作者：蔡文清

太阳风暴  来源：新华社

自上世纪六十年代以来，世界各国发射了许多太阳探测器，如前苏联的质子号、宇宙号卫星，美国的太阳神号、先驱者号、旅行者号探测器等，都肩负观测太阳的使命。1990年10月， 美国发现号航天飞机将“尤利西斯号”太阳探测器送入太空，把对太阳的探测活动推向一个新的阶段。通过研究“尤利西斯”号发回的数据，研究人员大大扩展了对由带电粒子组成的太阳风的认识。

不同于以往任何一个航天器，高3米、身穿12厘米厚碳复合保护罩的“帕克”是第一个飞入日冕的探测器，身上的防热“盾牌”使它能够飞入太阳外层大气层日冕所在轨道上，探索和观测太阳外部，了解太阳风。

“此去经年，应是良辰好景虚设”。帕克探测器的太阳探索之旅漫长且艰辛，预计需要近7年时间，途中需要经过七次金星借力飞行才能抵达最后的轨道，并在最靠近太阳的地方——距离太阳表面仅616万公里，以每小时72万公里的速度飞行，这将是人类探测器首次如此近距离接触太阳。

太阳的灼热能将钢铁轻易融化，帕克探测器的特殊性在哪里，中国科学院国家空间科学中心博士、中国运载火箭技术研究院总体设计部型号设计师钱航说，帕克能够如此近距离探测太阳，归功于它的高超热防护功能。防护罩位于用钛框架构造的大型散热器的顶部。在航天器飞往太阳表面的过程中，这种结构使太空船的有效载荷始终保持在阴凉黑暗的阴影中。实际上，设计这艘飞船的科学家和工程师更关心的是，航天器上的科学仪器和设备在任务期间会冻结而不是融化。为了避免这种情况，这些仪器和设备的外部都用热毯包裹，并与单独的太阳能加热器配对。这些仪器保持在约28摄氏度的舒适温度。

万物生长靠太阳，作为太阳系里唯一的恒星，太阳如同神灵一般主宰着太阳系，是太阳系的中心天体。太阳系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天体以及星际尘埃等，都围绕着太阳运行即公转，并从它那里获得光和热。类依存于太阳，所以需要认识太阳的变化及对人类的影响。地球上生物的生长发育都离不开太阳，食物链的源头是植物，有了太阳光，地球上的植物才能进行光合作用合成有机物，为人和动物提供了充足的食物和氧气。

太阳对于人类如此重要，我们对它的了解却微乎其微。目前主要是凭借太阳望远镜在地球上去观测太阳，通过日震学和光谱分析等方式对太阳呈现的一些现象进行解读。

从表面看，太阳是个巨大的球体，直径大约是139万公里，相当于地球直径的109倍；体积大约是地球的130万倍。从化学组成来看，现在太阳质量的大约四分之三是氢，剩下的几乎都是氦，包括氧、碳、氖、铁和其他的重元素质量少于2%，采用核聚变的方式向太空释放光和热。

太阳从中心向外可分为核反应区、辐射区、对流层和大气层。由于太阳外层气体的透明度极差，人类能够直接观测到的是太阳大气层，从内向外分为光球、色球和日冕三层。光球表面有着著名的太阳黑子，黑子是光球层上的巨大气流旋涡，大多呈现近椭圆形，在明亮的光球背景反衬下显得比较黑暗，但实际上它们的温度高达4000摄氏度左右，倘若能把黑子单独取出，一个大黑子便可以发出相当于满月的光芒。紧贴光球以上的一层大气称为色球层，平时不易被观测到，过去这一区域只是在日全食时才能被看到。

关于太阳还有很多未解之谜。日常生活中，一般离热源越远处温度越低，而太阳大气的情况却截然相反，光球顶部接近色球处的温度差不多是4300摄氏度，到了色球顶部温度竟高达几万摄氏度，再往上，到了日冕区温度陡然升至上百万摄氏度。此外离太阳表面越远，带电粒子流越强劲，形成了特殊的“太阳风”。 人们对太阳所表现出来的这些反常现象感到疑惑不解，至今也没有找到确切原因。

而帕克探测器将带着人类的希望，前所未有地接近太阳，在严酷的高温和辐射条件下穿过太阳大气层日冕，在距离太阳表面大约9个太阳半径的地方——约600万公里，对太阳进行全方位探测，获取日冕、太阳风等方面的最翔实信息。

同样是研究日冕，中国科学家的方案却另辟蹊径：到太空中利用地球的遮挡形成另类“日食”，通过长时间、高精度的观测探秘太阳风暴。

日食是因为月亮遮挡太阳而形成，景象壮观震撼，是科学家观测日冕的绝佳机会，但这样的时机极其珍贵，稍纵即逝。中国科学家想到了深入地球的阴影里去观测太阳。

中国科学院国家空间科学中心研究员罗冰显说，根据日全食的产生原理设计一种名为日冕仪的仪器，利用人工挡板把太阳本体的光挡住，从而对日冕发出的光线进行观测。但是，日冕仪会受到杂散光、渐晕等各种影响，如果是在地球上使用，还会受地球大气散射、天气等条件的影响。

罗冰显的团队计算后发现，最合适的观测点距离地球约140万公里，位于日地第二拉格朗日点附近。在这里，望远镜在日地引力和微小的推力作用下，就可与地球以相同的角速度绕太阳公转，太阳、地球、望远镜三者的相对位置保持不变，且地球能恰好完全遮挡太阳，可以获得长时间、高精度的日冕观测数据。罗冰显团队与来自中国科学技术大学、中科院微小卫星创新研究院的其它两个研究团队最近共同提出了这一名为“地掩天蚀”的观测设想，受到广泛关注。

罗冰显说，如果“地掩天蚀”计划能够实施，将大幅度提升现有日冕观测能力，有望帮助解开日冕加热、太阳风暴的秘密，也能服务于空间环境预报，应对太阳风暴对人类技术系统的影响。

（原标题：太阳探索 中国科学家另辟蹊径）

来源：北京晚报

编辑：TF2018