基本介紹
- 中文名：太陽軌道飛行器
- 外文名：Solar Orbiter
- 別名：太陽軌道探測器等
- 國家：歐洲、美國
- 機構：ESA、NASA
- 發射場：卡納維拉爾角空軍基地
- 運載火箭：阿特拉斯五號運載火箭
任務目的,任務過程,防熱罩,科學價值,
任務目的
太陽軌道飛行器將使科學家們能夠從上方觀察太陽。太陽軌道飛行器將為全球科學家提供新數據來預測太空天氣事件。科學家表示，觀測太陽的兩極非常重要，因為它們將使科學家能夠更精確地建模。
有些人認為，通過觀察兩極，我們也許可以了解為什麼太陽在最大和最小活動期之間有大約11年的太陽周期。觀察結果也可能表明為什麼某些太陽活動最大值比其他最大值更大。觀察太陽變化的磁場可以回答所有問題。
過去唯一飛過太陽兩極的太空飛行器是1990年發射的尤利西斯探測器（Ulysses）。它在2009年退役之前繞著太陽飛行了三圈。該飛船離太陽的距離從來沒有比地球更近。現在，太陽軌道飛行器將通過水星軌道，並將有四台可通過遙感觀測的儀器。它還將擁有距離太陽最近，面向太陽的相機。
任務過程
歐空局和美國宇航局準備合作一項新的太空任務，它們準備在2020年2月7日發射太陽軌道飛行器。第一個發射視窗將是美國東部時間（UT-5:00）2月7日23:15。這次發射將在卡納維拉爾角進行，採用聯合發射聯盟的阿特拉斯五號火箭（宇宙神-5運載火箭）。後發射時間推遲至2月9日23時3分（美國東部時間）。
一旦進入太空，太陽軌道飛行器將利用地球和金星的引力使自己脫離黃道平面。一旦進入正確的軌道，太陽軌道飛行器將首次提供太陽兩極的圖像。美國航天局說，在太陽軌道飛行器出現之前，所有的太陽測量儀器都在黃道平面內或非常接近黃道平面。
防熱罩
該任務的主要目的是對太陽表面和太陽兩極進行前所未有的高解析度觀察。歐洲航天局表示，在此過程中，太空飛行器應傳回太陽迄今未知的超清影像。
該任務將在距太陽僅4200萬公里的地方儘可能近的飛行而不會使儀器融化。因此，歐洲航天局表示，它將需要承受比地球軌道發現的溫度高13倍的極高溫度和日照。
航天局表示，其任務是在極度想像的多層隔熱罩後面運行的。但是，歐洲航天局材料工程師安德魯·諾曼（Andrew Norman）在一份聲明中說，該團隊的建築需要克服三個主要挑戰。
---防護罩在其整個任務壽命中需要保持世界。也就是說，即使在多年暴露於強烈的太陽通量（包括高紫外線輻射）之後。結果，歐空局選擇了黑色，以保持太空飛行器及其儀器的熱光學特性在整個任務壽命內穩定。
ESA說，禁止必須是導電的，以防止任何靜電積累與太陽風相互作用。否則，這種堆積可能會損壞太空飛行器。
ESA說，防護罩必須有足夠的彈性，以免脫氣或散落可能危害太空飛行器的儀器鏡頭，鏡子和敏感表面的顆粒。
ESA使用了最初開發的將黑色磷酸鈣化學鍵合到金屬醫療植入物上的治療方法。它被稱為“太陽能黑”，由愛爾蘭的恩比奧公司開發，旨在從根本上成為金屬本身的一部分。即，厚度僅為千分之幾毫米。美國公司Ebonex生產炭黑顏料，ESA稱其為耐熱的“太陽黑”材料生產中必不可少的顏料。
至於盾牌對太空飛行器本身的最終結果呢？
ESA說，該太空飛行器採用了多層設計，外加雙重結構間隙和薄支撐，以使大部分吸收的熱量向側面輻射到太空中。
ESA說，SolarOrbiter的10台儀器將通過一組8條“饋通線”從頂部穿過，這些“饋通線”頂部帶有鉸接的保護蓋。但是航天局說，大部分太空飛行器將在整個飛行任務期間都留在防熱罩的陰影下。
在執行為期7年的常規任務期間，太陽軌道器將解決一些太陽物理學中最大的難題，例如：
---是什麼驅動了太陽風和太陽風粒子的加速？
---太陽如何在其內部深處產生磁場？
科學價值
太陽軌道飛行器旨在為科學家們提供正在進行的太陽能研究的關鍵信息。這次探測任務，將會為我們解開以下5個關於太陽的未解之謎：
1. 太陽耀斑爆發什麼時候會發生？
太陽耀斑爆發的時候，將會向地球釋放高能粒子。好在有地球磁場的保護，我們人體應該不會直接受到傷害，但是在這些帶電粒子流的衝擊作用下，地球磁場會發生劇烈的擾動，形成“地磁爆”。地磁爆會摧毀輸電網路，造成大面積斷電，還會中斷衛星通訊，造成GPS導航失靈……
