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NASA将发射人类首颗“触日”探测器,“帕克”7年后抵达日冕层
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2018-08-11 NASA将发射人类首颗“触日”探测器,“帕克”7年后抵达日冕层

太阳风暴大爆发甚至会将人类打回“黑暗时代”!

【猎云网(微信:ilieyun)上海】8月11日报道(文/王潇宵)

NASA原定于北京时间8月11日下午3点33分,在肯尼迪航天中心,发射一枚斥资15亿美元打造的“帕克”太阳探测器,开启为期七年的“触日”之旅。

临近原定发射时间,美国航天局还在进行故障评估,发射时间数次推迟,最终错过了最佳发射窗口时间并取消了当天的发射任务。美国航天局并没有对此次任务的取消做解释,只是在Twitter上宣布了这个消息,并表示将在星期日,也就是北京时间8月12日下午3点31分重新发射。

据悉,帕克将于2024年,抵达距离太阳表面仅有650万公里的日冕层轨道,这将是人类探测器第一次如此近距离的观测太阳,也是人类第一次与恒星亲密接触。

人们在享受太阳的光与热的同时,往往容易忘记这是一颗任性、多变的恒星。太阳上出现的耀斑和日冕物质的抛射等剧烈活动(空间天气),给地球磁层、电离层和中高层大气,卫星和通讯设备的运行和安全,以及人类健康,带来严重影响和危害。

人们甚至会重回“黑暗时代”,互联网瘫痪、交通崩溃,人类将陷入没有电话、没有药品、没有制造业、没有食物的严重困境。这绝不是危言耸听,甚至可能发生在不久的将来。

长期以来,科学家们一直在努力了解和预测空间天气事件,但太阳周围的凶险环境使得这一夙愿迟迟难圆。而面对各种挑战,NASA一直坚守着它的信条,无论上九天探索外太空生命的痕迹,还是下五洋追寻海底的微生物,只有发射探测器到这些活动实际发生的地点,才能了解最真实的情况。

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亲吻恒星,背负历史性的使命

追逐太阳、探索宇宙一直是人类的梦想,人们期盼揭开宇宙神秘的面纱,为生存开辟更大的空间。1957年第一颗人造地球卫星升空,1961年第一艘载人飞船成功遨游太空,1969年阿波罗11号飞船实现人类首次载人登月……

1958年,美国太阳天体物理学家尤金·帕克(Eugene Parker)首次发现了太阳风的存在,将人类对太阳的认识向前推进了一大步,帕克探测器也因此得名,这也是NASA第一次用在世的科学家为探测器命名。

事实上,不只是NASA,欧洲、日本等的航天机构也在过去发射过数枚卫星来观测太阳,例如,太阳-B卫星、“日地关系观测台”和“太阳动力学观测台”等,并且已取得了较多的科研成果。但它们都处在距离太阳仍然很遥远的位置,接收到的热量和辐射都要低很多,这样的观测只能浅薄的了解太阳的大致姿态,却无从知晓更多秘密。而这次,帕克探测器,将直接进入太阳的日冕层——也就是太阳炙热的外层。

无休止的“速度”与“高温”,帕克能否熬过?

太阳日冕层的温度将超过一百万摄氏度,而观测设备的运行环境需保持在30度左右,要想顺利完成任务,简直是极限挑战,那么帕克将如何应对?

据悉,NASA为帕克配备了厚厚的碳复合保护罩,隔热罩的构成像一块三明治,轻型碳泡沫芯的厚度高达11.5厘米,外侧还采用白色陶瓷涂层,尽可能多地反射太阳热量。虽然保护罩只有一本百科全书厚,却能在日冕穿越中确保探测器经受住极端高温。

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帕克的太阳能电池板上,也布置了冷却系统和感应系统,当探测器每次直面太阳时,电池板就会缩到隔热罩的阴影中。经过测试,这套隔热罩最高可以承受1650摄氏度的高温考验。

你可能会说1650度和一百万摄氏度也相差太远了吧,但事实上,温度和热量,对探测器的实际影响并不一样,由于日冕层内高温等离子体的密度却比较稀疏,帕克在飞行过程中实际接收到的热量是有限的,就像将手伸进高温烤箱,手的温度不会变成烤箱的温度一样。预计帕克在日冕层飞行时,其表面最高将会被加热到1400摄氏度左右。

