太阳是给人们带来光明和温暖星球，也是人类天文科学发展到现在最想探索的恒星，但是因为太阳的高温，让人类难以让探测器靠近太阳，但是人类一直都未探索太阳做着准备。下面奇闻网带您去看看：美国研发太阳探测器，探索太阳外层大气是怎么样的?

人类探测太阳的期望

美国宇航局宣布太阳探测器任务已经进入2018年发射前的最后研发阶段，将进入日冕或太阳的外层大气进行探测。60年以来科学家们一直梦想着能飞越日冕，但由于科技限制一直未能得偿如愿，如今终于能一探究竟。这个探测器将需要7次飞越金星，并接受高温的考验。当太阳探测器靠近太阳时得抵御超高温度。最近时可达到590万千米，这比水星最靠近太阳时还要更近7倍。

太阳

据国外媒体报道，上周，美国宇航局宣布太阳探测器任务已经进入2018年发射前的最后研发阶段。该探测器目前正由约翰-霍普金斯大学应用物理实验室(JHUAPL)建造。太阳探测器附加任务将进行不少于7次飞越金星，并进入日冕或太阳的外层大气。部分科学细节先睹为快：太阳的能量都流向哪里?外层大气是如何被加热的?这是该任务将主要探寻的问题。

约翰-霍普金斯大学应用物理实验室官方表示，太阳探测器附加任务是一项真正意义上的探索任务，探测器将靠近太阳，从亚音速级到超音速级观测太阳风的速度。它还将飞越最高能太阳粒子的诞生地。探测器借助引力的帮助来减少燃料需求十分常见，但对于太阳探测器附加任务来说则是时间，因为在2018年至2024年之间它将7次飞越金星。只有在第七次之后它才能达到足够近的距离以进行所有的科学探测。

人类探索太阳的脚步

也就是说，这七次飞越中探测器并不会无所事事，当它经过金星时，会利用某些设备观测拍摄一些金星的图像。当太阳探测器靠近太阳时得抵御超高温度。最近时可达到590万千米，这比水星最靠近太阳时还要更近7倍。同时也打破了太阳神2号探测器创下的记录，太阳神2号只是擦过了水星轨道的内部，在1976年4月距离太阳4400万千米处经过太阳。无论是在近处还是在远处，探测器都将观测太阳风，太阳内部的能量转移以及太阳附近一种名为尘埃等离子体的过热气体。

太阳磁场周围存在许多未解之谜。主要的一个就是为什么太阳每11年会转换一次磁性，从几乎没有太阳黑子的虚弱体转变成会喷射太阳耀斑的怪物，随后在再次转换磁性之前变回虚弱体。太阳探测器附加任务的一项重要内容就是探测磁场及太阳的其他部分以预测下一次喷向地球的太阳耀斑将发生于什么时候。强烈的太阳耀斑会损坏卫星及输电线。

太阳探测器的难题

太阳探测器

大小和奔驰精灵车差不多的SP+目前仍处于建造“阶段A”，还有许多工作要做。对于其设计者来说，最关键的问题是它是否能抵御如此极端的高温?幸运的是，日冕中离子的密度非常低，尚不足地球海平面处大气分子密度的六千万亿分之一，不会对SP+造成严重的破坏类似的，同是50℃的水和空气，由于水的密度要比空气大得多因此水感觉起来也会热得多于是对于SP+来说，危险其实来自太阳自身的热辐射。在为期6年的任务中，SP+会多次利用金星的引力助推来逐渐靠近太阳，它从太阳近处飞过的次数将达到24次那么SP+究竟会有多靠近太阳?

探测任务的设计以及金星的引力使得它到太阳表面的距离不会小于8.5个太阳半径也就是说，当SP+抵达其距离太阳最近的那一点(近日点)时，它到太阳表面的距离大约是6百万千米。在这个距离上太阳会比从地球上看大23倍，当地的太阳亮度和热量则会高出500倍，如果想在如此严酷的高温和辐射下生存，SP+显然不能“赤膊上阵”。整个探测器将被置于一块直径2.7米、厚15厘米由碳泡沫复合材料制成的防护罩之后。这一巨大的“太阳挡板”必须要能抵御超过1400℃的高温和强烈的辐射SP+上的绝大多数仪器设备都会躲在这块挡板的后面来进行探测。

