親愛的帕克號太陽探測器:“觸摸太陽”如何影響一生的科研

親愛的帕克號太陽探測器:“觸摸太陽”如何影響一生的科研帕克號太陽探測器發射于2018年,將獲取關于太陽活動的新數據,并為我們預報能影響地球的重要太空氣象提供重要支撐。
插圖:NASA/ JOHNS HOPKINS APL/ STEVE GRIBBEN

撰文:EUGENE PARKER
口述記錄:MICHAEL GRESHKO
 
親愛的太陽探測器:

  在我看來,有一點尚未達到廣泛共識,但很重要:太陽雖然是一顆中等質量、中等亮度的普通恒星,但它是所有恒星的一個樣板,而且是我們能近距離觀察并且進行各種測度的唯一一顆恒星。有些恒星很古怪,能引發天體物理學界的研究興趣。但是,事實上,能支持某個行星上存在生命的太陽,本身就是一個獨特的存在。

  這就是我熱愛太陽的原因。然而,在很多圈子里,太陽物理學被蔑視為老舊、枯竭的問題,似乎已經沒有新的研究意義了。相反,關于這顆恒星,我們很清楚地知道我們在談論什么!

  與太陽一樣,你也有一個獨特的名字:你是以我命名的。2017年的一天,我坐在辦公室里,美國宇航局副局長Tom Zurbuchen打來電話:“美國宇航局正在商討以您的名字給太陽探測器命名。您能不能想出不以您的名諱命名的理由?”我有點愣住了,過了一會兒才醒過神來。這真是讓我驕傲無比。

  話說回來,那幫把你制造出來的人簡直太厲害了。你將從太陽身邊經過很多次。因為受金星引力的牽引,你每一次都會離太陽更近一點。你靠近太陽,收集一些數據,然后再次遠離。下一次靠近太陽時,你會比上次更近一些,監測太陽噴出的氣體和磁場,并且熱切地尋找著新效應。在你的路途上,太陽一定看起來很大。

  一想到我們能走到那么遠,我就不禁屏住了呼吸。回想1955年,我們對于太空有許多猜想,但多數都是錯的,或者太過于模糊,以至于無法判定是對是錯。芝加哥大學的John Simpson在首批太空科學實驗室里給我一個職位時,說實話,我在這個領域并沒有什么經驗。那時候,我們還沒有進入太空,也沒有把像你一樣的探測器送上去。
  
  當時的我們,只能站在地球上仰望天空,思索那里到底發生著什么。

  那時候,一個懸而未決的問題是:行星之間的空間是不是應該被認為是絕對空的,或者充滿了來自于太陽的稀疏的電子、磁場等。于是,John想出了一個絕妙的主意。他設計出了中子監測器,靈敏度很高,能檢測到宇宙射線。然后,他把這些監測器一路從秘魯放到了美國科羅拉多州。通過觀察宇宙射線在每個緯度的變化情況,我們可以推測出太空中發生著什么。

  我的工作就是闡釋這些數據。當我看到太陽在發射粒子和磁場時,我就發現這些自由運動的粒子形成的“太陽風”其實只是流體力學的問題。這個很簡單就能解開的運動方程顯示,這股風從太陽起源時速度非常小,但是,由于溫度高達幾百萬度,歷經長途跋涉會加快到超音速。風吹得越遠就越稀薄,而且,由于太陽本身在自轉,風會把磁場帶出去,在行星際空間形成一個螺旋。
 
小知識點:帕克號太陽探測器
發射機構:美國宇航局
發射日期:2018年8月12日
運載火箭:聯合發射聯盟的Delta IV重型火箭
發射濕重:685kg
能量來源:1.55平方米的太陽能板
隔熱罩:11.4厘米厚的碳復合材料
計劃與太陽最近距離:616萬千米
計劃最快飛行速度:每小時69萬千米
 
  當時,多數人的看法更簡單,因此,除了幾位同行認可之外,許多人對我在這一領域研究論文的評價都極為負面。我只好聳聳肩:我的數學算對了,我有工作有薪水,我真的不在乎他們怎么想。

  1962年,在太空中的觀測證實了太陽風的存在。后來幾年的探測任務發現了太陽風多變結構的細節,而你將繼續添加更多新鮮的數據。太陽周圍,無論是兩極上方還是赤道上方,都有速度高達每秒幾百千米的噴射粒子流。它們之所以那么快,是因為我們觀測到的溫度高達百萬度級別。現在的問題是:為什么那么熱?肯定不是魔法把它加熱的。

  20世紀80年代,我發表了一個關于日冕加熱的理論,如今你即將前去驗證。你,太陽探測器,是第一個鄭重其事進入這個亂局并獲取數據的探測器,所以,我們將來會有一些明確的東西可以探討。我的希望是,你能靠得足夠近,獲取耗散的波和湍動磁場,而正是它們加熱了日冕。不過,如果你獲取的是其它東西,更加新奇的東西,那就更有趣了。

  30年前,我從不敢幻想有像你一樣成功的探測器,但你真的裝備了各種儀器去完成這項任務。我總覺得,設計并制造出你的團隊,才是真正沒有得到恰當褒獎的人。你在哪都看不到他們的姓名,但你和許多其它太空探測器都被譽為非凡的技術創舉。Nicola Fox直到最近都在擔任你的項目科學家。她十分令人欽佩,她和他的團隊都非常出色。

  我很榮幸受邀參加你的發射儀式。我們距離發射坪很遠。我們看到火箭升空,飛得越來越快,而你也變得越來越渺小。

  你也知道,7年后,你將被拋棄,并永遠繞著太陽公轉。我們再也見不到你了。我們現在可以通過無線電向你說話,但我們再也看不見你。送你離開,就像是跟老友告別,我真的不愿意就這樣拋棄你。
 
你真摯的朋友
尤金

(譯者:mikegao)
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