航天器直接观测太阳极地区域11年之谜待解，保证不融化

　　北京时间2月10日消息，美国东部时间2月9日晚上11：03（北京时间2月10日12：03），由欧洲空间局制造、1800公斤重的太阳轨道器（SolarOrbiter）航天器，搭乘一枚阿特拉斯5火箭，从美国卡纳维拉尔角空军基地腾空而起。
　　53分钟后，按照预定计划，太阳轨道器与火箭成功分离，这标志着火箭发射取得了成功。但对于太阳轨道器，这只是万里长征迈出了第一步。
　　图2：太阳轨道器靠近太阳之旅
　　还需要在太空中飞行逾5年时间，太阳轨道器才能首次看到太阳极地区域。12月26日，太阳轨道器将飞越金星，利用引力弹弓效应，借助金星加速，进入更靠近太阳的轨道；明年，它将再次借力金星和地球，使自己更靠近太阳与太阳的距离比水星更近。
　　2025年2月18日，再次飞越金星将使太阳轨道器与黄道面倾角达到约17度，首次看到太阳极地区域。2029年6月飞越金星时，它与黄道面倾角将增加到33度。
　　在10年任务期内，太阳轨道器将围绕太阳飞行22圈。不同寻常
　　这里我们先来了解一个概念：黄道面。不要想歪了，它跟黄道吉日不是亲戚，是正经的科学。对于黄道面，百度百科的解释是：地球绕太阳公转的轨道平面，与地球赤道面交角为232639；。
　　图3：黄道面
　　与地球相似，太阳系中其他7个行星，围绕太阳公转的轨道基本上也在黄道面内，虽然有偏差，但相当小。不光是太阳系，其他任何恒星系也都是这样，这是由恒星生成规律决定的，跟黄道吉日没有半毛钱关系。
　　迄今为止，人类向太阳发射的航天器的运行轨道，也都在黄道面内。这就决定了它们的观测范围：太阳赤道及其两侧从这一意义上来说跟在地球上观测没有本质的突破。
　　太阳轨道器的不同寻常之处就在于，它围绕太阳旋转的轨道不在黄道面内，实现对太阳极地区域的观察。
　　与我们熟悉的地球一样，太阳也是有两极的，但我们在地球上，以及以前发射的航天器难以直接观测到。这就是太阳轨道器的使命：对太阳极地区域进行观测。
　　科学家希望，太阳轨道器收集的数据和拍摄的图像，能回答有关太阳的一些未解之谜，其中之一是为什么太阳活动周期是11年？11年之谜？
　　图4：太阳活动周期对地球有很大影响
　　在谈到太阳轨道器的使命时，欧洲空间局该项目科学家丹尼尔穆勒（DanielMller）说，人类已经观察了太阳400年，发现太阳活动存在周期性，但我们真心不知道它的周期为什么是11年，这肯定是有原因的。
　　每隔约11年，太阳两极的磁场就会发生翻转。
　　在11年的周期中，太阳活动会经历所谓的太阳极大期和太阳极小期。太阳极大期期间，太阳黑子多；太阳极小期期间，黑子就少。
　　太阳黑子活跃时会对地球磁场产生影响。出现的磁暴现象会使指南针乱抖动，不能正确指示方向；无线通信也会受到严重阻碍，甚至中断一段时间，从而影响飞机、轮船和卫星的安全，甚至会造成电网中断。
　　数十年来，科学家一直在试图揭开太阳活动之谜，以为地磁暴的爆发做好准备，减少太阳活动对人类的不利影响。
　　通过观察太阳赤道及两侧附近区域，科学家对太阳磁场有了一定了解。对于太阳磁场翻转过程来说，极地区域是重要的组成部分，科学家希望对太阳极地区域进行直接观测，更好地对太阳磁场号脉。穆勒说，我们希望能可靠地预测太空天气，但对太阳极地区域知之甚少。护身铠甲
　　图5：防热罩
　　在最靠近时，太阳轨道器与太阳的距离仅为4200万公里，它需要能防热、防辐射。从地球出发后，太阳轨道器需要穿越漆黑一片的太空，忍受低至零下300华氏度的极低温。
　　保护太阳轨道器不会被高温熔化的，是一块大小为10英尺X8英尺（3米X2。4米）、重量为324磅（147千克）的防热罩。防热罩可以耐970华氏度（521）的高温。
　　图6：防热罩可以耐逾521高温
