"触摸太阳"疯狂计划背后，是60年前无人理解绝境求生

　　来源：SME科技故事

　　还有什么比亲眼看着以自己命名的航天器发射升空更过瘾？

　　尤金?帕克（Eugene Parker），正是史上第一人。


发射现场

　　北京时间8月12日下午3点31分，帕克太阳探测器随德尔塔4重型火箭顺利发射升空。

　　已91岁高寿的帕克本人亲临现场，目送“帕克号”奔向太阳，开启逐日之旅。

　　这是NASA首次破例，以健在人物命名航天器。

　　在过去，从来没有开过这样的先例，都是以已故名人命名。


尤金?帕克老爷爷在现场

　　此外，这将是人类文明最接近太阳的一次，堪称史诗级任务。

　　“帕克号”也是有史以来飞行速度最快的探测器。

　　在未来为期7年的任务里，她将深入高达1400摄氏度的日冕层。

　　最近距离太阳的表面只有600万千米，将大幅度地刷新以往所有记录。

　　太阳半径约70万千米，这只相当于8.5个太阳半径，几乎可以用“触摸太阳”来形容。



　　之所以用帕克来命名，是为了表彰纪念尤金?帕克对太阳的研究贡献。

　　他首次提出了太阳风的概念，从根本上改变了20世纪50年代关于太阳系的错误猜想。

　　当然，扭转守旧的观念并不简单。

　　帕克当年那篇开创性论文可是经历了不少波折。

　　被直接拒稿，差点连发表的机会都没有。



　　1927年，尤金?帕克（Eugene Newman Parker）出生于美国密歇根州。

　　他从小就是个“不太热情”的学生。

　　但自从高中起，他就爱上了物理这门研究万物运行规律的学科。

　　在获得博士学位的几年后，他便在芝加哥大学寻得一份不错的教职。

　　那一年，他刚好28岁，满心憧憬。



　　但刚踏进芝加哥大学还未站稳脚，年轻的帕克就遇上了人生第一个难题：

　　是遵循自己的内心，还是“精明”地附和上司以图平步青云？

　　自19世纪以来，科学家就知道，某些太阳活动会影响到地球。

　　1859年9月1日的卡林顿事件，就是有观测以来最强的大规模磁暴事件之一。

　　那天两位英国业余天文学家理查德?卡琳顿和理查德?霍奇森，独立观察到了太阳表面散发出的“白色耀斑”。


理查德?卡琳顿勾勒出来的太阳黑子，白色耀斑出现在A、B位置，5分钟后移动到C、D处消失

　　大约过了17.6个小时，地球的磁场就受到了严重影响。

　　地磁仪的指针因超强的地磁强度而跳出了刻度范围。

　　与此同时，各地的电报塔都闪着火花，电线被熔断，北美与欧洲的电报系统陷入瘫痪。

　　这天夜里，北极光一直向南蔓延至赤道附近，古巴和牙买加都能看到。


当年卡林顿事件的报道

　　因为从观察到太阳耀斑到地球磁暴只间隔了17.6个小时，而太阳与地球之间的距离为9300万英里。

　　这将意味着，会有什么东西从太阳那边以每小时超过500万英里的速度向地球奔去。

　　然而并没有人知道，太阳究竟是以什么方式影响地球的。

　　更多的，只是把太阳的异常运动与地球磁暴现象当作是一种巧合或迷信。


路德维格?比尔曼

　　但路德维格?比尔曼（Ludwig Biermann）博士，却不是这样认为的。

　　20世纪60年代，他就在观测彗星中注意到了一个有趣的现象――彗尾好像被人动过手脚一样。

　　当慧星在太空穿梭时，会出现两条指向不同的尾巴。

　　然而无论的运动方向如何，彗尾都不会像人们预期那样指向经过的路线，反而总是指向背离开太阳的方向。



　　所以比尔曼推测，除了光和热之外，太阳一定是还发出了某种“微粒辐射”的物质流，才会把慧尾“吹歪”。

　　当时，他还从德国远道而来，找到了约翰?辛普森教授以展示自己的最新研究。

　　约翰?辛普森，是芝加哥大学空间与天体物理实验室的创始人，还曾是“曼哈顿计划”的团队领导。

　　获得这样的支持者，比尔曼关于彗尾的猜想或许更容易被世人接受。


约翰?辛普森

　　但无论比尔曼怎么解释，辛普森教授始终都无法接受这个古怪的想法。

　　按照当时最权威的理论，太阳大气的形态与地球是相似的，处以一种静止的状态。

　　而它们两者之间差异，只在规模上。

　　太阳大气的范围极其宽广，能将地球等行星统统收入囊中。

　　换句话说就是，静止的太阳大气并不可能向外释放物质，更不会将彗尾吹歪。

　　当然，比尔曼也确实无法解释，这种物质流究竟是如何产生，又该如何推翻旧的太阳模型。



　　当时，辛普森教授还试图将走歪了的比尔曼匡扶回正道。

　　只是他也不想多费口舌了，便把研究资料交给了帕克，想让这位新人为自己代劳。

　　但结果，却让这位德高望重的教授无比失望。

　　尤金?帕克拿到资料后，便回去日夜钻研。

　　他越看就觉得越不对劲，明明比尔曼是对的。

　　结果，帕克反而“叛变”成了这个“歪理邪说”的第一支持者。



　　当再次见到辛普森教授时，帕克就直接摊牌了：“比尔曼是对的，你们都搞错了！太阳的大气不是静止的，而是动态的。”

