當中國人被問題疫苗，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注。

人類真的可以“觸摸”太陽嗎？

這是幾代科學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。

經過了43 分鐘的飛行，雖然期間經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念研究太陽和太陽風的尤金·帕克 (Eugene Parker) 博士。

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他在1958年首次預測太陽風的存在，之后他還提出了超音速太陽風理論，預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。

這已經到達太陽大氣層的距離了。

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約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的項目科學家福克斯博士解釋說。

“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)：

首當其沖的是溫度的考驗。

距推算，飛船朝向太陽的一側的外表面，溫度高達1400℃。

假設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合層和中間夾約11cm的碳泡沫構成。

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這種復合熱保護罩，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。

另一個重要的考驗是太陽風。

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太陽風是太陽系內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。

太陽風概念示意圖

美國國家科學院最近的一項研究估計，如果不得到預警，一場巨型太陽風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的起源地，也是太陽風最密集的地方

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。

圖源來自nasa

當然，為了要實現(xiàn)以上的幾大目標，帕克要經過長時間且復雜的變軌操作。

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”的復雜的軌道，是華裔科學家Yanping Guo設計的。

她不僅是帕克號的軌道設計和導航項目負責人，也是2006年飛向冥王星的新視野號探測器的軌道設計者。

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

設計者在“帕克”太陽探測器上設置了四個儀器，分別是FIELDS電磁力計、WISPR廣角相機、SWEAP太陽風粒子探測儀、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，可以通過調節(jié)模式來分別測量快太陽風和慢太陽風的性質——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的大尺度結構直接拍照成像。在如此近的距離，WISPR相機有望拍到更少干擾的日冕結構原本的樣子。

同時，WISPR相機將成為把大尺度日冕結構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項目的項目負責人Russell Howard表示：“天然日全食當然很好，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的兩個相機預計可以拍到的視角。來源：NASA

3. SWEAP太陽風粒子探測儀

用于測量和分析太陽風中各種粒子（電子、質子、氦離子等）的數(shù)量、速度、密度、溫度等性質，讓我們更好地了解太陽風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。

（圖源來自nasa）

位于前側的SWEAP SPC和分立兩側的SWEAP SPAN A和B，幾乎相當于是對帕克號所處空間中太陽風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中各種粒子（電子、質子和離子）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，前者負責低能粒子，后者負責高能粒子，兩者分工協(xié)作可以把來自日冕和太陽風的各種能量粒子都“掃蕩”一遍，包括SWEAP太陽風粒子探測儀探測不到的那些粒子。