　　防热罩由三层材料组成，最外面一层的材质是钛，能反射热量；中间是热绝缘材料，最里层是蜂巢结构的铝材质。防热罩厚度为15英寸（38厘米）。
　　防热罩还需要能防辐射，强烈的紫外线辐射，会使防热罩功能退化，失去保护太阳轨道器的作用，这就是防热罩涂有黑色磷酸钙涂层的原因。
　　太阳轨道器两侧还安装有散热器，为运行的仪器降温，确保它们能正常运行。
　　以上是太阳轨道器能耐高温的硬件，软件也是非常重要的。太阳轨道器与地球的距离超过8800万英里相当于日地距离的95后，防热罩就必须正对着太阳，给太阳轨道器撑起一把遮阳伞。这意味着，地面控制中心必须精确控制其位置和倾斜角度。搭载哪些科学仪器？
　　太阳轨道器搭载有10种科学仪器，它们由不同国家研制，有些观测太阳轨道器的环境，例如磁场和太阳风粒子，有些则负责对太阳拍照。
　　图7：太阳轨道器搭载的10种科学仪器
　　SWA（太阳风等离子分析仪）：能够测量离子和电子的特性其中包括密度、速度、温度。它还可以探测太阳风中的关键元素，例如碳、氮、氧、铁、硅、镁。
　　EPD（高能粒子探测仪）：探测超高温、高能粒子的成分、时间和分布。
　　MAG（磁力计）：以极高精度测量日球层磁场。
　　RPW（无线电和等离子波分析仪）：利用诸多传感器天线，以极高的时间分辨率测量电场和磁场。
　　PHI（偏振和日震成像仪）：对光球层磁场、视线速度和可见光范围的连续强度，进行高分辨率和全面测量。
　　EUI（极紫外线成像仪）：提供光球层之上的太阳大气层的图像序列，揭示太阳表面与日冕之间的联系。
　　SPICE（日冕环境光谱成像仪）：拍摄极紫外线照片，揭示太阳日冕的等离子体性质。
　　STIX（X射线成像光谱仪望远镜）：对太阳发出的4150千电子伏特的X射线拍照。
　　METIS（日冕仪）：同时对日冕的可见光、紫外光和极紫外光拍照。
　　SoloHI（太阳轨道器日光层成像仪）：通过观察由太阳风电子散射的可见光，对太阳风中的准稳定流和瞬时扰动成像。与帕克太阳探测器的天作之合
　　图8：与帕克太阳探测器合作对太阳进行探测
　　2018年，美国航空航天局发射了帕克太阳探测器，它的轨道更靠近太阳，是人类制造的有史以来速度最快的航天器。
　　帕克太阳探测器与太阳可以亲近到仅400万英里。相比之下，地球距离太阳9300万英里，太阳系最里圈的行星水星，距离太阳2900万英里。这意味着它需要更耐高温约200万华氏度。
　　太阳轨道器与帕克太阳探测器在遥远太空的协作，能够发现太阳表面的一些现象。星期五，欧洲空间局科学主管冈瑟哈辛格（GuentherHasinger）在一次新闻发布会上说，这真心是太空中一次完美、梦幻般的天作之合。太阳轨道器的前辈们
　　除太阳轨道器与帕克太阳探测器外，人类还发射过其他航天器对太阳进行探测。
　　图9：美国航空航天局发射的先进成分探测器
　　先进成分探测器：在地球和太阳之间监测太阳风的航天器，由美国航空航天局发射。
　　Cluster：由欧洲空间局发射的4个航天器，在地球轨道上调查太阳风与地球磁场的相互作用。
　　Hinode：对太阳磁场进行探测的日本航天器。
　　太阳过渡层成像光谱仪卫星：在地球轨道上运行的一台小型紫外线望远镜，由美国航空航天局发射，目的是研究太阳大气层底部热量和能量的运动。
　　Proba2：欧洲空间局低成本卫星上的两种仪器，负责对太阳进行观察。
　　日地关系天文台：由美国航空航天局发射的两个几乎完全相同的航天器，围绕太阳公转的轨道与地球相同，一个在地球前面，一个在地球后面。
　　太阳动力学观察卫星：美国航空航天局发射的一颗地球同步卫星，目的是研究太阳和太阳天气对地球的影响。
　　太阳和太阳风层探测器：由美国航空航天局和欧洲空间局联合发射的航天器，自1995年以来一直在对太阳拍照。
　　风：由美国航空航天局发射的航天器，目的是观察来自太阳的带电粒子气体。