还记得石头科普工作室吗？石头科普工作室是由中国科学技术大学地球和空间科学学院执行院长汪毓明教授牵头成立的一个具有公益性质的团队，主要致力于地球和空间科学的科普工作，旨在为广大群众提供地球和空间科学基本知识。
今天给大家带来的是石头科普工作室的一篇科普作品，就让我们跟他们一起了解一下如何去太阳吧。
“太阳，每天都是新的！”——古希腊哲学家赫拉克利特
六一儿童节前夕，美国NASA发布了最新消息：2018年人类将首次发射飞船前往太阳，并将其正式命名为“帕克太阳探针（Parker Solar Probe）”成为NASA史上第一个以活着的科学家（芝加哥大学的荣誉退休教授Prof. Eugene Parker）命名的太空飞船。
取自Johns Hopkins大学应用物理实验室http://solarprobe.jhuapl.edu/这事儿有多大，背后有哪些故事？让石头爷孙俩来给大家八卦八卦吧。QA小石头专职提问的好奇宝宝
石头爷爷答疑解惑的全能先生记得有个笑话：伟大领袖金正恩将军在朝外记者陪同下视察朝鲜航天局时宣布：10年内，要让朝鲜宇航员登陆太阳！一位美国记者问道，太阳温度那么高你们怎么登上去呢？顿时全场鸦雀无声大家不知道该怎样回答这个问题。
这时金将军缓缓说道，我们天黑去！顿时全场朝鲜人响起雷鸣般的掌声……正在看电视直播的特朗普，冷笑着对周围的同僚说：这二逼，天黑了根本没太阳！白宫内也响起了雷鸣般的掌声！虽说这是个笑话，却说明去太阳是多么的不现实。
可科学家当真了，真就搞了个计划要去太阳那里看看太阳有什么好看的，我每天都见，就那样。 🙄️
那是因为你离得太远，而且只看到了表面…😝
我们眼中的太阳 【图片取自互联网】
孩子们眼中的太阳【图片取自互联网】
科学家眼中的太阳【图片来自NASA的SDO卫星观测数据】
太阳上有着丰富的结构，而且经常发生剧烈的变化太阳上两大最剧烈的爆发活动：耀斑和日冕物质抛射它们一次爆发释放出来的能量大概相当于地球上每个人抱颗原子弹！💣 这样的爆发经常每天好几次这些爆发需要的能量是怎么积累的，又是怎么突然释放的？一直是困扰太阳和空间物理学家的基本问题之一。
就算没有爆发活动的时候，太阳也在不停的往外吹出太阳风，它的速度大概是每小时1,500,000公里（赶紧数数多少个零），声音的速度也就每小时1,200公里，因此太阳风是超声速流动😱 啊，这么快啊！我们的高铁才每小时两三百公里。
是啊，人类目前达到的最快速度是2006年发射的新视野号（New Horizon）宇宙飞船，也才每小时59,000公里这么快的太阳风是从太阳什么地方吹出来的，又是怎么被加速到这么快的速度的？说起太阳风，就不得不说说帕克教授（Prof. Eugene Parker）——太阳/空间物理界现存的泰山北斗。
超声速太阳风的发现来自于帕克教授的一支笔1958年31岁的他用这支笔从理论上推算出太阳外面有太阳风，而且是超声速的[1]注意，那时人类第一颗人造卫星才刚刚上天，人们还没触摸到行星际空间这是一个伟大的理论预言。
可惜论文投到国际最知名的天体物理学术期刊《The Astrophysical Journal》，被审稿人无情的拒绝了，两次！最后被当时的编辑钱德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）保留了下来并于1958年发表。
一年后苏联的卫星上天，证实了帕克的预言——真的有太阳风，而且很快！
这位编辑后来获得了1983年诺贝尔物理学奖。什么？当编辑也能拿诺奖呀？！(☆_☆)
【笔者大胆预测帕克教授两年内将获得诺贝尔物理学奖】虽然现在人类每天都能观测太阳和太阳风，但都离的比较远常规的观测都在离太阳150,000,000公里（也就是一个天文单位，AU）远的地球附近，但很多关键的物理过程发生在离太阳很近的地方，因此去太阳附近实地探测一直是人类的向往。
这很难吗？ 🙄️ 🙄️ 🙄️
难呐！太阳是一个炽热的气体球，它外围大气也就是日冕的温度高达1,000,000度以上！说起日冕的百万度高温，它的发现也有着较为曲折的历史上上个世纪60年代人们观测到太阳大气有条绿色的谱线，是在地球上从来没看到过的，于是当时的科学家认为太阳上有某种地球上不存在的元素。
直到40年以后，科学家Gotrian和Edlen才分别在实验室里百万高温下，看到了这条谱线原来是铁原子在高温下剥离得只剩13个电子时外层电子跃迁形成的一条谱线这么高的温度对人类的技术是个巨大的挑战太阳的高温辐射随距离平方反比衰减。
在地球轨道处，也就是1AU的距离上，这个辐射刚刚好，驱动了地球上的四季变换、孕育了万物生灵那...如果离太阳近一点会怎么样呢？远一点又怎样呢？
