科技日报记者赵汉斌通信员陈艳
太阳对人类及地球的主要性已无庸置疑，太阳打个喷嚏，地球就要发热。无数事例证实，地球上的异常天然灾难，良多和太阳勾当有莫年夜关连。对太阳物理和空间物理学家来讲，最年夜的欲望就是能把太阳360度无死角看个清晰，好更多领会赐与我们光和热的这颗恒星。
近日，在美国卡纳维拉尔角，结合发射同盟的阿特拉斯五号火箭把一名新的太阳“摄影师”奉上了一条先辈没有走过的路。她不单可清楚地看到太阳的南北南北极，还能操纵手中的十八般刀兵，把太阳的周身看个清清晰楚。她的名字叫太阳轨道飞翔器（SolarOrbiter，SO）。
SO是欧洲航天局和美国国度航空航天局结合研制的太阳探测器，承当了继帕克太阳探测器后，人类对内层太阳系的又一次探测使命。
对太阳南北极作完全靠得住的不雅测
若是我们能把视角从地球扩大到全部太阳系，将会看到包罗地球在内的所有行星都集中在太阳赤道四周的平面——黄道面上。此前，受航天手艺的限制，从地球上发射的航天器，即使摆脱地心引力的束厄局促，年夜部门也只能在地球公转轨道面四周运行。是以，此前服役的一些太阳探测器，只能供给地球公转面四周的不雅测视角，没法精确看到太阳极区的环境。而设置在地面上的各类太阳千里镜更是如斯。
中国科学院云南天文台太阳勾当及日冕物资喷发理论研究组首席研究员林隽告知科技日报记者，起首，太阳是一个整体，南北极区域和其他区域都是太阳上彼此联系关系、彼此影响的部门。是以想要周全研究太阳、领会太阳，哪一个部门都不克不及少。之前没有相干研究或说研究得太少，是由于没有取得过关于太阳南北极完全靠得住的不雅测资料。
其次，我们看到的、可以或许影响地球及周边情况的太阳勾当与包罗太阳耀斑在内的太阳爆发，都源于太阳年夜气中磁场布局的转变、磁场能量转化和开释。太阳年夜气中的磁场先在太阳内部发生，在太阳南北极区域上浮到太阳年夜气傍边，然后随着太阳内部的物资活动渐渐地向赤道区域漂移。在漂移的进程中，这些磁场本身会产生转变，并与四周其他的磁场彼此感化而产生能量的转化、开释，驱动太阳耀斑等爆发现象发生。
太阳风是从太阳概况吹出来的高速等离子体流，或说是高速带电粒子流，它们在磁场的指导下向外活动。若是人类不飞出地球公转轨道地点的平面，这些关于太阳风的三维布局认知都是没法获得的。“磁场若何从太阳内部进进太阳年夜气？进进太阳年夜气以后若何演变、若何延长？领会这些对研究太阳风的走向和活动特征相当主要。这也是人们为何要增强对太阳南北极的不雅测和研究。”林隽说。
借力“荡出”太阳公转黄道面
地球绕太阳公转的轨道地点平面与太阳的赤道地点平面年夜致重合，是以在地球四周或在地球公转轨道面上不雅测太阳的话，只可以或许不雅测到太阳赤道四周的磁场和勾当现象，接近极区或在极区傍边的景象就难以得知。
“太阳轨道飞翔器将慢慢飞出黄道面，我们将初次看到太阳南北极。”介入此次使命的荷兰诺德维克欧洲空间研究与手艺中间的太阳物理学家丹尼尔·穆勒说。经由过程飞越太阳南北极，我们可以不雅测太阳南北极的磁场和四周等离子体的物理特征和化学构成。
