人类将首次拍太阳两极照片 这将如何影响我们生活?

2020-02-13 07:04:33 来源: 知否 网易号 举报
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作者 | 辰辰

出品 | 网易科技《知否》栏目组(公众号:tech_163)

美国东部时间2月9日晚间11时03分,2020年度奥斯卡金像奖颁奖典礼正在位于美国西海岸的加州洛杉矶进行。而远在东海岸的佛罗里达州,一枚Ariane 5号火箭从卡纳维尔角空军基地的41号发射台拔地而起,将名为“太阳轨道飞行器”(Solar Orbiter)的航天器送入太空,这是欧洲航天局(ESA)和美国国家航空航天局(NASA)合作的最新太阳探测项目,帮助科学家以前所未有的视角观测太阳,将为人类探测太阳拉开新的篇章。

人类将首次拍太阳两极照片 这将如何影响我们生活?

太阳轨道飞行器的目的是什么?

太阳轨道飞行器是欧洲航天局和美国国家航空航天局联合研制的太阳探测器,也是近年来继帕克太阳探测器后美国国家航空航天局对内层太阳系开展的第二次探测任务。到目前为止,几乎所有的太阳观测器都运行在太阳黄道平面上。这意味着,科学家所采集到的更多信息都集中在太阳赤道上下区域,对于太阳两极知之甚少。而在太阳轨道飞行器的帮助下,科学家将首次清楚观测到太阳的两极,可能有助于人们理解太阳活动的内在规律。

太阳的绝大部分物质是高温等离子体,太阳物态、运动和演变都与磁场密切相关。太阳黑子、耀斑、日珥等活动现象,更是直接受磁场支配。因此,对太阳磁场的研究具有重要意义。在磁场的作用下,太阳活动有着大约11年的活动周期。在太阳活动极大期,太阳表面布满黑子、活动加剧,有时会喷射出更多的高能粒子,这就是所谓的日冕物质抛射,相应产生的高能粒子流在猛烈撞击地球磁场时,会产生地磁暴现象。这种现象能够损坏地球轨道上运行的航天器,或者干扰到全球通信。例如2012年7月23日,美国国家航空航天局的Stereo-A航天器就被巨大的日冕物质抛射所击中;1859年的卡灵顿事件使当时美国的电报系统中断了4天。科学家认为,更为强大的地磁暴会干扰到地面电网运行,不仅会导致整个大陆的停电,而且可能毁坏电网内的巨型电压器,修复甚至需要数月或数年时间。人类将首次拍太阳两极照片 这将如何影响我们生活?

几十年来,科学家们一直试图揭开太阳活动的奥秘,以便于为地磁暴的爆发做好准备。但迄今为止,科学家并没有可靠方法来预测地磁暴的发生。尽管研究人员已经通过各类探测器获得了有关太阳中间部分磁场的详细数据,但对于两极部分的磁场信息以及在恒星磁场翻转过程中是如何变化的仍然缺乏了解。美国国家航空航天局太阳轨道飞行器项目负责人吉尔伯特解释说:“在黄道面无法有效观测太阳两极的磁场,而太阳轨道飞行器对精确建模以预测太空天气至关重要。”

通过太阳轨道飞行器观测太阳的两极,或许可以了解为什么太阳有大约11年的太阳周期。观测到的数据将使科学家能够对太阳更精确地建模,有可能解释诸如耀斑爆发、太阳风、太阳磁场和日珥等太阳活动的关键信息,也有助于预测相应的太空天气事件。

太阳轨道飞行器上有什么?

太阳轨道飞行器长2.5米,宽3米,搭载了10台科学仪器,其中的4个原位探测仪器用于收集来自太阳的带电粒子流,太阳的磁环境以及辐射强度等方面的信息,而6台遥感探测仪器则主要用于探测太阳表面活动并生成相关图像。

想要近距离接近太阳,太阳轨道飞行器必须能承受来自恒星的极高温度和光照。

人类将首次拍太阳两极照片 这将如何影响我们生活?

为使得仪器能够正常工作,需要隔热罩来提供保护。太阳轨道飞行器的隔热罩主体由钛金属制成,表面涂有名为“太阳黑”的特殊材质,能够承受600摄氏度的高温。隔热罩装配在飞行器的一侧,在飞行过程中始终面向太阳。为了让飞行器上搭载的仪器能够收集数据,隔热罩上的三个小孔每次会打开10天时间。而仪器上也装配有耐热镜以提供保护。

漫长而曲折的里程

太阳轨道飞行器将在距太阳约4200万公里的范围内对太阳进行探测,其承受的温度将是地球轨道温度的13倍。接下来的两年内,太阳轨道飞行器将进入“巡航阶段”,在地球和金星之间利用引力反复加速,按计划其将在今年6月份抵达第1个近日点,距离太阳约为7500万公里,并于今年12月26日首次飞越金星。

2025年,太阳轨道飞行器将飞临金星,其轨道将与黄道平面成17度角,这足以对太阳两极进行深入观测。而再次飞越金星将使得飞行器的轨道角度增加至33度。最终,太阳轨道飞行器预计将在十年内围绕太阳运行22圈。

美国国家航空航天局表示,太阳轨道飞行器有望与帕克太阳探测器携手工作,为完成探测太阳任务“相互补充”。

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