當(dāng)中國人被問題疫苗，偷稅漏稅明星，或者鬧分手鬧出軌的小鮮肉刷屏的時候，美國的NASA又成就了一件推動人類文明進步的大事兒。

可惜，這件上了全世界熱搜的事兒，卻在中國很少有人在關(guān)注。

人類真的可以“觸摸”太陽嗎？

這是幾代科學(xué)家一直纏繞在心中的疑問和夢想。

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太陽，一直被我們被定義為一個時刻都在燃燒著的炙熱火球，它燃燒自己發(fā)出的光芒，照亮了人類的生命之源。

但與此同時，它也既神秘，又危險，所有在它身邊哪怕一觸即過的物體都會瞬間化為烏有。

但就在北京時間 8 月 12 日，具有歷史意義的帕克太陽探測器（Parker Solar Probe）在美國佛羅里達州卡的納維拉爾角空軍基地發(fā)射成功。

經(jīng)過了43 分鐘的飛行，雖然期間經(jīng)歷了第三級疑似失聯(lián)的驚險時刻，但還好最終有驚無險，帕克探測器成功與火箭分離，獨自踏上了奔赴太陽的漫漫長路。

就此，揭開了人類“接觸太陽”的壯烈旅程。

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“帕克”（Parker）名字的由來是為了紀(jì)念研究太陽和太陽風(fēng)的尤金·帕克 (Eugene Parker) 博士。

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他在1958年首次預(yù)測太陽風(fēng)的存在，之后他還提出了超音速太陽風(fēng)理論，預(yù)測了太陽系外太陽能磁場的帕克螺旋形狀。

在接下來的幾十年里，人類發(fā)射了不少太陽探測器，如太陽神號、尤利西斯號、SOHO號。

但轉(zhuǎn)眼60年過去了，還有一些重要的問題懸而未決，因為這些探測器離太陽還是太遠了。

例如，為什么日冕的溫度比太陽表面要高出上百萬攝氏度？太陽風(fēng)是怎么被加速到超音速的？……

這些問題，都需要一顆離太陽更近的探測器來解答。

這個以帕克命名的衛(wèi)星，就將成為有史以來距離太陽最近的太空探測器。

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那帕克到底飛得離太陽有多近呢？

1.5億km，是地球到太陽的距離。

4600萬km，是水星近日點離太陽的距離，只有日地距離的1/3。

630萬km，就是帕克號離太陽表面最近的距離，是水星距離太陽最近距離的1/7。

這已經(jīng)到達太陽大氣層的距離了。

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約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室的項目科學(xué)家?？怂共┦拷忉屨f。

“想像一下，如果太陽和地球的距離是1米，那帕克距離太陽只有4厘米?！?/span>

而如此近距離的接觸太陽，帶來了兩個巨大的挑戰(zhàn)：

首當(dāng)其沖的是溫度的考驗。

距推算，飛船朝向太陽的一側(cè)的外表面，溫度高達1400℃。

假設(shè)你是一個在地球軌道上的 1 平方米大的衛(wèi)星，太陽到達你身上的能量大約是 1350 瓦，但是帕克要到達的位置是比這個位置近約 25 倍的地方，也就是每平米隔熱罩大約要承受 85 萬瓦能量。

如果算上面積，Parker 太陽探測器需承受約300萬瓦的能量。

為此，人們必須找到能抵抗前所未有超高溫度的材料，可以說，如果沒有熱保護系統(tǒng)（TPS），就沒有帕克。

探測器的隔熱罩也被稱為熱保護系統(tǒng)（TPS），是由兩個碳增強材料復(fù)合層和中間夾約11cm的碳泡沫構(gòu)成。

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這種復(fù)合熱保護罩，厚達11cm，將能抵抗來自太陽的強光，這一隔熱罩在10 年前還不可能造出。

隔熱罩朝向太陽的一面還涂了一層特殊的白色涂層，以盡量反射來自太陽的能量。

圖：（左）帕克號的防熱盾反射來自太陽的熱的假想圖；（右）防熱盾的實物圖。

來源：NASA

這種材料可以抵抗約1371℃，保證儀器在約 30℃環(huán)境下運轉(zhuǎn)。

另一個重要的考驗是太陽風(fēng)。

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太陽風(fēng)是太陽系內(nèi)主要的高能粒子輻射源之一，它可以輕而易舉影響地球的磁場，破壞地球的通訊系統(tǒng)，并且影響人類的身體健康。

太陽風(fēng)概念示意圖

美國國家科學(xué)院最近的一項研究估計，如果不得到預(yù)警，一場巨型太陽風(fēng)事件僅對美國就可能致?lián)p2萬億美元，整個美國東海岸地區(qū)可能停電1年。

而太陽風(fēng)輻射的范圍之大，足以闊及整個太陽系。

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帕克號將深入太陽風(fēng)的起源地，也是太陽風(fēng)最密集的地方

在這里，帕克號將面臨太陽系最大能量密度的太陽風(fēng)輻射的考驗。

為了能夠到達遙遠的太陽，帕克也將創(chuàng)造人造物體有史以來最快速度的記錄。

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它只有一輛小汽車那么大，體重1400磅，據(jù)估計，其將以每秒200千米繞太陽運行，是目前最快速度的保持者——“赫利俄斯2號”的速度的差不多3倍

