帕克号探测器发射成功，接近我们“最熟悉的陌生人”

       8月12日美国东部时间3:31分(北京时间15:31分)，美国宇航局“帕克”号太阳探测器搭载德尔他四号重型运载火箭，从卡纳维拉尔角空军基地第37号发射台发射升空，展开“触摸”太阳之旅。

搭载帕克号的德尔塔4重型火箭点火，由远程相机拍摄来源：NASA

最接近太阳的探测器

      帕克太阳探测器将是第一架飞经太阳大气层日冕的探测器，它能让科学家以史上最近的距离观测太阳。如果将地球和太阳比作一个橄榄球场的两端，那么帕克探测器的位置相当于距离太阳最近的“四码线”上，和太阳距离最近。

发射过程是怎样的？

        为了实现如此近距离地“接触”太阳，本次发射使用推力极其强大的Delta 4重型发射器发射，能够将帕克太阳探测器从地球18英里/秒的绕太阳轨道中释放出来。

现场发射图

       点火发射后，三台助推器正常运行，中央助推器采取节省燃料模式。发射后90 秒，火箭以音速飞行。发射2分45秒后，现在火箭重量是起飞时的一半。

      点火发射10分45秒时，为节省燃料将关闭二级发动机，德尔塔火箭开始了13分钟的滑行，随后将重新开启RL10B-2发动机以推动帕克太阳探测器飞离地球。

       发射20多分钟后，RL10B-2发动机已经重新启动，按原计划将持续14分钟左右，这一引擎将为探测器提供足够速度以挣脱地球引力。

       发射30分钟，探测器飞越非洲上空，联合发射联盟报告引擎一切正常。

        39分钟，第三阶段点火，诺斯罗普格鲁曼公司的Star 48BV发动机开启固体燃料以推动帕克探测器的7年绕日飞行。

       发射40多分钟后，NASA官方确定帕克探测器的太阳能电池阵已经完全展开。

 帕克太阳探测器创三项人造航天器之最

1、速度最快

       为了能够挣脱地球引力的束缚，成为太阳系内的星体，帕克也将创造人造物体有史以来最快速度的记录。需要完成7次飞掠金星，借助金星的“引力弹弓”效应实现降轨操作。

       其最高速度将高达200千米/秒，相当于从北京到上海只要5秒。而在此之前的记录保持者，NASA的太阳神2号探测器70千米/秒的最高速度，也将在维持了40余年之后成为历史。

2、距离最近

        帕克将会成为距离太阳最近的人造天体，设定的最近距离约为610万公里，不仅首次进入太阳的日冕层，而且还打破了太阳神 2 号探测器在 1976 年4月17日创下的4343.2万公里的此前最近距离记录。600万公里，这意味着帕克号在近日点附近时最近将到达太阳的日冕，对太阳的大气层和太阳风进行直接的观测和采样分析。

       日冕是太阳最外层的大气层，在太阳本体被完全遮住的全日食阶段，我们可以看到日冕的精细结构，这也是全日食中最壮观的景象之一。

日全食阶段显现出来的壮丽的日冕结构。

来源：刘博洋摄影

3、温度最高

       炎炎夏日，三四十摄氏度的气温已经让地球上的我们觉得难以忍受了，那帕克号要去往高达一两百万摄氏度的日冕又该如何应对？

      庆幸的是，温度并不等同于热量。实际上，日冕中的粒子分布非常稀疏，探测器实际上并不会碰到那么多高温的粒子。尽管这样，探测器还是需要能够抵御实际高达1400摄氏度的高温才行。

       一块凝聚了NASA黑科技的防热盾，对探测器起到了至关重要的作用。其最外层是白色的陶瓷涂层，可以反射绝大部分来自太阳的热，盾牌里面是两层碳-碳复合材料夹着一层11.4厘米厚的碳泡沫，以极轻的重量达到了高度耐热和坚韧的保护效果，让背后的科学仪器们可以在周围1400摄氏度高温的环境里自身却能保持在舒适的室温下。

约翰霍普金斯大学应用物理实验室帕克太阳探测器防热盾项目组的首席工程师贝特西·康登在演示防热盾中碳-碳复合材料和碳泡沫夹层的组合如何耐高温，仅仅十几厘米厚的隔热材料，就可以让另一面的手感觉不到任何热量穿透过来。
来源：NASA

