好消息,人類將首次研究太陽的兩極

超弦 發佈 2020-02-11T03:50:40+00:00

眾所周知,太陽是我們太陽系的核心,給予了我們光和熱。它有一個非常複雜的隔熱板,可以保護它不受太陽的傷害,當我們想看太陽的時候,這些小窺視孔會打開,但隨後會關閉,因為這些儀器非常靈敏。

眾所周知,太陽是我們太陽系的核心,給予了我們光和熱。但是同時太陽風又對太陽系的星球帶來了威脅,科學家們急切地想要知道太陽風的起源以及運作過程。

美國東部時間周日(2月9日)晚上11點03分1800公斤的宇宙飛船在聯合發射聯盟(ULA)的阿特拉斯五號火箭上升空,包括13英尺寬(4米)的整流罩和一個固體火箭助推器。太陽軌道飛行器按計劃在升空53分鐘後與火箭分離。幾分鐘後,任務小組與飛船建立了聯繫,進展順利。

太陽軌道飛行器是歐洲航天局(ESA)和美國宇航局(NASA)的合作項目。這次任務預計將返回史無前例的太陽兩極數據和圖像,以及我們對太陽極地區域的第一次觀測。

科學家們在20多年前的1999年首次提出了這個任務。歐空局官員最初計劃在2008年至2013年間的某個時候發射這一任務。然而,技術上的困難和一些任務的重組最終將發射推遲到2020年。

歐空局太陽軌道飛行器項目經理塞薩爾·加西亞說:「太空飛行器的熱保護系統是(少數)挑戰之一。多年來,技術的發展使該小組能夠更好地保護太空飛行器及其超敏感儀器套件。哈辛說,為了保持涼爽,這艘飛船有一個324磅(150公斤)的隔熱板,它可以承受高達970華氏度(520攝氏度)的溫度。

他說:「太陽軌道飛行器將進入這個地區,那裡的溫度和比薩餅烤箱差不多。」它有一個非常複雜的隔熱板,可以保護它不受太陽的傷害,當我們想看太陽的時候,這些小窺視孔會打開,但隨後會關閉,因為這些儀器非常靈敏。」

隔熱板類似三明治,由多層鈦箔組成。這種金屬箔(連同部分太空飛行器)被塗上了一種特殊的材料,叫做SolarBlack,是為太陽軌道飛行器製造的。該塗層由磷酸鈣(與人骨相同的材料)製成,也被用於幫助假體與人骨結合,減少排斥反應的機會。

覆蓋太空飛行器很大一部分的骨基塗層具有穩定的熱性能,導電,在任務過程中不會脫落。加西亞說,白色是太空飛行器塗層的典型顏色選擇,因為它能非常好地反射太陽光。不幸的是,它有一個主要的缺點:白色會隨著時間的推移而變暗,因為它暴露在紫外線輻射下。這將顯著改變太空飛行器的熱特性,並可能對其儀器產生不利影響。

另一個挑戰是確保星載儀器不會干擾太空飛行器將要進行的磁場測量。根據加西亞的說法,清潔是另一個挑戰。因為這些儀器對分子污染很敏感,任何類型的殘留物、塵埃顆粒或散落的毛髮都可能給這些儀器所期望的科學帶來災難。加西亞還解釋說,飛船對水蒸氣也很敏感。事實上,飛船的靈敏望遠鏡暫時不會開啟,這樣在發射過程中形成的任何殘餘水蒸氣都會蒸發掉。這是有史以來發射的最乾淨的太空飛行器。

太陽軌道飛行器的十套科學儀器將研究太陽。有兩種類型:原位和遙感。現場儀器測量太空飛行器周圍的環境。遙感儀器測量在遠處發生的事情。綜合起來,這兩組數據可以用來拼湊出太陽日冕和太陽風中正在發生的更完整的畫面。

歐空局正在領導太陽軌道飛行器的任務,由美國宇航局支付運載火箭和船上10個儀器之一的費用。美國航天局對此次任務的總資金貢獻約為3.86億美元,其中歐空局貢獻了8.77億美元,總成本約為15億美元。

太陽軌道器的設計目的是近距離研究太陽。它的主要目標是幫助我們回答這個問題:太陽是如何創造和控制太陽層的——太陽系周圍巨大的保護性氣泡——以及為什麼這個氣泡會隨著時間而改變?

科學家認為,回答這個問題的關鍵在於太陽的極地。太陽軌道飛行器將是第一個拍攝這一神秘區域的太空飛行器,這個區域是解開太陽活動周期奧秘的關鍵。太陽的磁場造成了我們所看到的所有影響。任務小組成員說,太陽軌道飛行器將以前所未有的細節把太陽上發生的事情和太陽層上發生的事情聯繫起來。

在太陽探測器發射之後,太陽地球和金星的重力輔助操縱將使太陽軌道飛行器改變傾角,從不同角度觀察太陽。在最初的巡航階段(持續到2021年11月),太陽軌道飛行器將圍繞金星和地球進行兩次重力輔助機動,以改變太空飛行器的軌道,引導其朝向太陽系最深處。同時,太陽軌道飛行器將獲得現場數據,並對其遙感儀器進行特徵描述和校準。第一次近距離的太陽活動將於2022年在地球距太陽約三分之一的地方進行。太空船的軌道被選為與金星「共振」,這意味著它將每隔幾個軌道返回到金星附近,並再次利用金星的引力改變或傾斜其軌道。最初,太陽軌道器將被限制在與行星相同的平面上,但金星的每一次相遇都會增加其軌道傾角。例如,在2025年金星遭遇之後,它將以17度的傾角首次通過太陽,在擬議的任務擴展階段增加到33度,使更多的極地地區進入直接視野。

地球和金星的重力輔助操縱將使太陽軌道飛行器改變傾角,從不同角度觀察太陽。在最初的巡航階段(持續到2021年11月),太陽軌道飛行器將圍繞金星和地球進行兩次重力輔助機動,以改變太空飛行器的軌道,引導其朝向太陽系最深處。第一次近距離的太陽活動將於2022年在地球距太陽約三分之一的地方進行。

直到2025年,太陽軌道器將到達黃道平面上方17度的軌道,地球和其他行星都在黃道平面上運行,這才是對太陽兩極的第一次仔細觀察。太空船將通過金星的重力輔助飛行來達到這個有利的位置,這將增加它的傾角。

太陽軌道器最陡峭的視角,黃道以上33度,要到2029年才會出現,屆時飛船將很好地進入預期的延長任務(2026年12月開始)。這個角度將提供太陽極地區域的最佳圖像,儘管在整個任務期間,太空飛行器將傳回關於這些從未見過的區域的史無前例的數據。

但目前為止,太陽軌道飛行器將向太陽巡航,完成金星的幾次飛行,以便近距離研究我們的恆星。初步的科學測量預計最早在5月,全面的科學操作將在2021年11月飛船的成像儀上線時開始。



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