近幾十年來(lái)，我們對(duì)遙遠(yuǎn)恒星的了解愈加深入。隨著觀(guān)測(cè)儀器的進(jìn)步，科學(xué)家們能夠看得更遠(yuǎn)、更清晰的宇宙，由此可以進(jìn)一步了解太陽(yáng)系外的恒星系統(tǒng)。然而，我們還需要更多時(shí)間來(lái)研究近距離探索恒星的必要科技。

與此同時(shí)，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)和歐洲航天局(ESA)正在開(kāi)發(fā)一個(gè)新任務(wù)，這是一次前所未有的機(jī)會(huì)，它讓我們比以往更近距離地探索我們自己的恒星——太陽(yáng)。該任務(wù)包括美國(guó)宇航局的帕克太陽(yáng)探測(cè)器和歐洲航天局的太陽(yáng)軌道飛行器，這樣一來(lái)，近幾十年來(lái)關(guān)于太陽(yáng)內(nèi)部工作原理的疑問(wèn)有望解決。

這些任務(wù)將分別在2018年和2020年啟動(dòng)，并將對(duì)地球上的生活產(chǎn)生重大影響。太陽(yáng)光不僅對(duì)已知的生命至關(guān)重要，而且對(duì)于人類(lèi)日益依賴(lài)的技術(shù)來(lái)說(shuō)，陽(yáng)光耀斑是一種重大的危害，這包括無(wú)線(xiàn)電通信、衛(wèi)星、電網(wǎng)和載人航天。

歐空局的太陽(yáng)軌道飛行器將捕捉到太陽(yáng)極地區(qū)域的第一幅圖像。

Credit: NASA/SDO/P. Testa (CfA)

在未來(lái)的幾十年里，隨著商業(yè)空間站甚至太空旅游成為現(xiàn)實(shí)，低地球軌道（LEO）預(yù)計(jì)會(huì)越來(lái)越擁擠。因此，通過(guò)加深對(duì)太陽(yáng)耀斑的理解，我們能夠更好地預(yù)測(cè)它們何時(shí)發(fā)生，以及它們將如何影響地球、宇宙飛船和低地球軌道的基礎(chǔ)設(shè)施。

美國(guó)國(guó)家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心(NASA Goddard)的太陽(yáng)軌道飛行器項(xiàng)目科學(xué)家克里斯·圣·西爾(Chris St. Cyr)在最近的NASA新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō)：

“我們的目標(biāo)是了解太陽(yáng)的運(yùn)行原理，以及預(yù)測(cè)它將如何影響太空環(huán)境。這確實(shí)是一門(mén)由好奇心驅(qū)動(dòng)的科學(xué)?！?/span>

這兩個(gè)任務(wù)都將聚焦于日冕。目前，日冕的大部分活動(dòng)是不可預(yù)測(cè)的，也不太容易理解。例如 “日冕加熱”，即太陽(yáng)的日冕比太陽(yáng)表面的溫度要高得多。另一個(gè)問(wèn)題是，是什么推動(dòng)了持續(xù)不斷的太陽(yáng)風(fēng)使之達(dá)到高速度。

正如美國(guó)宇航局戈達(dá)德帕克太陽(yáng)探測(cè)任務(wù)的研究科學(xué)家埃里克·克里斯蒂(Eric Christian)解釋的那樣:

“帕克太陽(yáng)探測(cè)器和太陽(yáng)軌道飛行器采用了不同的技術(shù)，但作為任務(wù)它們是互補(bǔ)的。他們將在同一時(shí)間拍攝太陽(yáng)的日冕，他們分別會(huì)在太陽(yáng)的兩極和赤道看到一些相同的結(jié)構(gòu)。”

藝術(shù)模擬圖：帕克太陽(yáng)能探測(cè)器接近太陽(yáng)。

Credit: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

帕克太陽(yáng)探測(cè)器將比歷史上任何航天器更接近太陽(yáng)——距離太陽(yáng)表面近600萬(wàn)公里(380萬(wàn)英里)。這將取代1976年由Helios B探測(cè)器所創(chuàng)造的434.32億公里(約2700萬(wàn)英里的記錄。從這個(gè)位置，帕克太陽(yáng)探測(cè)器將使用它的四組科學(xué)儀器來(lái)成像太陽(yáng)風(fēng)，研究太陽(yáng)的磁場(chǎng)、等離子體和高能粒子。

探測(cè)器將幫助闡明太陽(yáng)外層大氣的真實(shí)結(jié)構(gòu)，也將幫助理解為什么日冕比太陽(yáng)表面更熱?；旧?，當(dāng)日冕的溫度高達(dá)幾百萬(wàn)度時(shí)，太陽(yáng)表面(即光球?qū)?的溫度約為5538 C (10,000 F)。