呐，看金星和火星的照片～就是这样～
【金星、火星图片取自互联网】离太阳越近，受到的高温辐射越强目前人类离太阳最近的飞行器是在0.3 AU，受到的辐射强度是地球轨道附近的11倍，不过还不够近这次“帕克太阳探针”要到离太阳表面0.04 AU（也就是8.5个太阳半径，600万公里）的高温日冕中去，受到的辐射强度是地球的500多倍！这到底有多热呢？。
🙋 🙋 我来说，我来说。哦，小彗星来啦～
我们彗星家族围绕太阳的旅行是一个悲壮的征程。个子稍微小一点的都无法穿过如此炽热的日冕，太阳是它们最终的归宿。😫
【来自NASA的SOHO以及STEREO卫星的观测数据】上面的短视频展示了一颗彗星飞掠太阳时，很快被融化了，最终没能看到它跑出来为此科学家们在设计“帕克太阳探针”时，特地给飞行器加了个罩子挡住直射的阳光，4.5英寸厚，用的是高强度碳碳合成材料。
飞行器携带了多种科学探测仪器，包括多个太阳风粒子探测器、电场和磁场探测器以及日冕与内日球层成像望远镜几乎所有的探测仪器都藏在这个罩子后面
太阳风几乎都是直着从太阳往外吹的，藏在罩子后怎么能捕获到太阳风粒子呢？靠的是飞行器快速的绕日公转速度，使得太阳风粒子飘进探测器中。这真是个奇妙的设计！
脑洞大开飞行器在离太阳这么近的地方需要飞多快才能不被太阳吸进去？【答案见页底】去太阳近距离探测这一想法由来已久最早的太阳探针概念上世纪五十年代末就由美国国家科学研究委员会（NRC）空间研究部提出了，后经多次论证正式提出“太阳探针（Solar Probe）”计划[2]，该计划利用木星引力将飞行器甩入绕日的极轨大椭圆轨道，近日点达到约4个太阳半径。
【早期概念图，取自Fox, et al., SSR, 2016】然而由于难度较大，风险系数太高，最终选择借助金星引力变轨，使之在黄道面内沿大椭圆轨道绕日公转，近日点增加至9.5个太阳半径由于设计上的大幅度变动，该计划于2010年更名为“太阳探针加（Solar Probe Plus）”。
私底下科学家们都戏称应改名为“太阳探针减（Solar Probe Minus）”，因为这个探针探的没以前计划的深了现在NASA以超声速太阳风之父帕克教授来命名这个飞行器，终于可以不用纠结应该是“加”还是“减”了 😄 😄 😄。
这艘飞船除携带那些科学仪器之外，还将携带一个芯片前往太阳，上面存有帕克教授的照片和他1958年发表的那篇著名的太阳风论文对于太阳风发现过程中遇到的挫折，帕克教授是这么感慨的“To my regret I failed to save the two referee reports to be framed and displayed on the wall of my office. The careers of many young scientists have been seriously injured by negative referees.（我很遗憾没有把这两个审稿人的意见保存下来并挂在我办公室的墙上。
很多年轻学者的职业生涯都被带有偏见的审稿人严重的伤害过）”[3]
【笔者与帕克教授，2004年5月摄于北京】脑洞大开答案按照圆周运动公式，可以估计帕克太阳探针在近日点的飞行速度是每小时500,000多公里，也就是每秒钟140多公里（若按照实际椭圆轨道估算，则为195 km/s），这时太阳风粒子相对太阳探针能以大约45度角飘入探测器。
参考文献[1] Parker E. N., Dynamics of the Interplanetary Gas and Magnetic Fields, Astrophysical Journal, 128, 664, 1958.
[2] Fox, N. J., M. C. Velli, S. D. Bale, et al., The Solar Probe Plus Mission: Humanity’s First Visit to Our Star, Space Sci. Rev., 204, 7, 2016
[3] Parker, E. N., Reminiscing my sixty year pursuit of the physics of the Sun and the Galaxy, Research in Astronomy and Astrophysics, 14, 1, 2014.
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