□ 聞新 龍弟之

星系和宇宙航天時代：太陽探測57年

□ 聞新 龍弟之

第一顆太陽探測衛(wèi)星——先驅(qū)者5號衛(wèi)星

自從人類進(jìn)入航天時代以來，科學(xué)家們就一直運(yùn)用衛(wèi)星探測器來研究探索太陽的內(nèi)部和外部情況。由美國宇航局研制的先驅(qū)者5號，是一顆自旋穩(wěn)定衛(wèi)星，重量43千克，結(jié)構(gòu)由直徑0.66米的球體外加四個邊長1.4米的太陽帆板組成。它于1960年3月11日發(fā)射，它的主要任務(wù)是探索地球與金星之間太陽耀斑對磁場的影響。它是人類第一次實(shí)現(xiàn)了行星際探測的飛行器，首次驗(yàn)證了行星際磁場的存在。

由于先驅(qū)者5號探測器沒有攜帶相機(jī)載荷，所以沒有傳回具體圖像數(shù)據(jù)，盡管如此，先驅(qū)者5號依然是美國宇航局先驅(qū)者系列計(jì)劃中最成功的探測器。

距離太陽最近的探測器——太陽神號探測器

由于太陽的高溫高輻射等惡劣空間環(huán)境特性，所以對近距離觀測太陽的探測器的要求十分嚴(yán)格乃至苛刻。“太陽神號”是為數(shù)不多的太陽近距離日心軌道探測器，其包括太陽神-A和太陽神-B兩顆姊妹探測器。物面反射器的溫度達(dá)到400攝氏度，太陽帆板達(dá)到128攝氏度的情況下，仍然能夠正常工作。兩顆探測器分別于1974年12月10日和1976年1月15日發(fā)射升空，其主要任務(wù)是幫助科學(xué)家探測太陽風(fēng)、行星際磁場、宇宙射線等。

“太陽神號”至今還保持著相距太陽最近的記錄，它相比水星還略微靠近太陽。同時，它還是歷史上飛行速度最快的人造天體，速度為每秒70千米。目前，兩顆太陽神號探測器已經(jīng)停止工作，但仍然在繞太陽運(yùn)行的橢圓軌道中漂泊。

太陽極低軌道探測器——尤利西斯太陽探測器

1990年10月6日，美國發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)將歐美共同研制的尤利西斯號太陽探測器送入太空，探測器重385千克，以钚核反應(yīng)堆作動力，運(yùn)行在太陽極地軌道上。

“尤利西斯號”進(jìn)入太空后，首先飛往木星，然后通過重力彈弓效應(yīng)變軌進(jìn)入過太陽南、北極的繞太陽飛行的圓形軌道。軌道離太陽最遠(yuǎn)時為8億千米，近太陽點(diǎn)為1.93億千米，探測器可以對太陽表面全方位地觀測。它探測太陽兩極，以及太陽周圍巨大磁場、宇宙射線、 宇宙塵埃、γ射線、X射線、太陽風(fēng)等等。在星際旅途中，它還發(fā)現(xiàn)了比人類之前所已知的多30余倍的宇宙塵埃進(jìn)入太陽系。

2009年，由于钚燃料能量逐漸減弱，發(fā)電機(jī)無法提供足夠的熱量暖化燃料。這顆設(shè)計(jì)壽命僅為5年的探測器，在軌工作了17年后，“凍死”在遙遠(yuǎn)的星空。

“太陽神號”是德國和美國聯(lián)合研制的探測器，它能夠承受很高的太陽輻射熱負(fù)荷。當(dāng)天線系統(tǒng)拋

SOHO探測器

提起SOHO，不少人可能首先會把它和某個地產(chǎn)公司聯(lián)系起來。但這里談到的SOHO并非房地產(chǎn)項(xiàng)目，而是1995年發(fā)射的“太陽和日球?qū)犹綔y器”（Solar and Heliospheric Obs）的簡稱。

SOHO是歐美兩大宇航局聯(lián)合研制的太陽觀測器，用以研究太陽的結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、太陽內(nèi)部的動力學(xué)、太陽外部大氣的結(jié)構(gòu)及其動力學(xué)、太陽風(fēng)與太陽大氣的關(guān)系。該探測器重610千克，被部署在L1拉格朗日點(diǎn)上。在該點(diǎn)，環(huán)繞太陽公轉(zhuǎn)所需的向心力是經(jīng)地球重力抵消后的太陽重力，而公轉(zhuǎn)周期與地球相同，因此可停留在相對位置上。