想要真正实现“触日”,速度也是一大挑战,帕克探测器在飞行期间将七次飞跃金星,每次都会利用金星的引力,缩小探测器飞行轨道,并使其提速。到最后帕克将会以200km/s左右的速度冲向日冕层,或将成为人类历史上速度最快的飞行器。

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在七年的观测飞行中,帕克将绕日飞行24圈,最终在燃料耗尽后坠入太阳。期间,帕克将凭借其尘埃探测器、粒子计数器和可以拍摄日冕三维图像的望远镜,测量太阳的电场和磁场,从太阳风中获取太阳粒子进行采样、观察。

如此残酷的触日之旅,原因为何?

尤金·帕克在上世纪50年代就意识到,日冕放射出的带电粒子太阳风,传播速度比音速还快。现在,人们已经确切知道太阳风暴会干扰运行中的人造卫星,甚至严重影响范艾伦辐射带。

早在1859年9月1日,地球就曾经遭遇过一次“超级太阳风暴”的袭击,48小时后,热带地区出现极其明亮的极光,当地人甚至在午夜时分不用点灯都能阅读报纸。当时的许多电报机都陷入瘫痪。

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据科学家称,类似的太阳风暴如果再次袭击地球,将给人类带来多米诺骨牌式的严重后果。因为超级太阳风暴抵达地球后,额外电流将穿过地球上的电网,地球上成千上万个将高压电流转变为家用电流的变压器上的铜线都将快速加热并熔化,从而导致地球上多数电网陷入瘫痪状态,人类将重回“黑暗时代”。

此次,帕克将携带4种科学仪器,来追溯影响整个太阳系的太阳风的起源,以及太阳日冕层运转的原理。它的自杀式的探索之路,是科学家努力了半个世纪的结果,它帮助我们窥见太阳的秘密,帮助我们为未来太阳可能带来的危险做好准备。

还有一种说法,2017年NASA喷气动力实验室的科学家提出了一项大胆的计划:把太阳变成一台巨大的望远镜,利用引力透镜效应,以极高的解析度观察系外行星。

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该计划是在2017年初的一个研讨会上提出的。如果成功的话,我们将有机会一瞥系外行星前所未有的细节,揭示它们的“表面特征和宜居迹象”。目前天文学家所用的望远镜主要受到体积和基线距离的限制,而如果计划成功,我们的成像能力将大幅度提升。

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太空产业或将迎来创业高潮

NASA鼓励发展私人航天飞行,为私人领域的投资奠定了基础,埃隆·马斯克和杰夫·贝佐斯也对此大力支持。自2012年来,太空科技行业一直不断发展壮大。2012年至2015年,全球范围内,太空科技行业交易额上升了超过400%。2015年,私营企业融资46次,总额达23亿美元。

2016年,卫星互联网公司OneWeb,融资12亿美元,是融资最多的公司。人造卫星天线制造商Kymeta紧随其后,第四轮融资达6200万美元,然后是致力于清扫太空垃圾的Astroscale公司,第二轮融资达3500万美元。2017年第一季度,日本软银投资了OneWeb和国际通信卫星组织Intelsat的兼并。还有我们所熟知的Space X、蓝色起源等,均有着强大的资本支持。

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NASA的这次突破也将使得太空产业进入一个新的阶段,需要以新思维提倡、新技术、新生态来支持其发展。例如,对于空间更小、更便宜和更快的计算机的需求增加;下一代运营商对地面站、任务控制软件、卫星跟踪、数据分析、空间Wi-Fi的需求等。相应的,卫星和火箭制造商需要专门的子系统、放大器、相控阵天线、小型化推进器、燃料、可扩展太阳能电池板和电池。像Velo3D这样添加燃料制造领域的创新公司,能够助力SpaceX和Rocket Lab设计和通过3D打印技术制造出更高效的发动机。

这个新的太空堆栈将带来创新、多样性和增长的良性循环,就类似于引发了一场20世纪80年代数据通信初创公司的爆炸式增长,当时OSI 7-Layer互联网的工作同样破坏了IBM、Digital HP和Sun等专有网络公司的寡头垄断。

换句话说,太空将成为更加开放的商业空间。企业家纷纷涌向最后的边界,这个边界空间里摩尔定律带来了巨大而持久的机遇。

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