发光发热的太阳

然而，令人无法置信的是这样一层防护罩却可以把探测器的温度维持在室温的水平上，SP+是由美国约翰·霍普金斯大学的高新物理实验室设计建造的。由于之前从来没有发射过类似的探测器因此设计团队必须要从零开始。在设计的过程中，强照度、辐射以及尘埃的撞击都必须要考虑，而在绝大多数情况下对这些空间环境的了解却非常少，多方面的建模、测试和创新成了设计的主旋律，而其中的核心则是平衡。SP+任务中所遇到的所有挑战都可以被各个击破，但真正的困难是要同时摆平它们。

太阳探测器的使命

(1)搞清日冕为何一面在“沸腾”一面是“冰冻”

20世纪60年代，观测发现由太阳喷出的连续带电粒子流(德国天文学家路德维希·比尔曼将其称为“太阳风”)存在一个从亚音速到超音速的突变。此前理论天体物理学家尤金·帕克在50年代第一个预言了太阳日冕会出现这样的一个跳变。然而在此前后，类似SP+的一个探测任务的构想便被首次提了出来。1958年，美国科学院辛普森委员会就提出了一个可以来回答这些问题的探测任务，它会在距离太阳只有4个太阳半径处来测量太阳粒子和磁场。

太阳的日冕

虽然在当时看似是一个了不起的想法，但最初的方案还是太过冒进了。目前的计划则有所改变。SP+将会前往太阳系中还从未被探访过的区域，而驱使着它的两大谜团是日冕的高温和太阳风令人不解的加速。这是长期折磨着太阳物理学家的两大难题。日冕中的粒子看上去似乎是从不同的方向被加热的。日冕中垂直于磁场方向的等离子体温度要比沿着磁场的高出10倍或者20倍。这就好像有一桶水，从一个方向上看它在沸腾，而从另一个方向上看它却同时又是冰冻的。

(2)以解开困扰科学家多年的两大太阳奥秘——日冕和太阳风

日冕的温度是困扰科学家多年的谜团之一，如果你将一只温度计伸到太阳表面，那么它表面的温度是大约6000摄氏度科学直觉认为，当温度计离太阳表面越远时，温度应该越低，但事实却正好相反。太阳外部大气层——也即日冕的温度，有些地方竟然超过了100万摄氏度，比太阳表面温度还要高上数百倍。这一反常的现象意味着什么，科学家至今仍未找到合理的解释。

太阳凤

而太阳风则是困扰科学家的第二个谜团，太阳向整个太阳系喷射出炽热的带电粒子风——也就是所谓的太阳风，它的时速可以达到每小时数百万英里。然而令人惊奇的是，在靠近太阳表面的地方，却并没有任何明显的强风存在，可当太阳风抵达太阳系行星时，却变成了真正的“狂风”，是地球风速的上万倍，科学家怀疑，在太阳和行星之间可能存在一些未知因素，从而让太阳风获得了如此高的加速度。

(3)寻找超音速太阳风来自哪里

第二大主要目标超音速太阳风是与第一个相关的。这主要是一场太阳引力和日冕中粒子压强的较量。日冕的温度越高，其中等离子体的压强就越大，由此就会产生超音速太阳风。换句话说，高温粒子的速度在距离太阳表面一定的高度上可以达到逃逸速度。但即便采用帕克所提出的机制，仍然有许多有关太阳风加速的事情至今仍搞不清楚。例如，没有额外的能源很难解释高速太阳风的成因。也许用大视场照相机拍摄日冕的360度像会对解决这些问题有所帮助，而这正是SP+大视场成像仪(WISPR)的目的。

太阳风超音速

当它扫过日冕的时候，WISPR将对它进行断层成像，不过其成像跨度只能达到90°～150°。SP+在其24次的近日点飞掠过程中都会进行这一观测。但如果你等不及到2018年的话，可以看看美国航宇局的日地关系观测台在2011年2月提供的首幅360°的全太阳和日冕像。那么既然如此，为什么还需要视场有限的WISPR呢?因为过去还从来没有一个探测器能在如此有利的位置上以这样高的分辨率观测过太阳，这对于了解日冕物质抛射的磁场属性十分重要。