今天SOHO仍然在軌工作，從入軌工作至今它已經(jīng)傳回了大量太陽風(fēng)暴、色球?qū)雍腿彰岬膲延^圖像；在觀測太陽的同時，它還發(fā)現(xiàn)了2000顆掠日彗星。

起源號探測器

由美國宇航局研發(fā)的起源號探測器，于2001年8月8日發(fā)射升空，它的任務(wù)是搜集太陽風(fēng)粒子，用于研究太陽系的起源和演化等方面問題。為了避免地球磁場對太陽風(fēng)粒子污染，“起源號”大部分時間工作在L1拉格朗日點(diǎn)附近。

“起源號”還是一顆返回式衛(wèi)星，它也是自1972年阿波羅17號帶回月球土壤樣本以來的第一顆帶回空間樣本的衛(wèi)星探測器。盡管在探測器返回艙返回地球時發(fā)生意外，導(dǎo)致返回艙高速撞擊墜落在美國猶他州沙漠上，造成采集的樣品受到污染，但是科學(xué)家們還是花費(fèi)了4周時間恢復(fù)了大量樣品。

編隊(duì)協(xié)作探測器——日地關(guān)系觀測臺

2006年10月發(fā)射的日地關(guān)系觀測臺簡稱STEREO，由包括美國、英國、法國、德國、比利時、荷蘭及瑞士等多個國家聯(lián)合研制。該探測器由兩顆相距180度的探測器組成，部署于太陽兩側(cè)，一顆總在地球前進(jìn)方向的前方，另一顆總在后方，以此獲取太陽的3D立體圖像。同時該觀測臺能在三維空間中研究日冕噴發(fā)物質(zhì)，這些噴發(fā)物質(zhì)會影響地球磁場，甚至?xí)a(chǎn)生磁暴危害在軌衛(wèi)星和飛船，嚴(yán)重時還會干擾地面上的電氣設(shè)備。因此航天領(lǐng)域的專家們希望通過日地關(guān)系觀測臺對太陽的觀測，使未來能夠更好地預(yù)測磁暴。

日出號衛(wèi)星

目前對太陽進(jìn)行探測的衛(wèi)星，大部分都處在離太陽較遠(yuǎn)的軌道，由于地球大氣環(huán)境并不影響對太陽的觀測，有些探測器直接選擇繞地球飛行，2006年9月22日發(fā)射的日出號衛(wèi)星便是其中之一。

日出號衛(wèi)星由日本、美國和英國聯(lián)合研制，運(yùn)行在準(zhǔn)圓形的太陽同步軌道，近地點(diǎn)為280千米，遠(yuǎn)地點(diǎn)為686千米。這顆衛(wèi)星的主要任務(wù)是觀測太陽磁場的精細(xì)結(jié)構(gòu)，研究太陽耀斑的爆發(fā)活動，拍攝高清晰度的太陽圖像。

在衛(wèi)星上所裝載的科學(xué)設(shè)備儀器能夠有效探測可見光、紫外線，以及X射線；同時能夠觀測太陽的磁場活動，為研究太陽黑子和太陽風(fēng)提供重要數(shù)據(jù)；除此之外還能研究太陽磁場和日冕之間的相互作用。

進(jìn)入太陽大氣層的探測器——帕克太陽探測器

自2015年以來，美國宇航局制定了一個“帕克太陽探測器”計(jì)劃（Parker Solar Probe），以天體物理學(xué)家尤金·帕克的名字命名。帕克曾成功預(yù)測出超音速太陽風(fēng)，它是一種太陽噴射出來的帶電粒子，時速可達(dá)100千米以上的“風(fēng)”。

“帕克太陽探測器”預(yù)計(jì)2018年6月19日沿橢圓形軌道發(fā)射，隨后進(jìn)入水星軌道，它將利用重力式制動方式反復(fù)飛越金星，以便更加靠近太陽，最終飛進(jìn)太陽表面。它也將成為人類制造的飛行速度最快的物體。預(yù)計(jì) 2025 年6月14日，將接近太陽大氣層，整個飛行過程需要花費(fèi)6年11個月的時間。

責(zé)任編輯：陳彩連