过每秒 450 公里 。 太阳风的最终超高速加速原因也被找到 , 太阳的旋转转速也被发现比我们想象中的要快得多 , 给了科研人员对恒星进化方式的新思考角度 。
这是目前相对来说比较新和重要的成果 , 而太阳的未来探索 , 会向部署立体探测体系发力 , 对太阳进行全方位的探索 。 这个立体的探索方案也是咱们种花家自己提出来的 , 关于这个立体探测系统方案 , 未来将在黄道面和极轨的5个点上分别部署探测器 , 对太阳实现“环抱”观测 。 而探测器尤其是极区探测器 , 需要5年的时间才能飞行到位 , 航天局给出的时间是大概在2035年前后构建起太阳极区的全方位立体探测体系 。
此前关于研究太阳的论文 , 我们的研究数量虽然很多 , 但是都建立在其他国家探索太阳的二手资料上面 , 想要做出影响天文界 , 引领太阳研究方面的影响力 , 很难实现 。 原始创新的成果必须建立在自有太阳探索能力的宇航器的发展 , 而对太阳的探测立体体系部署和规划会极大地改变我们在太阳研究学术界的地位:从跟随者到引领者的巨变 , 未来可期 。
太阳探测器的归宿是在能量耗尽后 , 一步步分解坠向太阳 , 成为宇宙尘埃的一份子 。 但是人类追逐太阳的脚步永远也不会停下 , 关于太阳的谜题 , 关于太阳风暴的解答 , 都是人类想要征服的方向 , 哪怕是渺茫的希望 , 人类也会头铁迈进 , 直到人类消亡的那刻 。

推荐阅读