2018 年 8 月，具有历史意义的帕克太阳勘探器（Parker Solar Probe）由德尔塔4 重型火箭发射升空，随后单独踏上了奔赴太阳的漫绵长路，也就此揭开了人类探究太阳的新征途！
在飞离地球的一年多时间里，Parker 现已三次近间隔触摸太阳，在不断挨近太阳的进程中，为了不掉入太阳的炽焰中，Parker 也随手创下了人工航天器最快的速度纪录。
（来历：NASA）
为了弄清楚，为什么太阳大气层的温度比太阳外表高出数百万摄氏度，终究是什么驱动了太阳风，Parker 在研讨人员的操控下不断挨近太阳。最近时间隔仅有 2400 万公里，相当于水星间隔太阳间隔的一半。
近来，《天然》杂志上宣布的 4 篇论文，展现了 Parker 在曩昔一年多时间里挨近太阳时观察到的成果，尽管第一波数据还远未能回答这样一些问题，但近间隔的观测成果有助于人类进一步了解这颗与地球相伴亿万年的恒星。
图丨帕克勘探器逐步挨近太阳示意图（图片来自：NASA）
作为人类最挨近太阳的一个勘探器，Paker 正在踏入一片人类不知道的范畴，美国海军研讨实验室的太阳物理学家、担任该勘探器相机的 Russell Howard 说，咱们一年前假定的问题会被现在的观测成果推翻。
NASA 太阳物理学部主任 Nicola Fox 在周三进行的一个发布会上表明，这些关于恒星工作的全新信息将协助咱们更好了解太阳是怎么对整个太阳系发作影响的。
浮躁的太阳风
太阳风特指由太阳上层大气射出的超高速等离子体（带电粒子）流。在太阳日冕层的高温（一百万摄氏度）下，氢、氦等原子现已被电离成带正电的质子、氦原子核和带负电的自由电子等。这些带电粒子运动速度极快，致使不断有带电的粒子挣脱太阳的引力捆绑，射向太阳的外围，构成太阳风。
对地球来说，来自太阳外表的太阳风以超越 500 公里/秒的速度源源不断地向地球袭来，搅扰着地球的磁场，损坏地球电离层的结构，形成无线电通信中止，乃至影响地球大气，引起火山爆发和地震。
图丨太阳风概念示意图
迄今为止，大多数太阳风丈量都在地球邻近，间隔太阳约 1.5 亿公里。当太阳风经过翻山越岭，终究来到地球家门口时，关于太阳风是怎么发作的头绪现已十分紊乱。加州大学伯克利分校物理学家 Stuart Bale 有个形象的比如，在地球研讨太阳风，就像在瀑布的中心研讨瀑布相同：水不断从身边流过，紊乱且没有结构。但咱们想要知道水的源头在哪，到底是冰川消融仍是一个湖？
因而，要找到这个头绪，咱们就要像找到瀑布源头相同，找到太阳风的源头。
此前的研讨以为在太阳极小期，从太阳的磁场极地邻近吹出的是高速太阳风，从太阳的磁场赤道邻近吹出的是低速太阳风。
Paker 传回的数据印证了这一说法，且进一步指出，所谓“慢太阳风”以较低的速度在赤道邻近的日冕洞邻近呈现，速度低于每秒 450 公里；而在太阳极地邻近，太阳风速度则超越每秒 450 公里。
图 | 太阳风吹向地球（图源：Wikipedia）
太阳风终究是怎么被加快到 500-900 公里/秒的超高速度？研讨指出太阳磁场线回转是加快加快太阳风的原因。太阳风从温度较低的日冕洞动身，沿着太阳磁场线运动，当磁场线偶尔呈现 180 度回转时，这些太阳风会在数秒至数个小时内呈相反的方向运动，研讨以为磁场线在回转的一起会开释很多能量，作用在太阳风上推动其逃离太阳，吹向太阳系的其他当地。
而磁场线怎么才干短时间内剧烈回转？现在的研讨还不足以回答这样的一个问题，科学家猜想这与太阳外表射出的等离子体运动有关。
怪异的太阳磁场
多个方面数据显现，Parker在与太阳近间隔触摸的进程中，很多的等离子体从太阳抛向太阳系，重重“砸”在勘探器上。
但十分独特的是，这些等离子体并不是平稳向外飞，勘探器观测成果显现，等离子体在速度上十分跳动，常常在短短几分钟内，速度猛然提升到50万公里/小时，这几乎是平常的2倍。
图 | 太阳磁场曲折模拟图（来历：NASA）
在此前的猜想模型中，等离子体从太阳飞向太空的速度仅为10公里/秒以下，而实践观测数据则远大于此。更快的旋风或许意味着恒星的旋转速度比咱们幻想的要快得多。这一现象提示研讨人员或许要从头考虑太阳和其他恒星的进化方法。
与此一起，等离子体每次速度呈现动摇都伴跟着周围磁场忽然反转。“每次动摇发作时，勘探器上的指针会一向旋转。”密歇根大学空间科学与工程学教授 Justin c. Kasper 表明，科学家猜想磁场中有一条“S”形的涟漪，就像太阳外表邻近的磁场线被某个东西捉住，像鞭子被挥动相同快速变形。
欧洲太空地理中心的天体物理学家 Yannis Zouganelis 以为，磁场变形并不让人意外，但意外的是这种改变频率极高，一起十分剧烈。
终究是什么形成了这种动摇？这仍是一个未解之谜，但动摇频率十分高这是能够确认的。勘探器在11天内就记载下了800次。
飞向太阳的“不死鸟”
肩负着人类历史上最挨近太阳的勘探使命，Parker 要在 7 年的时间里 7 次飞掠金星，以凭借其引力来完成轨迹调整，从而使勘探器更挨近太阳，在此期间，Parker 将盘绕太阳总共飞翔 24 圈，也将创下数个航天器纪录。
