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          俄美竞相计划近距离探测太阳大气层                    士 元近年来地球气候反常，灾变频传，“地球末日”之说更是造成人心惶惶2010年8月，美国航宇局就提出警告，地球可能遭遇强烈的太阳风暴，到时候全球的网络电子通信将受到极大影响，甚至无法使用因此，越来越多的国家加强了对太阳的观测和研究，尤其是更加重视太阳观测卫星和太阳探测器的研制和应用，希望对太阳进行全面而深入地了解，以便采取有效对策为了更好地了解太阳，特别是攻克有关太阳的重要难题，俄罗斯和美国在2010年纷纷提出要研制和发射能近距离探测太阳大气层的太阳探测器计划，这将使人类对太阳的认识在技术手段和研究深度上达到一个新水平，而且颇有竞争、竞赛的味道，因而产生了较大的反响俄罗斯一马当先鉴于2009年初发射的对日观测卫星“日冕-光子”已经退役，俄罗斯将在此卫星基础上研制新一代科研卫星与原太阳观测卫星相比，新太阳观测卫星的技术性能将更优越，电池工作效率将更高，在轨工作寿命也将更长新太阳观测卫星初步计划于2014年发射升空，它将配备紫外线及高能Y射线高灵敏度测量仪，还将安装特制发动机，以便根据需要调整太阳观测卫星轨道高度。

其最佳工作轨道是赤道上空600千米处，因为这一轨道不仅可以使卫星较好地记录太阳电磁辐射，而且还可以有效减少地球辐射和太空辐射对太阳观测卫星及其测量仪的影响目前，俄罗斯科学家最关心的问题是提高新太阳观测卫星的工作寿命，因为要更好地执行对日观测任务，卫星的工作寿命应不少于10～11年，这也是太阳活动的最短周期俄罗斯航天专家2010年7月1日宣布，俄罗斯已经启动一项能够近距离全面研究太阳活动情况的“内太阳探测”航天器研制项目，计划在2015年前后借助联盟-2运载火箭发射一颗独特卫星，进入日冕附近，在非常接近太阳表面的地方进行科研活动这个项目将会为太阳研究和测量提供新的可能目前，其他国家还没有类似项目来填补近距离研究太阳的科学空白，俄罗斯有机会占得先机内太阳探测”航天器将由轨道舱、各种功能保障服务系统和设备、外部隔热防护板和动力系统组成，在飞近太阳时能够对轨迹进行相应的调整，在接近太阳半径30～40倍距离处研究太阳和近太阳环境，主要是太阳黑子现象及其相关效应、日冕、太阳风、太阳磁极和太阳场等其技术难题是必须采用独特的防护手段和隔热防护板，以保证“内太阳探测”不会直接受到太阳庞大热能的伤害，同时还能对太阳表面进行拍摄和研究。

因此隔热防护板上还将会有一些“漏洞”，太阳光束仍能穿透到卫星内部，如果不高度重视这个问题，一切设备都有可能会被太阳烧毁另外，除了隔热防护板外，还需要有专门的滤光器和分隔板，用于减少太阳光能不过，它将不会替代俄罗斯此前在日冕项目框架内发射的“日冕一光子”卫星，而是作为一种补充两者的科研任务不能相提并论，因为“日冕一光子”只是一种用于研究太阳活动的地球卫星美国实力雄厚2010年9月2日，美国航宇局透露正计划对太阳进行“前所未有”的近距离观测和研究，以进一步揭开太阳的秘密美国计划在2018年前发射名为“太阳探测器+”的太阳探测器这个进入太阳大气层的航天器将是第一次正式探访恒星的地球航天器，并将首次对太阳迸行全方位探测，所以具有革命性的意义太阳探测器+”探测器将携带多种设备，包括太阳风颗粒探测仪、三维成像照相机和磁场测量仪等飞进日冕，有望解决关于太阳的多个谜题，但最主要的有两个：①日冕之谜太阳表面温度约6000℃，离开表面越远，温度反而越高，至日冕温度高达100万℃，这是违背人类常识的这一高温在60年前被测量到后，成因一直是个谜②太阳风之谜太阳喷涌出时速达百万千米的高速带电粒子流，称为太阳风行星、彗星、小行星都能被这股大风刮到。