以這種速度，足以在1秒鐘內(nèi)從費城飛到華盛頓特區(qū)，5秒從北京飛到上海。

而即便這么快，帕克仍然需要耗費7年才能抵達太陽大氣層，期間要進行7次飛掠金星，圍繞太陽飛行24圈，每飛一圈都會更接近太陽，直至抵達日冕層。

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當(dāng)然，為了要實現(xiàn)以上的幾大目標(biāo)，帕克要經(jīng)過長時間且復(fù)雜的變軌操作。

根據(jù) NASA 的介紹，之所以帕克要7次飛掠金星，是要借助其引力來實現(xiàn)軌道調(diào)整，從而使探測器更接近太陽。

帕克探測器逐漸接近太陽示意圖

（圖片來源：NASA）

值得一提的是，這個實現(xiàn)“觸摸太陽”的復(fù)雜的軌道，是華裔科學(xué)家Yanping Guo設(shè)計的。

她不僅是帕克號的軌道設(shè)計和導(dǎo)航項目負責(zé)人，也是2006年飛向冥王星的新視野號探測器的軌道設(shè)計者。

2004年，國際天文聯(lián)合會（IAU）將28513號小行星命名為Guo，以紀(jì)念她為人類探索太陽系所做的杰出貢獻。

設(shè)計者在“帕克”太陽探測器上設(shè)置了四個儀器，分別是FIELDS電磁力計、WISPR廣角相機、SWEAP太陽風(fēng)粒子探測儀、IS?IS集成探測儀。

圖源來自nasa

1. FIELDS電磁力計

用于測量太陽大氣層中的電磁場。

其中四根2米長的天線直接從防熱盾的四周延伸開來，可以通過調(diào)節(jié)模式來分別測量快太陽風(fēng)和慢太陽風(fēng)的性質(zhì)——對，你沒看錯，這意味著這四根天線將和隔熱盾一起完全暴露在最高1400攝氏度的高溫下，因此它是用抗高溫材料鈮合金制成的。

另外還有一根磁力計天線（天線上栓了三個拳頭大小的磁力計），像尾巴一樣拖在帕克號身后，會完全被防熱盾保護起來。

2. WISPR廣角相機

WISPR相機只有鞋盒大小，用于對日冕和太陽風(fēng)的大尺度結(jié)構(gòu)直接拍照成像。在如此近的距離，WISPR相機有望拍到更少干擾的日冕結(jié)構(gòu)原本的樣子。

同時，WISPR相機將成為把大尺度日冕結(jié)構(gòu)和通過其他儀器探測到的具體物理細節(jié)聯(lián)系在一起的橋梁。

WISPR配有兩個望遠鏡成像系統(tǒng)，這部分用的技術(shù)和材料完全是常規(guī)操作。望遠鏡棱鏡用的BK7玻璃，相機用的CCD傳感器，這些都已經(jīng)通過驗證完全能在帕克號所處的極端環(huán)境中滿足探測需要。

圖：WISPR相機的兩個望遠鏡成像系統(tǒng)。

（圖源來自NASA）

當(dāng)然，你一定想到了，既然WISPR相機被防熱盾擋在身后了，那還能拍到什么嗎？

確實，防熱盾擋住了絕大部分太陽光，但這恰恰讓原本相對不明顯的日冕變得清晰起來了，就像是“人造日全食”似的。

對此，WISPR項目的項目負責(zé)人Russell Howard表示：“天然日全食當(dāng)然很好，但從數(shù)據(jù)獲取的角度來說我更喜歡我們的WISPR相機，畢竟它可以連續(xù)工作，7×24小時無休”。

圖：WISPR的兩個相機預(yù)計可以拍到的視角。來源：NASA

3. SWEAP太陽風(fēng)粒子探測儀

用于測量和分析太陽風(fēng)中各種粒子（電子、質(zhì)子、氦離子等）的數(shù)量、速度、密度、溫度等性質(zhì)，讓我們更好地了解太陽風(fēng)和日冕等離子體里有什么。

SWEAP探測儀有兩個部分，一部分叫SWEAP SPC，用于探測，另一部分叫SWEAP SPAN用于分析。

SPC其實就是一個法拉第杯，是一個用來測量帶電粒子入射強度的真空金屬杯，內(nèi)部用藍寶石來隔離各個組件。

圖：SWEAP SPC的位置（紅圈），黃圈是下面會講到的SWEAP SPAN B

（圖源來自nasa）

SWEAP SPAN在帕克號兩側(cè)各安了一個（SPAN A+和B），比SPC有更廣的視角，可以探測到更多區(qū)域，但更重要的是，SPAN可以直接對探測到的粒子根據(jù)質(zhì)荷比進行分類。

圖：SWEAP SPAN A+的位置（黃圈），和SPAN B分列帕克號機身兩側(cè)。

（圖源來自nasa）

位于前側(cè)的SWEAP SPC和分立兩側(cè)的SWEAP SPAN A和B，幾乎相當(dāng)于是對帕克號所處空間中太陽風(fēng)粒子的全方位無死角探測了。

4. IS?IS集成探測儀

中間那個?代表太陽，IS?IS的使命是探明日冕和太陽風(fēng)中各種粒子（電子、質(zhì)子和離子）的生命周期。

它告訴我們：這些粒子是從哪里來的？是如何被加速的？如何從太陽運動到星際空間的？

IS?IS也有兩部分：EPI-Lo和EPI-Hi。

EPI-Lo和EPI-Hi分工明確，前者負責(zé)低能粒子，后者負責(zé)高能粒子，兩者分工協(xié)作可以把來自日冕和太陽風(fēng)的各種能量粒子都“掃蕩”一遍，包括SWEAP太陽風(fēng)粒子探測儀探測不到的那些粒子。