【相關閱讀】美國NASA帕克太陽探測器接觸到太陽，人類史上首次壯舉

準確來說，美國宇航局的帕克太陽探測器是超出我的想象，這絕對是人類工程奇跡，甚至可以與詹姆斯韋伯太空望遠鏡齊名。我原本以為這只是一個普通的太陽探測器，幾十年前美國和歐洲都發(fā)射過類似的太陽探測器，但是……這篇文章我們直接切入正題，首先從帕克任務的難點開始。

1.太陽附近的環(huán)境非常惡劣，如果沒有足夠的安全熱保護系統(tǒng)，航天器將無法生存，同時，帕克還必須兼顧輻射問題。輻射帶來的問題遠比高溫更可怕，尤其是告訴太陽風粒子的活躍，太陽就是太陽風的起源，在太陽風粒子起源的地方轉悠，被粒子擊中的可能性將大大增加。

2.接近太陽也非常困難，在接下來的內容會具體講到。

帕克太陽探測器的主要任務就是對太陽日冕層粒子以及周圍環(huán)境進行數據取樣，以揭示太陽日冕是如何被加熱的，太陽風和太陽高能粒子是如何被加速的。50多年來，解決這些問題一直是恒星科學領域最重要的科學目標。在為期七年的任務中，帕克需要進行七次金星重力輔助加速，軌道異常復雜。不僅如此，帕克在巡航接近太陽的過程中還需要對太陽風的所有三形態(tài)（慢、快和瞬態(tài)）進行數據采樣，因為太陽風結構，磁場，粒子速度等等會隨著太陽活動的增加而日益復雜，美國宇航局在設計帕克軌道的時候就允許帕克對太陽高緯度太陽風粒子和赤道太陽風粒子進行擴展測量。

每個軌道有兩個周期，一個入站周期和一個出站周期，出站與入站統(tǒng)稱為快速徑向掃描，在這些稱為快速徑向掃描的時間間隔內，航天器將在多次“繪制”扇形區(qū)域，然后在規(guī)定的大徑向距離內對太陽風進行采樣。這些測量將產生更多關于太陽風結構對空間和時間依賴性以及它們如何在內日光層中合并的信息。

為了通過獲取關鍵數據和測量數據來回答地球軌道衛(wèi)星和其他行星際空間探測器觀測無法回答的問題，帕克太陽探測器必須足夠的接近太陽，這也是帕克和之前的太陽探測器最大的不同。想要接近太陽，畫好軌道，7次金星重力輔助還不夠，還有一個關鍵單位也必須達標——速度，這也是為什么帕克太陽探測器飛行速度這么快的原因，帕克是目前最快的人造探測器，甚至超越了新視野號和旅行者系列探測器。

另外我看到大家經常把帕克和美國與歐洲一起合作的另一個太陽任務搞混，太陽軌道探測器和帕克這兩項任務都是仔細地觀察太陽外層日冕結構的探測器。我們知道地球上看，日冕只有在日全食時才可見，那時月亮擋住了太陽最強烈的光線，露出了外層大氣的纖細、珍珠般的白色結構。

但是其實日冕并不像日全食時看起來那么微妙，日冕的許多行為都是不可預測的，帕克和太陽軌道探測器將一個遠，一個近的探索太陽日冕層。這次帕克發(fā)現太陽日冕的帶電氣體是由一系列物理定律驅動的，這些定律我們在地球上無法實驗。之前的一篇半專業(yè)文章為大家梳理了之前美國宇航局太陽任務發(fā)現的“之”字形太陽風磁場和S字形太陽風磁場，美國宇航局科學家們一直在研究讓帶電粒子和讓磁場跳舞扭曲的細節(jié)，知道這個可以幫助我們理解兩個關鍵問題：是什么使日冕比太陽表面熱得多，是什么驅使太陽風粒子不斷地以如此高的速度涌出。

美國宇航局科學家解釋說：“帕克太陽探測器和太陽軌道器采用不同的技術，但作為任務，它們是互補的。他們將同時拍攝太陽日冕的照片，他們將看到一些相同的結構，在太陽兩極發(fā)生了什么，在赤道上這些相同的結構看起來像什么?！?

帕克代表人類，進入太陽日冕層，這不僅僅是一次突破，更代表著人類科學文明的最高水平，為什么這么說呢？讓我們任務難點，看看帕克太陽探測器本身。和詹姆斯韋伯一樣，帕克本身的存在就是藝術品，帕克一共攜帶了4套科學儀器，13個科學載荷，我只為大家介紹其中的一些，因為全都寫完的話太長了，也太多了，美國宇航局任務介紹寫的都沒我長……

首先是SWEAP，SPC（法拉第杯）和SPAN（太陽探頭分析儀）組成了SWEAP。法拉第杯不需要遮陽板的保護，它可以直接觀察航天器周圍的環(huán)境，并實時快速測量太陽風的整體特性。SPAN是航天器隔熱罩后面的一組三個ESA靜電分析儀，用于詳細測量離子和電子的三維速度分布函數。SPAN在航天器總線的兩側分為兩個模塊。SPAN-A位于航天器的右側，具有離子和電子ESA分析模塊，而SPAN-B位于航天器的左側，具有綜合系統(tǒng)ESA。SPAN-A、SPAN-B這兩個科學儀器有很多功能，比如它可以分析電子俯仰角分布、力矩，分析離子力矩，它還擁有全3D電子速度軟件功能，全三維離子速度分布函數分析功能，質子體積分析功能，VDF 2D離子建模分析儀等等。