　　那年，帕克才30岁出头。

　　对面则是自己的顶头上司，也是世界上最权威的专家。

　　而他，还是毅然选择了遵循自己的内心。



　　此外，经过几个月的研究，帕克还重新打造了一个新的太阳模型。

　　这个新模型，不但能解释比尔曼慧尾曲率的观测结果，还解决静止大气模型中遇到的一些矛盾。


日全食可观察到的日冕形态

　　在帕克的模型里，日冕的超高温会让粒子冲破太阳的引力束缚。

　　而随着日心距离的增加，日冕中释放出来的物质也会被加速至超音速态。

　　到地球附近时，这个速度就已经达到数百公里每秒了。

　　而这种高速粒子流，会与地球磁场发生作用，甚至会引起地球磁暴现象。

　　对于这种从太阳向外释放的带电粒子流，帕克也创造性地将其称为“太阳风”。



　　看帕克信心满满的样子，辛普森教授肠子都快悔青。

　　拗不过倔强的帕克，那他只能选择划清界限了。

　　他对帕克下了最后通牒。

　　你的论文要发表可以，但是千万不要带实验室的名头，更不要以任何方式提及我的名字。

　　我丢不起这个脸，就这样，古德拜！



　　在这之后，帕克就踏上了发论文的艰辛之路。

　　那时，他还是个刚踏入学术圈的毛头小子。

　　现在又跟上司闹翻，自然不可能获得其他大牛的推荐。

　　更重要的是，他提出的这个开创性理论，将挑战整个物理界的权威。

　　所以毫无悬念地，没有一家学术期刊愿意接受他的论文。



　　尽管审稿人没办法对这篇论文挑出任何的错误和毛病。

　　但他们仅凭“荒谬”二字就将帕克拒之门外，“我不知道论文错在哪儿，但你肯定是错的”。

　　帕克可咽不下这口气，“你倒是给我揪出一点错来”，“我用的是牛顿的公式，牛顿是对的，帕克就是对的！”



　　走投无路，他还主动上门找到了《天体物理学报》（Astrophysical Journal）的主编钱德拉塞卡教授。

　　在他手里，能否发论文只是点头与摇头的区别。

　　事实上，钱德拉塞卡本人也觉得这套理论跑偏了。

　　但从帕克身上，他却仿佛看到了自己的过去。

　　因为钱德拉塞卡自己的成果也一直被权威抨击、打压和漠视。

　　他原本是在英国做研究，24岁就提出了诺奖级的理论“钱德拉塞卡极限”。

　　但实在无法忍受英国皇家学会专家们的傲慢与打压，他才会来到美国重新振作。

　　即使不认同帕克的内容，但他绝对不允许悲剧再次发生。



　　所以，身为主编他决定给帕克一次机会，捍卫每一个不受待见的理论。

　　1958年，帕克的开创性论文才有机会公诸于世。

　　虽然帕克的论文在学术界激不起一丝水花，但他总是一副胸有成竹的模样。

　　因为他早就料到，不出几年就能获得决定性证据了。

　　实践是检验真理的唯一标准。

　　很快，那些曾嘲讽或批评帕克的人就被打脸了。



　　得益于美苏冷战时期的太空竞赛，各种新式的卫星被打造出来，能探索到更深更远的太空。

　　就在论文正式发表的一年后，苏联的Luna 1就在太空中探测到持续的太阳风粒子。

　　虽然没有测到粒子流的速度，但也算是个好开端。

　　在这之后，随着探测卫星的不断深入，好消息也不断传来。


Mariner 2

　　1962年，美国的Mariner 2探测到太阳释放的高速带电离子流，速度在400到700公里每秒间变化。

　　那时，所有人都不得不相信帕克的神预言：太阳大气是动态的，太阳风真的充满了整个太阳系。

　　真理也许迟到，但绝不会缺席。

　　40岁，帕克便评上了美国国家科学院院士，各种奖项紧跟其后。

　　现在人类的有关太阳的研究成果，都与他的贡献密切相关。

　　而当初帮助帕克的贵人钱德拉塞卡，也终凭当初的成果于1983年获得了诺奖的认可，一洗屈辱。


NASA的STEREO任务捕捉到的太阳风

　　当然，帕克的理论只算抛砖引玉，关于太阳还有许多谜题尚未有定论。

　　例如，为什么外部的日冕的温度（200万℃）会比内部光球层（5500℃）热那么多？

　　一般来说，距离热源越远温度越低才对，这是个未解之谜。

　　其次，太阳风具体是通过怎样的物理过程才加速到超音速状态的？



　　这些都是困扰了科学家数十年的难题，各种理论争论不休。

　　此次的帕克号，正是带着各种疑问奔向太阳。

　　帕克项目已经酝酿了近60年，随着相关技术的成熟才得以成型。

　　其中最重要的一项，自然是隔热技术。


安装帕克号的隔热罩

　　帕克号隔热罩呈三明治结构，两层碳-碳复合材料夹着一层11.4厘米厚的碳泡沫。

　　而最外层则是白色的陶瓷涂层，可以反射绝大多数来自太阳的热。

　　可不能小瞧这薄薄一层隔热罩。

　　虽然面对的是1370℃的高温，但躲在隔热罩后面的探测器温度只有29℃。



　　这项探测计划预计结束时间为2025年6月。

　　在7年任务中，探测器的目标设定在穿越日冕24次。

　　真金不怕洪炉火，帕克号将孤独地飞行，开启探索炙热的太阳旅途。

　　它会像当年帕克本人一样，在高压一心追寻真理。

　　现在，帕克已经见证了以自己名字命名的太阳探测器发射。

　　祝愿帕克爷爷健康长寿，在未来与全人类共同见证太阳的谜底！