作者：Alexandra Witze
帕克太阳探测器与太阳表面的距离将比历史上航天器到达过的最近距离还要缩短七成。图片来源：JHUAPL
安息吧伊卡洛斯！NASA已经研制出一个可以飞过太阳大气层的航天器，而它不会像希腊传说中伊卡洛斯的蜡质羽毛翅膀一样因为过于接近太阳而融化跌落。
如果一切按计划进行的话，这个斥资15亿的帕克太阳探测器在8月5日从佛罗里达州卡纳维拉尔角的发射平台上点火升空。仅3个月后，它将会比以往任何的航天器都要接近太阳的位置，并完成史上首次对太阳的能量的直接测量。
但那只是个开始。在接下来的7年中，这个探测器会再环绕太阳23次，飞掠的高度一次比一次低——最终，它将抵达日冕层中，太阳表面以上620万千米处。这个高度仅是德国的太阳神2号探测器(Helios 2)在1976年创下的离太阳最近的距离的七分之一。
帕克航天器的目标是解答目前关于太阳最突出而亟待解决的疑问，比如为何日冕层可以被加热到几百万摄氏度的高温，而其下的太阳表面却保持相对低温。它还将探索太阳风的发源地；太阳风是从太阳向太阳系涌出、速度可达800千米/秒的高能带电粒子流。当太阳风撞入地球大气层时便能产生极美的极光，但这强烈的粒子流也会干扰人造卫星的通讯和导航系统。
“我们将进入到这一切有趣事物发生的地方，”Nicola Fox说，他是约翰霍普金斯大学(Laurel, Maryland)应用物理实验室的太阳物理学家，也是这个发射任务的项目专家。
这个深入探索的探测器将有望让研究者们更好的了解粒子、磁场和能量如何在太阳中相互作用。“这将彻底改变如今的研究局势，”NASA戈达德航天飞行中心(Greenbelt, Maryland)的太阳物理学家Nicholeen Viall评价道。
在太阳风里冲浪
从1958年开始，空间物理学家就梦想着能有航天任务实现飞越日冕层的壮举、或至少飞入最靠近太阳的行星水星的轨道。同年，芝加哥大学的物理学家Eugene Parker第一次推测了太阳风的存在——该航天器也是以他命名的。
如今，在几十年的规划安排后，这个任务终于快到了发射的瞬间了。在点火的8周后，它会飞过金星，并运用这颗行星的重力减速滑入环绕太阳的一个更小的轨道。在11月3日，在探测器进入轨道之后的5周，它将会飞向离太阳表面240万千米、35倍太阳半径的位置——第一次尝试靠近太阳。
从这开始，航天器将会继续在太阳周围航行，并利用6次飞掠金星的机会逐渐拉近与太阳间的距离。设计了这个项目轨道的APL工程师Yanping Guo解释，这个轨道给了探测器足够的时间来收集数据。
在第一次近距离环绕太阳(35倍太阳半径处)和最后一次环绕(小于10倍太阳半径处)期间，探测器将会遇到Alfvén表面；以这个表面为界，太阳风变为超音速。在Alfvén表面内，太阳的磁场对太阳风起主要影响；在其外，太阳风更松散地逸散开来。
不断升温
帕克太阳探测器穿过太阳日冕的边界有着和旅行者1号探测器在2012年进入太阳圈外星际介质相似的象征意义，Justin Kasper，在密歇根大学安娜堡分校研究Alfvén递变(Alfvén transition)的物理学家表示。这一瞬间将标记着人类进入了太阳系的另一个领域。“我确信，一些特别的事情会发生，”他说。
这个边界可能比预想的更为复杂。最近对STEREO航天器在2014年拍摄的外日冕图像进行的分析揭露，该表面更像是一个广阔而难以定义的、有着复杂磁场结构的区域。这表明帕克太阳探测器将有机会测量一个新的、意料之外的宽阔区域。“它远比我们想象的更狂野和错综复杂，”Craig DeForest说。这个西南研究所(the Southwest Research Institute in Boulder, Colorado)的太阳物理学家引领着团队完成了对外日冕的图像分析，他们的研究刊登于7月18日的《天体物理》(Astrophysical Journal)杂志。
帕克太阳探测器满载着大量用于直接观测日冕的仪器。用于保护这些仪器的是一个2.4米宽的热屏障。这个热屏障由11厘米厚的碳泡沫和其他碳复合材料层层相间组成，能抵御接近1400摄氏度的高温。
这个航天器依靠太阳能板收集的能量驱动，为了散热，太阳能板上还装配了一个和汽车冷却器相似的水管系统。
凝视太阳
项目专家们希望帕克太阳探测器能敲开太阳研究新时代的大门。在2020年，欧洲航天局也计划发射他们的太阳探测器；和帕克探测器相比，这个探测器将从更高的纬度和更远的位置研究太阳。同年，夏威夷的Daniel K. Inouye太阳望远镜也将投入使用，记录下太阳日冕每天的状况。
如今91岁的Parker正期待见证以他命名的探测器对（由他预测存在的）太阳风的波动和扰动的观测。他说：“我期望着惊喜的出现。”
翻译：钟加宝
审校：董子晨曦
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