然而奇怪的是在接近太阳表面处并没有成组织的太阳风，那么在太阳和行星之间究竟是什么因素使得太阳风有那么高的速度呢？问题是这种东西是什么？为回答这些问题， “太阳探测器+”将穿入日冕内部来探个究竟由霍普金斯大学应用物理学实验室负责设计的“太阳探测器+”将对太阳进行为期7年的作业任务之所以取名“太阳探测器+”，是因为该探测器的设计利用了应用物理实验室2005年推出的名为“太阳探测器”的探测器设计美国航宇局负责这一太阳探测项目的科学家利卡一古哈萨库尔塔说，这是“第一次我们能够触碰太阳，嗅到、尝到它的味道参与“太阳探测器+”项目的英国拉瑟福德一阿普尔顿实验室的太阳物理学家理查德一哈里森告诉英国广播公司记者，试着去理解太阳如何影响地球是一件大事，我们从来没去过那里你可以想到一个飞行器飞过火星、金星，但要飞过太阳，这有些不同不过，我们有能力送飞行器去那里，这也是下一代飞行器的设计目标这项计划可以让探测器触碰到太阳大气，这前所未有其实，早在1958年美国科学家就提出过就近探访太阳，之后陆续进行了一些测试项目可行性的研究，但他们却一直陷入表面上不可克服的技术和预算限制直至2008年2月，由霍金斯大学应用物理实验室领导的研究小组依据美国航宇局的要求，完成了一个太阳探测器工程和使命设计方案，研究小组使用霍金斯大学应用物理实验室领导完成的2005年太阳研究数据作为基础，对太阳探测器的传统设计进行了显著改变，并符合了美国航宇局要求的技术条件和资金预算。

首次完成了“太阳探测器+”发动机的设计这项设计的重大意义是改变了传统空间探测器的动力理念，在现有资金和技术条件下，为实现 “探日计划”取得了阶段性的进展和成就太阳探测器+”计划的负责人说： “我们的研究方向是对的，我们现在把所有的创新都集中到一起，估计整个计划会在7.5亿美元内完成．美国航宇局的决定是正确的五大探测任务大小与小型轿车相仿的“太阳探测器+”，将近距离“亲眼”观测太阳，在它被太阳散发的巨大热量摧毁之前收集地球“母星”的重要信息，从而使科学家能更好地认识和预报辐射环境该探测器将直接闯入距太阳表面约650万千米的太阳大气层收集数据，对从未有其他探测器涉足的一个区域进行探测，以便在未来的太空探索中更好地理解、描绘并预测辐射环境其关键技术问题是要研制出在“太阳探测器+”接近太阳的过程中，能抵御来自太阳的超过1400℃的高温和强辐射流的超耐热碳复合材料防热罩美国航宇局于2009年开始征集“太阳探测器+”上的科学探测仪器的方案，评审小组对13项方案进行了评审美国航宇局已为“太阳探测器+”选定了5项研究任务，目的是叩开太阳的神秘之门：①研究太阳风电子、cx粒子和质子将探测太阳风中数量最大的粒子（电子、质子和氦离子），并检验它们的性质；捕获某些粒子，在特殊的实验杯里进行直接分析。

②开展场域实验将研究直接测量电磁场、电波辐射和通过太阳大气等离子层过程中的震动波它也将作为一个巨大的尘埃探测器，在空间灰尘冲击航天器天线时，记录下电压特征③拍摄广域图像将在完成任务的过程中，拍摄接近和经过“太阳探测器+”的太阳风和震动的三维图像以及太阳大气层或日冕的三维图像④探究太阳风层起源及其他任务⑤进行太阳综合科学调查该研究由两套设备组成，一套是用物质光谱仪查清太阳大气的组成元素，另一套是测量航天器附近的粒子质量并分类美国航宇局将耗资1.8亿美元对这5项研究任务方案开展初步分析、设计、研制和试验经受高温考验“太阳探测器+“现仍处于设计阶段，初步设计包括：研制一个在探测器顶部直径2.74米、15.24厘米厚的碳复合材料防热罩（高强度的双层或多层材料构成）；两组像机翼一样可以收缩扩展的太阳能电池板，这种电池板的收缩状况可以确保该“太阳探测器+”在太阳系内部飞行时保持适合的温度，并提供恒定的动力源当该探测器最近距离接近太阳时，必须承受地球轨道运行500倍的太阳强度2018年前发射升空后， “太阳探测器+”将有望飞到距太阳表面9个太阳半径的地方，工作在太阳大气深处，在那里可以采集太阳风以及磁场的样本。

