近距离探测太阳大气层
时间：2020-12-14 16:01:09 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
近年来地球气候反常，灾变频传，而越来越多的国家正在加强对太阳的观测和研究，更加重视太阳观测卫星和太阳探测器的研制和应用。因为它们可以不受大气层干扰，对太阳进行全面而深入地了解，从而为人类应对气候变化采取有效对策提供科学依据。
为了更好地了解太阳，特别是攻克有关太阳的重要难题，俄罗斯和美国在2010年纷纷提出要研制和发射能近距离探测太阳大气层的太阳探测器计划，这将使人类对太阳的认识在技术手段和研究深度上达到一个新水平，而且颇有竞赛的味道，因而产生了较大反响。
俄罗斯一马当先
2010年2月22日，俄罗斯莫斯科物理工程学院天体物理研究所所长科托夫说，俄罗斯将研制新一代太阳观测卫星。鉴于2009年年初发射的对日观测卫星“日冕一光子”已经退役，俄罗斯将在此卫星基础上研制新一代科研卫星。与原太阳观测卫星相比，新太阳观测卫星的技术性能将更优越，电池工作效率将更高，在轨工作寿命也将更长。新太阳观测卫星初步计划2014年发射升空，它将配备紫外线及高能γ射线高灵敏度测量仪，还将配备特制发动机，以便根据需要调整太阳观测卫星的轨道高度。其最佳工作轨道是地球赤道上空600千米，因为这一轨道不仅可以使卫星较好地记录太阳电磁辐射，而且还可以有效地减少地球辐射和太空辐射对太阳观测卫星及其测量仪的影响。目前，俄罗斯科学家最关心的问题是提高新太阳观测卫星的工作寿命。其工作寿命应不少于10～11年，这也是太阳活动的最短周期。
太阳大气从里向外分为光球层、色球层和日冕。其中光球层温度约为6000摄氏度，而日冕的温度可以达到100～200万摄氏度。这一奇特现象困扰了科学家多年。因为根据常识，离太阳表面越远，温度应该越低，但事实正好相反。困扰科学家的第二个谜团是太阳风。所谓的太阳风就是太阳向整个太阳系喷射出炽热的带电粒子风，其时速达到数百万千米。然而令人惊奇的是，在靠近太阳表面的地方，并没有任何明显的强风存在，但当太阳风抵达太阳系行星时，却变成了真正的“狂风”，是地球上风速的上万倍。因而科学家怀疑，在太阳和行星之间可能存在一些未知因素，从而让太阳风获得了如此高的加速度。为了解开这两大谜团，就必须近距离探测太阳。
俄罗斯著名航天专家2010年7月1日宣布，俄罗斯已经启动一项能够近距离全面研究太阳活动情况的“内太阳探测”航天器研制项目，计划在2015年后发射一颗新的卫星，进入日冕附近，在非常接近太阳表面的地方进行科研活动。目前，其他国家还没有类似项目填补近距离研究太阳的科学空白，俄罗斯有机会占得先机，提升对太阳观测的质量。不过，“内太阳探测”项目的实施预计不会早于2015年，甚至可能会更晚。
“内太阳探测”航天器由轨道舱、各种功能保障服务系统和设备、外部隔热防护板和动力系统组成。它在飞近太阳时，能够对其飞行轨迹进行相应的调整；在接近太阳半径30～40倍距离处，研究太阳和近太阳环境，主要包括太阳黑子现象及其相关效应、日冕、太阳风、太阳磁极等。其技术难题是必须采用独特的防护手段，如隔热防护板，以保证“内太阳探测”航天器不会直接受到太阳巨大热能的伤害，同时还能对太阳表面进行拍摄和研究。除了隔热防护板外，还需要有专门的滤光器和分隔板，用于减少太阳光能的吸收。
不过，它将不会替代俄罗斯此前在日冕项目框架内发射的“日冕一光子”卫星，而是作为该项目的一种补充。两者的科研任务不能相提并论，因为“日冕一光子”只是一种用于研究太阳活动的卫星。
美国实力雄厚
2010年9月2日，美国航空航天局透露，正计划对太阳进行“前所未有”的近距离观测和研究，以进一步揭开太阳的秘密。美国计划在2018年前发射名为“太阳探测器+”的太阳探测器。这个进入太阳大气层的航天器将是第一次正式探访恒星的航天器，并将首次对太阳进行全方位探测，因此具有创新的意义。“太阳探测器+”探测器将携带多种设备，包括太阳风颗粒探测仪、三维成像照相机和磁场测量仪等飞进日冕，有望解决关于太阳的多个谜题，但最主要的有两个：日冕之谜和太阳风之谜。由霍普金斯大学应用物理学实验室负责设计的该探测器将对太阳进行为期7年的探测任务。之所以取名“太阳探测器+”，是因为该探测器的设计利用了该实验室2005年推出的名为“太阳探测器”的探测器设计。
美国航空航天局负责这一太阳探测项目的科学家古哈萨库尔塔说，这是“我们第一次能够触碰太阳，嗅到、尝到它的‘味道”’。参与“太阳探测器+”项目的英国拉瑟福德一阿普尔顿实验室的太阳物理学家哈里森告诉英国广播公司记者，试着理解太阳如何影响地球是一件大事，我们从来没去过那里。你可以想象得到一个航天器飞过火星、金星，但要飞过太阳，会有些不同。不过，我们有能力送航天器去那里，这也是下一代航天器的设计目标。这项计划可以让探测器触碰到太阳大气，这是前所未有的。
“太阳探测器+”任务是美国航空航天局“与日共存”计划的一部分，由戈达德航天飞行中心管理，霍普金斯大学应用物理实验室总承包。该计划旨在认识太阳和地球空间环境，也实现了一个航天人半个世纪前的梦想。
早在1958年，美国科学家就提出过就近探访太阳，之后陆续进行了一些测试项目可行性研究，但一直未果。直至2008年2月，由霍金斯大学应用物理实验室领导的研究小组，依据美国航空航天局的要求，完成了一个太阳探测器工程和使命的设计方案。该研究小组使用霍金斯大学应用物理实验室领导完成的2005年太阳研究数据作为基础，对太阳探测器的传统设计进行了显著改变，首次完成了“太阳探测器+”发动机的设计，并取得了阶段性的进展和成就。“太阳探测器+”计划的负责人说：“我们的研究方向是对的，我们现在把所有的创新都集中到一起，估计整个计划会在7.5亿美元内完成，美国航空航天局的决定是正确的”。
五大探测任务
大小与小型轿车相仿的“太阳探测器+”探测器，将直接闯入距太阳表面约650万千米的太阳大气层收集数据，对从未有其它探测器涉足的一个区域进行探测，以便在未来的太空探索中更好地理解、描绘并预测辐射环境。
美国航空航天局于2009年开始征集“太阳探测器+”的科学研究方案，评审小组对13项方案进行了评审。美国航空航天局已为“太阳探测器+”选定了5项研究任务，目的是叩开太阳的神秘之门。精心挑选的这5项研究任务是：
(1)研究太阳风电子、α粒子和质子。该项目将探测太阳风中数量最大的粒子(电子、质子和氦离子)，并检验它们的性质；捕获某些粒子，在特殊的实验杯里进行直接分析。
(2)开展场
