• 注册
  • 天文理论 天文理论 关注:1431 内容:260

    帕克太阳探测器将进入炽热的太阳日冕层

  • 查看作者
  • 打赏作者
  • 当前位置: 博科园 > 天文学 > 天文理论 > 正文
    • 1
    • Lv.25变形虫
      靓号:201486
      林奈
    • 博科园AI人工智能助手 图灵
      [ AI在线 ] 4.0大模型 AI问答 AI绘画 AI创作…
      hi 人类
    • 8月11日美国宇宙局(NASA)计划发射地球上的第一艘宇宙飞船,进入金星和水星的轨道,触摸太阳炽热的日冕边缘。帕克太阳能探测器配备了加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)设计和制造的仪器,将实现太空科学家们几十年来梦寐以求的目标:接近太阳,了解我们从地球上看到的湍急表面是如何将能量释放到日冕层,并将日冕层加热到近200万华氏度,从而产生不断轰击地球的太阳风。加州大学伯克利分校的物理学教授斯图尔特·贝尔(Stuart Bale)说:这是我们从上世纪50年代以来一直想要的一项太阳物理学,就我个人而言,自从2010年这项研究获得批准以来,我一直在研究它,但我真的花了职业生涯的很大一部分时间来准备。

      博科园-科学科普:太阳探测器的飞行速度将超过历史上任何航天器,其最高时速将达到43万英里每小时,在2024年左右,它将只比太阳表面高出4.5倍,即380万英里。探测器装有隔热罩,以保护传感器不受太阳热量的影响。太阳的热量可能高达2500华氏度,接近熔化钢铁的温度。在这个距离内,太阳探测器将处于一个电子和电离原子(主要是氢离子或质子和氦离子,称为粒子)被加速并以高速射向行星的区域内。当这些被称为太阳风的离子撞击地球时,它们与地球磁场相互作用,在最外层大气中产生南北光和风暴,干扰无线电通信和卫星运行。加速到更高的速度,所谓的“太阳能量”粒子会对宇航员构成威胁。

      帕克太阳探测器将进入炽热的太阳日冕层

      太阳表面,或者说是光球层,大约有10000华氏度,但是太阳探测器飞行的区域,日冕是200万华氏度,科学家们想知道原因,你呢?图片:NASA image

      科学家们仍然不知道太阳风离子是如何加速的,也不知道为什么日冕中的离子和电子比太阳表面的温度要高得多,大约170万华氏度,而太阳表面的温度相对要低1万华氏度。帕克太阳探测器可以回答这些问题,并帮助地球上的科学家预测太阳大规模喷发对宇宙飞船和通信系统造成的最大威胁。FIELDS是加州大学伯克利分校空间科学实验室(UC Berkeley's Space Sciences Laboratory)制造的一套仪器,是探测器上的四个仪器包之一。在一根6英尺长的杆子的帮助下,它将测量日冕中的电场和磁场,从而告诉科学家从太阳向外流动的总能量。

      这些测量将检验太阳如何加热日冕的一种理论:通过抖动磁场线。强烈的太阳磁场向太空中伸展,但是磁场线被固定在表面区域,因为下面的对流而不断移动,就像沸水一样。磁场线基部的持续运动产生沿着线向外传播的波,就像长绳末端的抖动会将波发送到另一端一样。不知何故,这些所谓的阿尔芬波将粒子加速到高速,并将它们抛向太空。如果波浪驱动模型是正确的,那么测量将是这次任务的基本测量。另一种流行的理论是,遍布太阳表面的微小耀斑(纳米耀斑)会产生磁场,这些磁场相互交叉、重新连接,并将断开的磁场环路抛向太空,从而加速离子的运动。

      这是由尤金·帕克在1987年首次提出的,以他名字命名的太阳探测器。现年91岁的帕克在20世纪50年代预言了太阳风的存在,并将其命名为太阳风。field包上的无线电天线将寻找由纳米耀斑产生的无线电波,而纳米耀斑尚未被探测到,而另一个包的仪器,SWEAP(太阳风电子阿尔法粒子和质子)将记录太阳风电子、质子和阿尔法粒子通过探测器时的速度。将纳米耀斑或微耀斑活动与来自太阳的粒子流通量相关联可以证实磁重连理论。SWEAP由密歇根大学和位于马萨诸塞州剑桥市的史密森天体物理天文台领导,不过该仪器的大部分设计和建造都是在加州大学伯克利分校(UC Berkeley)的空间科学实验室进行。

      探测器上还有另外两个仪器包,派克太阳能探测器的广域成像仪WISPR是在海军研究实验室制造,将直接在轨道探测器前面捕捉太阳日冕的可见光图像。ISIS(发音为E-sis) – 太阳综合科学研究的缩写,包括,太阳的符号,缩写 – 由普林斯顿大学领导,将测量通电电子和离子的能量和身份,包括离子比氢和氦更重,以便了解它们有时如何加速到接近太阳的近乎光速总之,这些仪器应该能够记录太阳风从亚音速加速到超音速以及最高能量太阳粒子的诞生。等离子体物理在实验室里真的很难研究,特别是围绕太阳这样的恒星,把航天器放在热等离子体中是理想的实验室。

      环绕金星

      这个探测器是贝尔一生难得的机会。尽管他的团队将在发射后的一天内部署吊杆和测试仪器功能,但大多数仪器将会关闭,直到11月探测器首次接近太阳时才会开始对日冕进行真正的测量。在绕着金星绕圈减速后,探测器将获得迄今为止最接近太阳的航天器,距离太阳中心的距离等于太阳半径的36倍(36个太阳半径)。金星运行在155个太阳半径和水星83个太阳半径。在接下来的6年里,探测器将再绕金星绕圈6次,逐渐移动到离太阳中心约9.8个太阳半径的位置。在那里,它将在日冕内部,在它的外部边缘,粒子的速度超过了声速(阿尔法温速度,大约每秒200英里)不再是太阳的家。这次任务的目标是进入过渡区域,这样我们就能进入真正的冠状星云,那里的流动是亚阿尔法温尼克,这个边界大约是15个太阳半径,所以可能要到2021年才会到达。

      一旦进入日冕内部,探测器可能会看到摆动的磁场线,或称阿尔芬波,在太阳表面和日冕边缘之间来回反射,这是一个湍流级联,可能是将粒子加速到太阳风中的高速反馈回路。在12月初,科学家希望在35个太阳半径处有第一批数据,相信这将是革命性的。从对以往任务的了解来看,那里将会有很棒的新东西。在7年的时间里,探测器将24次探入太阳内部大气层。作为美国宇航局拓展计划的一部分,超过110万人将他们的名字记录在记忆卡上,这张记忆卡将与航天器一起环绕太阳运行。探测器计划于8月11日星期六凌晨从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射,搭载着一枚联合发射联盟德尔塔4号重型火箭,火箭的上一级将其推离地球轨道,飞向金星。

      博科园-科学科普|加州大学伯克利分校

      博科园-传递宇宙科学之美

    • 生成海报
    • Lv.26蚂蚁
      阿基米德🌏
      打赏了2金币
      回复

      请登录之后再进行评论

      登录

      赞助商

    • 相互支持,合作共赢 Win-Win Cooperation

      邀请好友加入【博科园】有奖励啦♪

    • 任务
    • 偏好设置(换皮肤)
    • 到底部
    • 帖子间隔 侧栏位置:
      关闭窗口
      下载海报