为此， “太阳探测器+”将配备碳复合材料防热罩，能帮助探测器度过在靠近太阳时（距离太阳650万千米处）将遭受的高达1400℃的高温以及太阳辐射的考验，并承受强辐射流，其抗辐射水平需是前所未有的它通过太阳能驱动，依靠液冷式太阳能电池板获得持久的电力供应，当阳光过强时，采用液冷的太阳能电池翼可以收入防热罩之内其有效载荷主要是用于探测探测器周边环境的一些仪器，如磁强计、离子波敏感器、尘埃探测器和电子与中子分析仪等对太阳的原位测量将使科学家掌握要破解日冕加热和太阳风加速的物理成因需要具备什么知识，知道些什么该探洌器上唯一的遥感仪器是“半球成像仪”，这是一台能拍摄日冕三维图像的望远镜，类似于医用CT扫描设备，它所用的日冕断层摄影技术是一项全新的太阳成像技术，这是因为拍摄地是靠近太阳的移动平台，在冕云与冕流中边飞行边拍照它的主探测任务有可能在第24个太阳周期临近结束时开始（大约在2015年），并于第25太阳活动周预计的峰年——2022年退役这样一来，探测器就能在太阳周期的多个不同阶段对日冕和太阳风进行采样，并保证能在探测即将结束时经历多次太阳暴研究人员推测，在太阳风暴所产生的最危险粒子中有许多是从日冕内获得能量，而这里正是“太阳探测器一}”所处的地方。

该探测器有可能观测到太阳高能粒子事件的发生过程，并使研究人员掌握如何预报威胁航天员健康和安全的太阳高能粒子事件的技术为了让“太阳探测器+”重复钻入日冕，需要借助金星进行飞越在6年的时间里， “太阳探测器+”将7次掠过金星，金星的引力可以轻微改变探测器轨道，让飞行路线弯曲，以使其轨道能越来越深地深入到太阳的大气层内，搜集太阳风和太阳磁场的第一手资料这样做的另一好处是：虽然金星并非此次探测的主要目标，但天文学家有可能在仪器配备充足的该探测器飞越金星的过程中了解到金星的更多情况不过，有一个不好的消息据美国航天新闻周报2010年10月4日刊报道，美国航宇局官员称，由于缺少资金，所以无法在201 8年前制造并发射“太阳探测器+”据悉该项目将耗资12亿美元其他观测计划美国航宇局于2010年6月8日宣布，与轨道科学公司签署了一份价值4000万美元的合同，将在2012年12月利用飞马座-XL空射型火箭在范登堡空军基地发射美国航宇局的“红外广域成像光谱仪”小型太阳观测卫星它由洛马公司研制，长3米，装有紫外线望远镜和光谱摄制仪，将对能量和等离子体在太阳大气和日光层内的流动进行详细观测，可对美国航宇局于2010年2月份发射的“太阳动态观测台”的观测数据形成补充。

“红外广域成像光谱仪”是美国航宇局2009年6月在其“小型探测器”系列空间科学任务下选定的两个项目之一另一个项目称为“引力与极端磁性小型探测器”，由美国航宇局戈达德航天飞行中心建造，定于2014年发射，很可能也选用飞马座-XL火箭发射不算发射费用，两项计划总成本不超过1.05亿美元美国还拟研制“太阳哨兵”，其任务是提供关于威胁航天员及航天器电子设备的大剂量太阳辐射的重要数据它是一组航天器，其中“内部日球层哨兵”是在金星与水星轨道内发射4个相同的探测器，就近搜取高能太阳粒子样本； “近地哨兵”是一个绕地轨道航天器，从大型风暴产生处观测太阳大气层； “远端哨兵”是一个观测太阳距地远一面的航天器欧洲有个“太阳轨道器”项目，成本约3亿欧元，预计2015年中期发射它与美国“太阳哨兵”计划契合通过联合双方力量，太阳轨道器任务将成为一项强大的协作任务据悉，我国科学家也在积极呼吁研制名为“空间太阳望远镜”的太阳观测卫星它工作于光学和×射线2个波段，以光学为主，拟运行在700千米高的太阳同步圆形轨道，用于观测太阳光球、大气结构等重要参量其光学望远镜口径为1米，并配有专门观测×射线的望远镜组，质量约为2吨，设计使用寿命约为3～5年。

如果建成“空间太阳望远镜”，我国科学家则可利用它在广泛的光谱范围和。