间隔最近：Parker 将会成为间隔太阳最近的人工天体，设定的最近间隔约为 610 万公里，不只初次进入太阳的日冕层，并且还打破了太阳神 2 号勘探器在 1976 年 4 月 17 日创下的 4343.2 万公里的最近间隔记载。
温度最高：由于间隔太阳近，且又工作在日冕层，所以 Parker 将会接受奇高无比的温度，勘探器面向太阳的一面需求接受高达 1377 摄氏度的高温，但又必需求确保作业仪器一直处在几十度的室温条件下，可想难度之高。
速度最快：为了能够挣脱地球引力的捆绑，成为太阳系内的星体，Parker 也将发明人工物体有史以来最快速度的纪录。据估计，其将以 70 万公里的时速绕太阳工作，远超当年太阳神 2 号的 25 万公里/时的速度。打个比如，这就相当于 2022 年冬奥会的两个举办地——北京和张家口之间一秒就走完全程。
当年的太阳神 2 号勘探器现已能够抵达间隔太阳比较近的当地了，那为什么经过了几十年之后 ，Parker 才将这一纪录向前有所推动呢？归根到底，就在于前沿资料技能的前进使得勘探器能够在不明显增重的前提下，能耐受上千度的超高温。
为发明距太阳最近的世界纪录，人们有必要找到能反抗史无前例超高温度的资料。能够说，假如没有热维护体系（TPS），就没有 Parker 。
按方案，Parker 将进入距太阳外表 611 万公里规模内。为了习惯这种极热的环境，勘探器将带着一个复合热维护罩，罩子将反抗来自太阳的强光。这一隔热罩在 10 年前还不或许造出。
一颗在地球轨迹工作的卫星，抵达其外表1平米面积上的阳光能量大约是 1350 瓦。可是 Parker 要抵达的方位比这个要近得多，仅为前者间隔的 1/25，换算下来，每平米隔热罩大约要接受 85 万瓦能量。假如算上面积，Parker 需接受约 300 万瓦的能量。
图 | Parker 太阳勘探器热防护罩结构示意图（图源：GREG STANLEY / OFFICE OF COMMUNICATIONS）
勘探器的隔热罩也被称为热维护体系，由两个碳增强资料复合层和中心夹约 4.5 英寸（11.43 cm）的碳泡沫构成。隔热罩朝向太阳的一面还涂了一层特其他白色涂层，以尽量反射来自太阳的能量。这种资料能够反抗约 1371 摄氏度的高温，确保仪器在约 30℃ 的环境下工作。
与大多数商业碳纤维不同，它们的碳-碳结构没有经过硬化树脂聚合在一起，由于硬化树脂会像热锅里的黄油相同，在太阳邻近蒸腾。为了制作隔热罩，NASA 用“切碎的碳纤维”填充树脂，然后让树脂硬化，再用 3000 度的烤炉烤它，然后重复这一进程 4 到 5 次。终究获得了环绕在一起的碳纤维，且不含树脂和其他物质。
仅凭这些碳泡沫的隔热功能，并不足以确保勘探器所需求的温度。由于在空间中并没有空气散热，仅有的散热方法是散射光并以光子的方式宣布热量。因而，另一个维护措施是必需的：一个白色的维护层用来反射热量和光。
为此，约翰·霍普金斯大学的使用物理实验室与惠廷工程学院的先进的技能实验室协作，组成了一个专攻隔热涂层的超奢华专家阵型，团队研讨规模掩盖高温陶瓷、化学和等离子喷涂涂层。
经过进一步的测验，团队终究挑选根据氧化铝的白色维护层。但这个维护层会与碳反响而在高温环境中变灰，因而工程师们在中心加了一层钨，钨层比头发丝还要薄，涂在热维护罩和白色防护层中心，以避免两层间彼此反响。他们还加了纳米掺杂剂，让防护层更白并阻挠氧化铝颗粒的热膨胀。
在 Parker 所在的环境和温度下，润滑的涂层会像被石头击中的窗户相同破碎。反倒是均匀的多孔涂层能够接受这一极点环境，当多孔涂层中呈现裂缝时，裂缝会在抵达孔隙时中止。涂层由几个粗糙的颗粒层组成——每层陶瓷颗粒都有很强的反射光才能，层层合作补漏，能够将大部分光反射出去。
尽管许多谜题还远未解开，但现在尚属年青的 Parker 还将在未来的约 5 年时间里持续向太阳建议冲击，改写人工航天器的速度纪录和间隔纪录。
而那些关于太阳的谜题，都将跟着 Parker 发回的、宝贵的极近间隔太阳勘探数据，而得到更多回答的或许。Parker 的使命完毕日期是 2025 年 6 月，依照科学家的方案，它将在使命完毕之后坠向太阳，被分解成越来越小的碎片，并成为世界尘土的一部分。
NASA 发布 Parker 传回数据：
https://blogs.nasa.gov/parkersolarprobe/2019/11/12/first-parker-solar-probe-science-data-released-to-public/
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参阅：
https:///2019/12/04/science/nasa-parker-solar-probe-pictures.html
https:///f/614820/the-closest-ever-approach-to-the-sun-has-shown-us-the-origin-of-solar-wind/