與此同時(shí)，太陽(yáng)軌道飛行器將到達(dá)距太陽(yáng)約4200萬(wàn)千米(2600萬(wàn)英里)時(shí)，將進(jìn)入一個(gè)高度傾斜的軌道，可以提供太陽(yáng)兩極的第一個(gè)直接圖像。這是科學(xué)家們還不太了解的另一種太陽(yáng)區(qū)域，它可以為研究太陽(yáng)的持續(xù)活動(dòng)和爆發(fā)提供有價(jià)值的線(xiàn)索。

這兩個(gè)任務(wù)都將研究太陽(yáng)風(fēng)，太陽(yáng)風(fēng)是太陽(yáng)對(duì)太陽(yáng)系最普遍的影響。這種磁化氣體充滿(mǎn)了太陽(yáng)系內(nèi)部，與磁場(chǎng)、大氣、甚至行星的表面相互作用。在地球上，它是產(chǎn)生北極光和南極光的重要原因，有時(shí)還會(huì)破壞衛(wèi)星和電力系統(tǒng)。

藝術(shù)模擬圖：太陽(yáng)耀斑

Credit: NASA Goddard Space Flight Center

以前的任務(wù)讓科學(xué)家相信日冕有助于加速太陽(yáng)風(fēng)到如此高的速度。當(dāng)這些帶電粒子離開(kāi)太陽(yáng)并通過(guò)日冕時(shí)，它們的速度實(shí)際上會(huì)增加三倍。當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)到達(dá)負(fù)責(zé)測(cè)量的探測(cè)器時(shí)——距離太陽(yáng)1.48億千米(9200萬(wàn)英里——它有足夠的時(shí)間與空間中的其他粒子混合，并失去一些它的一些標(biāo)志性特征。

由于帕克太陽(yáng)探測(cè)器?？吭陔x太陽(yáng)很近的地方，它能夠及時(shí)測(cè)量太陽(yáng)風(fēng)剛離開(kāi)日冕的狀態(tài)，從而提供有史以來(lái)最精確的太陽(yáng)風(fēng)測(cè)量數(shù)據(jù)。從太陽(yáng)磁極的角度來(lái)看，太陽(yáng)軌道飛行器將對(duì)帕克太陽(yáng)探測(cè)器的太陽(yáng)風(fēng)的研究進(jìn)行補(bǔ)充，觀(guān)察太陽(yáng)風(fēng)的結(jié)構(gòu)和活動(dòng)在不同緯度上的變化。

太陽(yáng)軌道飛行器的獨(dú)特軌道也將利于它研究太陽(yáng)的磁場(chǎng)，因?yàn)橐恍┨?yáng)最有趣的磁場(chǎng)活動(dòng)集中在兩極。這個(gè)磁場(chǎng)很大程度上是由于太陽(yáng)風(fēng)的作用，它向外延伸，形成了一個(gè)叫做太陽(yáng)風(fēng)層的磁泡。在太陽(yáng)風(fēng)層內(nèi)，太陽(yáng)風(fēng)對(duì)行星的大氣影響巨大，它的存在保護(hù)了內(nèi)行星免受星系輻射的影響。

盡管如此，目前還不完全清楚太陽(yáng)磁場(chǎng)是如何在太陽(yáng)內(nèi)部產(chǎn)生和形成的。但是考慮到其位置，太陽(yáng)軌道飛行器將能夠研究一些現(xiàn)象，包括由于磁極周?chē)艌?chǎng)的變化引起的太陽(yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射，從而更好地理解太陽(yáng)磁場(chǎng)如何產(chǎn)生。

藝術(shù)模擬圖：帕克太陽(yáng)探測(cè)器

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通過(guò)這種方式，帕克太陽(yáng)探測(cè)器和太陽(yáng)軌道飛行器將從不同的角度來(lái)研究太陽(yáng)，幫助我們了解太陽(yáng)和日冕的知識(shí)。在這個(gè)過(guò)程中，他們會(huì)提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)，幫助科學(xué)家解決長(zhǎng)期存在的關(guān)于太陽(yáng)的問(wèn)題。這有助于擴(kuò)展我們對(duì)其他恒星系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，甚至可能回答關(guān)于生命起源的問(wèn)題。

正如美國(guó)宇航局戈達(dá)德(NASA Goddard)帕克太陽(yáng)探測(cè)器的任務(wù)科學(xué)家亞當(dāng)·斯扎布(Adam Szabo)所說(shuō)的:

“有些問(wèn)題已經(jīng)困擾我們很長(zhǎng)時(shí)間了。我們正試圖解讀在太陽(yáng)附近發(fā)生的事，而顯而易見(jiàn)的解決辦法就是到達(dá)那里。我們不能等待——不僅僅是我，而是整個(gè)人類(lèi)。”

隨著時(shí)間的推移和必要的前沿材料的發(fā)展，我們甚至可以將探測(cè)器送入太陽(yáng)。但在此之前，這兩項(xiàng)任務(wù)代表了迄今為止在太陽(yáng)研究領(lǐng)域最偉大的抱負(fù)和最大膽的努力。

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