帕克探测器正在接近太阳！2024年底达到最近，为何不会被熔化？

贺兰石

太阳与我们朝夕相处，但人们很少去直视它的存在。神话中的夸父曾试图拼命追赶它，但因为身处地球逃离不了引力作用，只是徒劳的做无用功。
科技发达后，人类知道太阳作为恒星其温度很高，可以说任何物体与之接近都会化为一缕青烟。

（帕克和太阳效果图）

纵然如此，现代的科学家依然像夸父一样，朝着太阳进发，要近距离一睹太阳的芳容。
古有夸父追日，现有帕克飞日

2018年8月，NASA的太阳探测器“帕克”升空，而后便朝着太阳一刻不停的飞去。帕克的任务，就是尽可能的接近太阳，而后对其展开观察研究。
人类的技术还未能彻底进入太阳内层，探测器飞抵太阳，距离其表层还有616万公里。
假设将太阳和地球间的距离按比例缩小到1米范围，探测器和太阳之间的距离是4厘米。

所以，听起来距离太阳还很遥远，但实际上已经很近。上世纪70年代发射的太阳神探测器，它飞抵太阳最近处的距离是4300万公里。
由于帕克飞抵太阳更近，势必就会遭遇更强烈的高温。为了应对这种情况，科学家在设计时，专门在探测器的表面安装了隔板，这可以帮助探测器抵御至少1300℃的高温。
帕克“奔跑”的速度也很快，每秒能达到190公里，每小时可以达到69万公里，速度在所有人造飞行器中已是最快的那个了。

从人类的角度看即便已经很快了，但是从2018年升空到抵近太阳，中间也要走六七年的时间。
2021年底，帕克进入了太阳的日冕层，这也是人类第一个进入太阳大气层外圈的飞行器。这个区域距离太阳的表面，还有1300万公里。
通过此前传输回来的数据，科学家发现日冕的边缘并非平滑的球体，它的表面布满了刺突和谷地。这一区域既有太阳引力在发挥作用，也有磁力遏制的其他太阳物质。

只不过此处太阳的束缚力已经微弱，所以很多从太阳内部被抛洒出来的物质，都聚集在了日冕的边缘地带。帕克探测器此前已飞过了这个临界点，现在它依然在朝着太阳前进。
在这个飞行过程中，帕克也不断给太阳拍摄全身照，相比于此前的照片，新的照片都是最接近太阳的。2020年7月时，一系列照片就被公布了。
科学家对这些照片视若珍宝，图像资料能够将太阳的大气层拼接起来，可以帮助科学家深入了解太阳的大气，以及太阳的大气是如何对整个太阳系产生影响的。

这些照片，也让科学家发现了遍布太阳表面的太阳耀斑。有科学家将这种小型的耀斑戏称为“篝火”，因为大型的高能耀斑，要比前者高出几百万乃至几十亿倍。
科学家还不清楚是什么原因导致了小型耀斑，但这些耀斑却遍布太阳表面的各个地方。显而易见的是，如果不是帕克尽可能的飞抵太阳，科学家也无法了解这么多的情况和问题。
而这些，仅仅是帕克飞日任务的很小一部分。它正式的任务，还要等到更近距离的接触太阳后才能展开。

科学家试图了解三个问题

帕克飞抵太阳，科学家试图通过它了解太阳身上的三个谜团。
第一个谜团是，远距离的温度为何比近距离的温度高。人类所掌握的常识是，不管是一堆火还是其他发热物体，距离它越近温度也越高，反之温度会越低。
太阳却不遵循这个规律。太阳的光球层接近内部，这一区域的温度在5500℃左右。可如果向太阳的外层区域转移，来到最外面的日冕区域，这里的温度竟然能达到200万摄氏度。

距离太阳内部那么远，温度却比靠近太阳的区域还要高，而且高到近乎离谱，这背后的原因是什么，目前还是一个未解之谜。有待于帕克抵近太阳后，能帮助科学家寻获破解谜团的关键线索。
第二个谜团，是围绕太阳风的形成机理展开研究探索的。太阳一直在向外喷射带磁性的粒子，这些粒子在太空中能高速运行，因此才被称之为太阳风。
每当太阳风抵达地球表面，与后者磁场发生反应，人类才能在高纬度地区看到漂亮的极光。但如果太阳风过于猛烈，磁性强的粒子会影响卫星乃至地面的一切通讯和电力设施。

太阳风是如何形成的，磁性粒子为何能拥有高速运行的能力，背后究竟是什么在推动这一切，科学家也很想知道。
如果真能让科学家探测到太阳风的机理，未来对太阳风的爆发进行更精准的预测，这样才能让地球进行防范，把相关损失降低到最小。但能否做到这样，还要看帕克下一步传回来的数据是什么样的。最后，帕克还将对太空的天气现象进行研究。
可要想抵近太阳探索这些谜团，帕克首先得保护好自己才行。

