现代的夸父追日

太阳,它的光辉照耀着地球,滋润着生命。一直以来,它象征着光明、希望、激情和力量,象征着一切美好的东西。人类自古就崇拜太阳,并由此产生了许多动人的神话。近现代科学出现之后,人们对太阳的认识逐渐趋于理性,对太阳的探测和研究也开始活跃起来。

  早期对太阳的研究主要依赖于天文望远镜。但由于大气层的影响,从地面观测太阳受到很大限制。

  航天时代开启后,发射人造探测器前往太阳附近成为可能。1960年3月11日,美国发射了“先驱者5”号太阳探测器,这是第1个探测太阳的人造飞行器。1962年3月到1975年6月,美国发射了“轨道太阳观测站”系列探测器,获得了大量的X射线、伽马射线和紫外线观测数据。“阿波罗计划”结束后,美国建立了美国第一个空间站“天空实验室”。在服役期间,“天空实验室”拍摄了15000多张太阳照片,发现了日冕洞,也就是太阳表面在x射线波段暗色的区域,这是太阳风的出口。1980年,美国发射了“太阳峰年”(SMM)卫星,发现了日冕质量抛射现象。进入上世纪90年代以后,科技的进步使人们对太阳的探测更加深入,取得了丰硕的成果。

  

  “尤利西斯”

  

  1990年10月6日,“发现”号航天飞机携带“尤利西斯”号探测器升空。与以往的太阳探测器不同,“尤利西斯”号的轨道经过太阳的两极,主要目的是研究太阳的极区。“尤利西斯”号总重380千克,携带有9种探测仪器。1992年8月“尤利西斯”号飞越木星,利用木星引力改变轨道,偏离黄道面转向了太阳的极区。1994年6月26日,它经过位于黄道面70。的太阳南极上空,看到了人类从未见过的太阳极区景观。它对太阳极区的磁场、太阳风、日冕等情况进行了详细的测量。1995年2月,“尤利西斯”号飞越太阳赤道,同年6月,“尤利西斯”号在飞临太阳北极上空时又对这一极区从未见过的情况进行了探测。

  

  长寿的太阳观测卫星

  

  1995年12月2日,美国和欧洲空间局联合研制的太阳观测卫星(SOHO,其全称为“太阳和日球层观测台”)发射升空,开始了一次规模空前的太阳探测活动。SOHO总长3.8米,重1850千克,携带有太阳大气遥感仪、太阳风测量仪、太阳震动测量仪等11种探测仪器。sOHO在太阳和地球之间的引力平衡点(第一拉格朗日点)日晕轨道上运行,不受引力干扰,昼夜不停地工作,探测太阳的内部结构、最外层和太阳风的起源与组成。

  升空不久,SOHO就捕捉到太阳喷射现象,拍摄到了最清晰的喷射照片。1997年,SOHO又发现太阳表层之下的高温等离子体。1998年,SOHO发现在太阳上存在巨大的太阳旋风,其大小与地球直径相当,时速竟高达50万千米。1999年初,它又发现太阳风来自太阳表面蜂窝状磁场的边缘。太阳磁场像绷紧的琴弦一样,被碰撞时会产生振动,当其振动频率与周围呈螺旋状运动的带电粒子的频率相同时,带电粒子就会得到巨大的离心加速度,从而使太阳风达到惊人的速度。

  太阳观测卫星SOHO原定服役两年,但成就斐然,不断有新的发现成果,退役时间也一推再推。SOHO是人类宇宙探测历史上最成功的杰作之一,它已经为科学界提供了大量有关太阳活动的信息。按照目前的计划,SOHO将于2009年12月结束光辉的一生。

  

  “起源”号的太空杂技

  

  在以往的探测活动中,探测器只能够通过获取太阳的电磁波辐射来对它进行研究,而人们一直期望获得太阳本身的物质。“起源”号就担负了这样的使命。2001年8月,“起源”号从佛罗里达发射升空,达到距离太阳1.48亿千米的轨道,绕太阳飞行了两年半,采集太阳风粒子。“起源”号的轨道远在地球磁环境之外,可以避免地球磁场对太阳风粒子造成污染。科学家们期望通过采集到的太阳风粒子,能够探明太阳究竟由哪些成分组成,获得关于太阳和太阳系形成的重要信息。

  “起源”号也不负众望,2004年圆满完成了采集任务。按照计划,在返回地球进入大气层之后,“起源”号将展开翼形降落伞,并由好莱坞特技演员驾驶着直升机在空中进行回收,因为着陆的撞击可能使采集到的粒子样本受到损坏或者污染。然而“起源”号为期三年的太空之旅却在最后一刻近乎功亏一篑。2004年9月8日,当“起源”号前卫的碟形返回舱进入稠密大气层之后,由于传感器故障,降落伞并不如预想的一样展开,返回舱过快的坠落速度和不规则的翻滚使最优秀的好莱坞特技演员也束手无策,最后“起源”号以每小时约300千米的速度一头扎进犹他州的沙漠。还好,抢救工作表明,采集到的太阳风粒子样本并没有完全损坏,“起源”号计划部分取得了成功。

  

  新的阶段

  

  2006年9月23日,由美国、英国和日本联合开发的“太阳-B”探测器在日本鹿儿岛成功发射,标志着新一轮太阳探测活动的开始。在今后三年内,“太阳-B”将在距离地面约600千米的太阳同步轨道上运行,它的主要任务是研究太阳耀斑的形成以及太阳大气的变化情况。太阳耀斑是太阳表面发生的巨大爆炸,其产生的能量相当于十几亿兆的TNT,如此巨大的能量来源于太阳磁场。当太阳磁场内储存的能量瞬间释放时,就产生了太阳耀斑现象。太阳耀斑喷发时,常伴有密集的磁场冲破太阳表面的太阳黑子和阴暗区域,并在太阳的表面形成一个等离子区,向太阳系的其他行星和卫星发射出高能粒子,比如质子,这些高能粒子可以在十几分钟内飞临地球,它们会对地球的磁场造成严重的影响,干扰航天器的工作,破坏无线电通讯,严重时甚至可能引发灾难。目前科学家们对太阳的了解已经相当深入,但仍然不能准确预测灾害性的太阳活动。人们期望“太阳-B”能够将这方面的研究向前推进一大步。

  “太阳-B”重约900千克,完全展开后长10米,宽1.6米,分别装有可见光望远镜、紫外线望远镜和X射线望远镜。和它的兄长,1991年发射的“太阳-A”相比,“太阳-B”前进了一大步,可以观察温度更高的太阳耀斑活动。目前,太阳已经进入了新一轮的活动周期,进入轨道不久,“太阳-B”就探测到了这一轮活动周期中最强烈的一次太阳耀斑活动。

  其他的探测计划也在进行之中。2007年9月,如果不出意外,欧洲宇航局将发射探测太阳的微型实验卫星——“Proba-2”号探测器。美国宇航局计划于2008年发射“太阳动态探测器”。在稍微遥远一些的2015年,新一代的太阳探测器“太阳轨道探测器”也将升空,它将对太阳内部的活动情况进行近距离的详细研究。随着太阳进入新一轮的活动周期,人类对光明之源——太阳的研究和认识也将进入一个新的历史阶段。

  [责任编辑]唐宇

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