四大仪器斩万难

        面对艰险的环境，轻车简从的帕克号只带了四把武器（科学仪器）：

      FIELDS电磁力计、WISPR广角相机、SWEAP太阳风粒子探测仪、ISʘIS集成探测仪。

1、FIELDS电磁力计

      用于测量太阳大气层中的电磁场。

      其中四根2米长的天线直接从防热盾的四周延伸开来，可以通过调节模式来分别测量快太阳风和慢太阳风的性质，和隔热盾一起完全暴露在最高1400摄氏度的高温下，因此它是用抗高温材料铌合金制成的。

       另外还有一根磁力计天线（天线上栓了三个拳头大小的磁力计），像尾巴一样拖在帕克号身后，会完全被防热盾保护起来。

2、WISPR广角相机

       WISPR相机只有鞋盒大小，用于对日冕和太阳风的大尺度结构直接拍照成像。在如此近的距离，WISPR相机有望拍到更少干扰的日冕结构原本的样子。同时，WISPR相机将成为把大尺度日冕结构和通过其他仪器探测到的具体物理细节联系在一起的桥梁。

      WISPR配有两个望远镜成像系统，这部分用的技术和材料完全是常规操作。望远镜棱镜用的BK7玻璃，相机用的CCD传感器，这些都已经通过验证完全能在帕克号所处的极端环境中满足探测需要。

WISPR的两个相机预计可以拍到的视角

来源：NASA

3、SWEAP太阳风粒子探测仪

       用于测量和分析太阳风中各种粒子（电子、质子、氦离子等）的数量、速度、密度、温度等性质，让我们更好地了解太阳风和日冕等离子体里有什么。

      SWEAP探测仪有两个部分，一部分叫SWEAP SPC，用于探测；另一部分叫SWEAP SPAN用于分析。

SWEAP SPC的位置（红圈），黄圈是SWEAP SPAN B        改编自：JHU/APL

        SWEAP SPAN在帕克号两侧各安了一个（SPAN A+和B），比SPC有更广的视角，可以探测到更多区域，但更重要的是，SPAN可以直接对探测到的粒子根据质荷比进行分类。

4、ISʘIS集成探测仪

       ISʘIS的使命是探明日冕和太阳风中各种粒子（电子、质子和离子）的生命周期，告诉我们：

      这些粒子是从哪里来的？是如何被加速的？如何从太阳运动到星际空间的？

        ISʘIS也有两部分：EPI-Lo和EPI-Hi。海胆一样的EPI-Lo的形态比较独特，八边形的穹顶结构里塞了80个硬币大小的取景器，可以说是“浑身都是眼睛”了。

      EPI-Lo和EPI-Hi分工明确，前者负责低能粒子，后者负责高能粒子，两者分工协作可以把来自日冕和太阳风的各种能量粒子都“扫荡”一遍，包括SWEAP太阳风粒子探测仪探测不到的那些粒子。

ISʘIS的两部分   来源：NASA

逐日七年，触摸太阳

        帕克号的设计寿命只有7年，在这7年里，它会环绕太阳24圈，一点一点靠近太阳。2025年6月14日，帕克号预计将最后一次（第24次）飞掠近日点。

        在这之后，等到燃料耗尽，帕克号终究没有办法再保持自己的盾牌朝向太阳。终有一天，帕克号的机身将失去盾牌的保护，被灼热的太阳所烧化，和太阳融为一体。

       或许你会不由地想到希腊神话中因为飞得太近而被太阳烧融了翅膀的伊卡洛斯，或者大刘《全频带阻塞干扰》里的万年风雪号。

        毕竟追逐太阳，是人类神话和文学作品里永恒的话题之一。

        但在那之前，帕克号会为我们揭开无数关于太阳的秘密。

2018年8月10日下午（美东时间），帕老爷子来到发射台等待探测器发射。来源：NASA

中国也有所行动

        在空间太阳观测领域，我国下一步也将有所举动：今年7月，中科院国家空间科学中心对外发布消息称，在“十三五”期间，中科院将研制“先进天基太阳天文台”卫星，这是我国首颗空间太阳专用观测卫星。

        8月12日，中科院国家空间科学中心一位研究员在接受记者采访时说，我国的“先进天基太阳天文台”卫星将运行在地球的太阳同步轨道上，其“一磁两暴”的独特科学目标，主要研究当代太阳物理领域重大前沿科学问题——太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射三者之间的关系。

       这位研究员还透露，“先进天基太阳天文台”已经作为科学卫星工程正式立项，目前正处于关键技术攻关和方案设计阶段，计划明年3月进入卫星初样研制阶段，预计2022年前后发射。