（太阳风吹过，地球高纬度地区就能形成极光）

隔热层外侧的温度只有29℃

帕克飞往太阳，在接近这颗火球的时候，并不是朝着它直飞而去，而是绕着太阳转圈，逐步接近太阳的大气层。在这个过程中，帕克在太阳的大气层内外侧是反复进出的。
纵然不是直接朝着太阳飞，但科学家也知道，帕克需要接受高温挑战。半个多世纪以来，人类一直想向太阳发射探测器，但苦于隔热技术不过关，往往在距离太阳很远的地方，探测器就会在高温中解体。

如今帕克能飞日，主要得益于材料科学取得了大的进展。利用全新的材料，探测器整体拥有了隔离高温的保护层。
造型设计上，帕克结构就像一块夹心饼干。面向太阳的那一侧，外部安装了隔热罩，整体厚度有12厘米，这是一种碳复合材料，两块碳纤维面板之间，夹着一层厚度为11.4厘米的碳复合泡沫。
正是凭借着它的存在，当帕克的一面面向太阳，它可以耐受1371℃的高温。而在探测器的另一侧，温度只有29℃。

根据此前的规划，帕克将在2024年底，最终抵近距离太阳表面616万公里处。此前，还没有任何人造物体能够如此近距离的靠近太阳。
过去夸父追，现在探测器飞，人类穷尽一切智慧接近太阳，并不仅仅是想感受它的“热情似火”。
人类为什么要探测太阳

帕克探测器，其名字源自一位太阳物理学家，这位科学家在2022年去世了，而彼时的帕克还正在飞往太阳的路上。

尤金·帕克，早年通过数学计算证明了太阳风的存在，他对于太阳物理学的研究，起到了奠基性的作用。2018年帕克探测器发射时，帕克本人也亲临了发射现场观看。
帕克的发现之所以颠覆性的，是因为他的理论改变了科学界对太阳的认知。20世纪早期，科学界认为太阳的大气是静态的。
这一理论认为，太阳的大气一方面因为超高温，给予它一个向外的膨胀力。同时又因为自身引力的作用，将太阳大气尽可能向回拉。两种力量形成了一种微妙平衡，进而使得太阳大气处于静止状态。

到上世纪50年代，有科学家对上述理论提出了不同的看法。德国的科学家路德维希·比尔曼观察彗星的尾巴发现，所有彗星的尾巴都是背向太阳的。
比尔曼于是大胆猜测，是太阳风造成了这种原因，它吹动了彗星的尾巴，让后者的方向与太阳的方向相对。这一理论过于颠覆性，提出后并没有得到主流科学界的认可。
在芝加哥大学，科学家约翰·辛普森，想让自己的学生通过论证去证明比尔曼的理论是错误的。而这个学生，正是尤金·帕克。

帕克本来也是认可太阳大气静止观点的，然而经过计算后却发现，如果按照原来的理论去推算，太阳大气的压强将能延伸到无穷远的地方，这明显是矛盾和不符合逻辑的。
于是帕克转而去深入研究比尔曼的假说，并且根据这一理论进一步推断出，太阳的大气不是静止而是处于活跃状态。
帕克认为太阳在不断向外抛射粒子，这些粒子在脱离太阳的引力后会加速，在地球附近可以达到每秒几百公里。最终，帕克将这高速运行的粒子命名为太阳风。

老师原本是让他去论证错误的，没想到却得出了相反的结论，帕克的观点也遭到了科学界的质疑。直到上世纪60年代，水手二号在飞往金星的过程中，对太阳进行了连续100多天的观测，而且还监测到了每秒400到700公里的带电粒子流。
这彻底证实了帕克此前的理论是正确的，他也由此成为太阳风研究的奠基人。时至今日，人类只知道太阳风存在，可对它真正形成的机理依然一无所知。
现在的人类和地球，只能被动接受太阳风的“吹拂”。有时候它是微风徐徐，有时候则是狂风肆虐。

比如在2022年初，太阳风引发了强烈的地磁暴，马斯克至少40颗星链卫星，还没有到达预定轨道，就被太阳风给彻底“吹”坏了。
太阳的暴脾气和难以捉摸，正是科学家想探究太阳的动因。地面观测不具备优势，而近距离的探测器，则能缩短观测距离，这一近距离优势，可以探测到太阳风的初始性质，可以帮助科学家加深对太阳活动的认知。

结语

2022年10月，我国的太阳探测卫星“夸父一号”也已升空，它的目标任务也是观察太阳。
夸父一号的任务，主要研究太阳磁场、耀斑以及日冕物质的抛射形成以及相互作用。和帕克探测器不同的是，夸父一号由于探测目标和任务不同，无需抵近太阳。
卫星可以为太空天气预报提供支持，可以将太阳风对航天、通讯、导航等空间科技活动的影响降到最低。

而上述的探测活动，仅仅是拉开了探测太阳的帷幕，未来太阳的很多谜团，还需要科学界进一步去推动研究。
<hr>参考资料：
《帕克探测器将首次“触摸”太阳 试图厘清三大问题》 科技日报 2018年8月13日
《我国成功发射综合性太阳探测卫星“夸父一号”》 中国科学院 2022年10月9日