追日“夸父”正改写太阳科研面貌

本文转自：科技日报

左图 2022年9月，一条蜿蜒曲折的“太阳蛇”以170公里/秒的速度滑过太阳表面。

右图 太阳轨道飞行器于2022年2月15日捕捉到一次巨大的太阳喷发。图片来源：太阳轨道飞行器团队

【科技创新世界潮（293）】

◎本报记者 刘 霞

科学家研制出的太阳探测器，正作为人类的“眼睛”，以前所未有的近距离凝视太阳。这些追日“夸父”的观测，正在改写科学家对太阳的理解。

英国《自然》网站援引美国西南研究所太阳物理学家丹·锡顿的话指出，人类正身处这个领域研究范式发生转变的时刻。

各自精彩

太阳风暴会在两极形成绚烂的极光，但其有多美丽就有多危险，它可让高能粒子波席卷地球，破坏通信并摧毁电网。2022年2月，太空探索技术公司新发射的49颗通信卫星中，就有38颗坠落地球。因为一场太阳风暴导致地球大气层密度增加，对卫星产生了额外的阻力，将其拉出轨道。

为了解太阳活动并预测其对地球的影响，多年来，科学家建造了各种太阳探测器：有些位于地球轨道；另一些则驻扎在地球和太阳之间或远离地球轨道，以更好地了解太阳风暴何时到来。但直到帕克太阳探测器（2018年发射）和太阳轨道飞行器（2020年发射）开始“追日”，人类才能近距离凝视并观察太阳。

今年9月27日，美国国家航空航天局（NASA）研制的、身价15亿美元的帕克太阳探测器在绕日飞行过程中，以635266公里/小时的速度穿越太阳系，打破了其3年前创下的586863.4公里/小时的纪录，成为迄今人类制造的最快物体。它还同时创下离太阳最近新纪录：其距太阳表面仅726万公里。位于其附近的、由欧洲空间局和NASA携手研制的太阳轨道飞行器见证了这一壮举。

哈佛—史密森天体物理中心（CfA）的太阳物理学家凯瑟琳·里弗斯指出，帕克太阳探测器处于一个环形轨道上，随着时间的推移，它离太阳越来越近，使它能够掠过太阳的大气层，在比以往任何航天器都更近的距离内测量太阳的粒子和磁场。太阳轨道飞行器则在较远的轨道上飞行，但它拥有高分辨率相机，可显示明亮的太阳耀斑、微小的等离子体喷流和太阳的其他细节。

并肩作战

这两个探测器大多数时候“各自为政”，但偶尔也会并肩作战。太阳轨道飞行器项目科学家丹尼尔·穆勒指出，2022年6月，这两台探测器处于特别有趣的对齐状态，开展了联合观测，首次测量了温度从太阳表面上升到其大气层的速度。

此外，2021年4月，太阳轨道飞行器在与帕克太阳探测器“会师”的途中，捕捉到了来自太阳背面物质的喷发。几个小时后，一股带电粒子的浪潮吞没了帕克太阳探测器。这两台探测器近距离测量，使科学家能以前所未有的细节追踪物质喷发，阐明这些喷发是如何开始和演变的。CfA天体物理学家塔蒂亚娜·涅姆布若指出，太阳轨道飞行器能识别出太阳喷发的特定区域；帕克太阳探测器在喷发冲过航天器之前拍摄了日冕物质抛射的照片，这是首次进行此类测量。

对太阳物理学家来说，更令他们兴奋的是2022年9月的太阳爆发，这是有记录以来速度最快、能量最强的太阳爆发之一。2022年9月5日，一条蜿蜒曲折的“太阳蛇”以170公里/秒的速度滑过太阳表面，这一壮观的景象正好被太阳轨道飞行器捕获，当时它正在近距离探测太阳。科学家解释称，这条“蛇”其实是一“管”凉爽的等离子体悬浮在太阳较热的大气磁场中，是随后爆发太阳磁暴的先兆。

逡巡数小时后，这条“蛇”的发源地爆发了太阳磁暴，将数十吨等离子体喷射到太空中。这些日冕物质抛射几乎直接击中了帕克太阳探测器，但这款航天器经受住了考验，并在几天后向地球传回“一切顺利”的信号。

科学家一直在分析这次喷发的观测结果。约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室太阳物理学家、帕克太阳探测器首席研究员努尔·拉乌阿菲表示，这一事件的细节、复杂性和暴力程度，以前从未见过，令人印象深刻。

前赴后继

除上述两款“网红”太阳探测器外，还有一些太阳探测器也不甘示弱，正在或拟对太阳开展研究。例如，印度的“Aditya-L1”太阳探测器于今年9月发射，在之后4个月内将行驶约150万公里，最终进入围绕第一拉格朗日点的轨道，这个位置允许连续观测太阳，为观测太阳活动提供了独特的优势。

丹尼尔·井上太阳望远镜坐落于美国夏威夷毛伊岛，高4米，于2020年投入运营。美国国家太阳天文台高级科学家亚历山大·特里奇勒指出，只要有可能，井上太阳望远镜就会在帕克太阳探测器靠近太阳的同时进行观测。此外，井上太阳望远镜去年也与太阳轨道飞行器携手，研究了太阳的同一片区域。相关数据仍在分析中。

特里奇勒表示，太阳轨道飞行器将继续运行至少7年，其轨道离太阳会越来越近，因此它将更多地俯视太阳的两极而非赤道。帕克太阳探测器距离太阳大气层最近的一次飞越将在2024年12月到来，未来几年科学家将获得大量新发现。