“发射可以或许绕着太阳南北极飞翔的飞船，使其轨道面尽量垂直于地球公转的轨道面，这要花费很是庞大的能量，或说需要很是壮大的火箭并花费很是多的燃料，手艺上和经济上都分歧算。”林隽以为，经济公道的法子，就是先将飞船发射到地球公转的轨道上，在这个轨道平面内活动到其他行星四周，操纵其他行星的引力，实现飞船的加快或减速，然后在适合的机会，启动飞船上的推动器，改变飞船的活动轨迹并飞离这颗行星。“这个进程叫行星借力。经由过程行星借力，一来可以进步或下降飞船的速度，二来可以改变飞船的活动轨道，好比将本来在黄道面内活动的飞船推到垂直于黄道面的轨道上。”林隽打了个例如，操纵行星借力改变飞船轨道，有点像高速活动的汽车产生侧滑时的环境。一个高速活动的物体，即便遭到很小的侧面推力，活动轨迹顿时就会产生明显的转变。借助金星和地球的引力，SO在飞翔中与金星构成轨道共振关系，按期相遇。每相遇一次，就可以借助金星的引力拉近与太阳的间隔，同时逐步偏离地球公转轨道面。
据悉，在最初4年的根基使命阶段，SO运行轨道相对太阳赤道面的轨道倾角，可以到达17度，可以或许更清晰地不雅察到太阳极区。在后续的扩大使命阶段，其轨道倾角可以到达33度，对太阳极区的不雅测质量将会进一步进步。
SO能干的事还有良多
曩昔独一往过太阳南北极的航天器是1990年发射的尤利西斯探测器。在2009年退役前它绕着太阳飞翔了3圈，探测太阳极区太阳风和高能粒子，取得了很是丰硕的资料，更新了人们关于太阳风的良多常识，但它携带的拍照机没能正常工作，是以没有取得太阳极区的照片，也没有可以或许领会阿谁区域内磁场、等离子体的空间布局和演变特点。
此次SO的轨道间隔太阳比来时约为地日均匀间隔的0.28倍，最远则与地日间隔相仿。“此前，没有人可以或许在如斯近的间隔拍摄太阳极区图象。”负责办理磁强计仪器的英国伦敦帝国理工学院海伦·奥布赖恩说：“我们应当可以或许看到一些斑斓的画面。”
除近似于千里镜的可以直接看太阳的远感不雅测仪器外，SO还配备了4台局地探测仪器，用以“感触感染”地点位置的磁场和等离子体参数。芬兰赫尔辛基年夜学的科学家艾米莉亚·基尔普亚博士说：“太阳轨道飞翔器的一年夜长处，是它的探测规模将笼盖良多分歧的间隔，是以当日冕物资从太阳发射到地球时，我们可以真正地捕获到这些日冕物资抛射。”这可让科学家们领会到太阳风和日冕物资抛射从太阳到地球的路程中到底产生了哪些转变；瞄准确进行空间气候预告很主要，可给人们带来最实时的预警。
2018年8月发射的帕克太阳探测器，固然远感不雅测仪器没有SO丰硕，轨道也根基处在地球公转面之内，但它与太阳的最小间隔比SO更小，可以或许探测到日冕加热和太阳风加快最原始的进程；而SO丰硕的远感不雅测数据和分歧日心间隔的局地探测数据，则可觉得揭开帕克探测器数据背后的奥秘供给丰硕线索。
“SO取得的不雅测资料，还将帮忙我们回覆今世太阳物理研究的一系列焦点题目。”林隽说，对太阳风的不雅察，或可帮忙我们熟悉太阳风的驱动源是甚么，日冕磁场源于何处，太阳上磁场再生进程是若何工作的，又是若何制约太阳同全部太阳系空间之间的联系；在太阳爆发与四周太阳风的彼此感化方面，可以帮忙人们进一步摸清太阳瞬变现象或爆发若何影响包罗地球四周情况在内的太阳四周行星际情况转变；在太阳高能粒子的来历、加快和传布进程方面，可揭露太阳爆发是若何发生布满全部太阳系空间的高能粒子辐射，太阳爆发驱动的激波可以将带电粒子加快到接近光速的能量，而这些高能粒子是若何进进、并布满行星际空间等一系列重年夜科学题目。
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