剛剛，人類最快探測器與太陽上演最近距離接觸

基爾西 一水 發自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

新的歷史誕生了。

剛剛，人類史上最快的探測器，首次到達距離太陽最近的地方——

離太陽表面僅有610萬公里，相當於地球和太陽之間平均距離的4%。

NASA Sun官宣，香港時間晚上7時53分，帕加太陽探測器（Parker Solar Probe，PSP）正在飛越新的近日點。

此前，從未有人造物體以如此近的距離靠近一顆恒星，此次飛越以192公里每秒（光速的0.064%）的速度進行，將人造物體的最高飛行速度推上了新的台階。

據NASA介紹，PSP將徹底改變人類對太陽的理解。

一直以來，它的科學目標是飛躍太陽，觀測太陽大氣的最外層——日冕。

2021年，它首次飛躍日冕，採集到了那裡的粒子和磁場數據，成為人類歷史上首個接觸太陽的航天器。

此次飛躍正值太陽活動周的極大期，PSP將收集測量數據和圖像，以便人類更深入地瞭解太陽風的起源和演化。

飛躍過程中PSP會與地面失去聯繫，整個流程需要依靠自主控制來完成。

如果成功，PSP發出的第一個返回信號將於當地時間12月27日到達NASA。

人類史上首次接觸太陽

人類歷史當中，PSP是飛行速度最快的航天器，也是首個接觸太陽的航天器。

協調世界時（UTC）2018年8月12日07時31分（香港時間下午15時31分），重685公斤的PSP在美國佛羅里達州卡納干沙路韋拿角空軍基地發射升空。

發射後兩個多月，PSP就成為了有史以來距離太陽最近的人造物體，打破了Helios 2號航天器於1976年4月創下、保持了40多年的紀錄。

此後這個紀錄又不斷被PSP自己打破，2021年它首次飛越了日冕，成為人類歷史上首個接觸太陽的航天器。

此次飛越近日點時，PSP離太陽的距離又創下了新的紀錄，並且速度達到了192公里每秒（光速的0.064%），相當於不到10秒鍾就能從北京飛到廣州。

他是現代太陽風和磁重聯理論的奠基人，提出了納米耀斑的存在，作為日冕加熱現象的解釋，1956年基於數學理論發現並命名了太陽風，後來被航天器測量所證實。

PSP是NASA第一艘以（當時）在世人物命名的航天器，2022年3月，94歲的帕加在芝加哥逝世。

回到探測器本身，它的設計目的是在距太陽表面約650萬公里的範圍內俯衝，追蹤能量流，研究日冕的加熱，並探索加速太陽風的因素。

該任務將為困擾科學家60多年的長期問題提供答案——

為什麼日冕比光球層熱得多？太陽風如何加速？高能太陽粒子的來源是什麼？

註：太陽由內而外依次由核心、輻射區、對流層、光球層、色球層、日冕層構成，光球層之下稱為太陽內部，光球層之上稱為太陽大氣。

為了給這些問題蒐集數據，PSP主要攜帶了四種儀器——電磁場探測器FIELDS、太陽綜合科學調查工具IS☉IS、寬視場成像儀WISPR，以及太陽風粒子（質子、電子、阿爾法粒子）計數器SWEAP。

搭載這些探測器，旨在研究磁場、等離子體和高能粒子，並對太陽風進行成像。

同時為了避免被太陽輻射損壞，PSP及其儀器採用了11.43釐米厚的碳復合材料防護罩，可承受近1377攝氏度的高溫。

有意思的是，在PSP高增益天線下方的銘牌上還安裝了一塊包含超過110萬人名字的存儲卡，其中還存儲了帕加的照片，以及他1958發表的論文副本。

帕加探測器3D模型，來源：NASA

PSP依靠金星重力輔助實現對太陽的接近，逐漸降低其軌道近日點，以達到約8.5個太陽半徑（約600萬公里）的最終高度。

PSP已經完成了七年內七次對金星的飛越，目的是逐漸縮小其繞太陽的橢圓軌道，到任務結束時將一共圍繞太陽飛24圈。

來源：域奇百科，作者：Phoenix7777

2018年10月3日，PSP第一次飛躍金星，一個多月後的11月6日以95公里每秒的速度第一次到達近日點。

此後PSP又六次飛躍金星，最近一次是在今年的11月4日；二十一次到達近日點，今天之前的最近一次在今年九月，速度為每秒176公里。

在這過程當中，PSP在2021年首次飛越日冕並採集了數據，成為人類歷史上首個接觸太陽的航天器，此後PSP又執行了多次飛越日冕的操作。

7年多的飛行時間，PSP已經取得了不少的發現：

• 2018年11月6日，PSP觀測到其首次太陽風磁場逆轉（僅指PSP的首次，並非人類首次）；

• PSP發現了距太陽半徑560萬公里的宇宙無塵區的證據；

• 2021年4月28日，PSP在18.8個太陽半徑處遇到了特定的磁場和粒子條件，表明它穿透了阿爾文表面；

• 2022年9月25日，PSP的圖像中首次發現了彗星，這顆彗星被命名為PSP-001；

• 自此，帕加太陽探測器拍攝的圖像中又陸續發現了19顆掠日彗星，其中包括兩顆非群彗星；

• 今年，在PSP觀測到的日冕物質拋射過程中檢測到了開爾文-亥姆霍茲不穩定性（KHI），這是第一個探測到這一長期理論事件的航天器。

註：KHI是指在有剪力速度的連續流體內部或有速度差的兩個不同流體的界面之間發生的不穩定現象，如風吹過水面時水面上表面的波的不穩定現象。

如果此次飛越取得成功，NASA將在27日收到PSP的返回信號，獲取到的數據和圖像將於明年1月開始傳回地球。

明年3、6、9、12月，PSP還將四次飛過近日點。

最早追溯至1958年，因成本原因一再推遲

事實上，帕加太陽探測器的概念最早可以追溯到1958年的一份報告。

當時報告中提出了包括「一個太陽探測器通過水星軌道內部以研究太陽附近的粒子和場」在內的幾項太空任務。

直到七八十年代，雖然這項研究的重要性被再次肯定，但由於成本原因一直擱置。

後來進入90年代，當時又探索了降低成本的太陽軌道飛行器任務，且追求能力更強的太陽探測器任務成為NASA 90年代末製定的外行星/太陽探測器 (OPSP) 計劃的核心內容之一。

確定想法後，最初的探測器計劃利用木星的重力輔助進入幾乎直接落向太陽的極地軌道。

但是，由於太陽輻射強度的極端變化，任務成本變得高昂，甚至需要放射性同位素熱發電機來供電。

而且更麻煩的是，前往木星這項任務本身就很耗費時間。

轉機來自2010年初，太陽探測器任務被新納入成本較低的Solar Probe Plus計劃中。

同時這一次使用金星重力輔助來實現更直接的飛行路徑，該路徑可由太陽能電池板供電。

它具有更高的近日點軌道，這減少了對熱保護系統的要求。

再到後來，2017年5月，為了紀念天體物理學家Eugene Newman Parker，該航天器正式更名為帕加太陽探測器。（之前為Solar Probe, Solar Probe Plus或者Solar Probe+)

對了，就在當年10月，Parker教授還現場參觀了這台探測器。

來源：NASA