上一次太陽爆發就發生在1859年，當時全世界的電報線路和輸電線路都發生中斷，電塔上火花四濺，很多用電設備也發生爆炸。好在那時候電力的普及範圍並不廣，沒有造成太大影響。但是如果太陽耀斑爆發發生在當今時代，那可能將是一次無法想像的災難。因此，我們有必要在下一次爆發之前，儘可能早地發出預警，以做好應對的準備。
歐洲的太陽軌道探測器在整個任務期間，將達到地球-太陽距離的0.28%的最小距離，這可能會持續到20世紀20年代的末期。除NASA正在進行的帕克太陽探測器任務外，沒有其他探測器會更接近太陽。
來自芬蘭赫爾辛基大學的科學家艾米莉亞·基爾普亞博士（Dr. Emilia Kilpua）稱，該項目研究太陽電漿的爆發，稱為日冕物質拋射（CMES）。她說，歐洲太陽軌道探測器上一套完整的探測儀器，將提供一個收集數據的機會，它比之前的任何太空飛行器都要好得多，有助於我們監控CMES。
她說：“太陽軌道飛行器的一大優點是，它將覆蓋很多不同的距離，因此當日冕物質從太陽發射到地球時，我們可以真正捕捉到這些日冕物質拋射。”因此歐洲太陽軌道探測器將會給我們帶來最及時的預警。
2.為什麼太陽會吹出超音速風？
“關於太陽的一個主要的未解之謎是關於它的外層大氣，即日冕，它被加熱到超過一百萬度，比太陽表面還熱，我們目前還不知道它為什麼這么熱，”來自法國土魯斯天體物理學與行星學研究所的Alexis Rouillard博士說，他們正在研究一種名叫“慢源”的東西。它的溫度是太陽表面溫度的200倍。
這種熱日冕的一個後果是太陽的大氣不能被它的引力所控制，所以它有一股不斷吹向太空的粒子風，稱為太陽風。這種風以每秒250公里以上的速度被推動，最終速度高達每秒800公里，我們目前還不知道這種風是如何被向外推到超音速的。
Alexis Rouillard博士希望利用太陽軌道探測器研究太陽風速度的問題，這可能有助於我們解釋像太陽這樣的恆星是如何產生超音速風的。他說，通過靠近太陽，我們能收集到更多的粒子，而且太陽軌道探測器將提供前所未有的太陽風成分測量。此後我們將能夠開發出風是如何被推向太空的模型。
3.太陽的兩極是什麼樣子的？
在執行任務的過程中，太陽軌道探測器將與金星多次相遇，太空飛行器的軌道傾角都會在引力的作用下略微升高，直到升到行星上方。如果這次任務按預期延長到2030年，它將達到33度的傾角，這將使我們有史以來第一次看到太陽的兩極。
除了拍攝引人入勝的景象之外，這裡還有一些重要的科學可以做。通過測量太陽兩極的磁場，科學家們希望能更好地了解太陽是如何以及為什麼要經歷11年的活動周期，最終導致其磁極翻轉的。
Alexis Rouillard博士說，通過了解磁場在這些極地地區的分布和演變，我們對太陽所經歷的周期有了新的認識。每11年，太陽從最小活動狀態到最大活動狀態。通過從高緯度測量，它將為我們提供關於太陽磁場循環演化的新見解。
4. 太陽為什麼會有極地“王冠”？
太陽偶爾會從其表面噴發出巨大的臂狀物質環，稱為日珥。它們從其表面延伸到日冕，但它們的形成還不十分清楚。然而，歐洲太陽軌道探測器將為我們提供迄今為止最詳細的觀測結果。
來自比利時的吉本斯教授（Rony Keppens）認為，我們將對其中一些活動區及其相關的日珥有非常複雜的研究。一些太陽最大的日珥來自其兩極附近，因此，通過提高太陽軌道探測器的傾角，我們將對這些現象有一個獨特的認識。
吉本斯教授說，它們被稱為極冠日珥，因為它們就像太陽頭上的王冠。它們環繞著極地地區，壽命很長，持續數周或數月。太陽軌道飛行器將擁有極地的第一手資料，這一事實將令人興奮，特別是對於日珥的研究。
5. 太陽是怎樣影響整個太陽系的？
通過使用太陽軌道器對太陽進行研究，科學家們希望能更好地了解太陽爆發是如何進入太陽系的，從而在我們的星系中形成一個圍繞太陽的活動氣泡，稱為太陽圈。這當然可以在地球上創造空間天氣，所以研究它對我們自己的星球很重要。
吉本斯教授說，我們的一個想法是在太陽赤道帶的活動區域測量太陽磁場。我們將把這些數據外推到日冕中，然後利用模擬來嘗試模擬其中一些噴發是如何發生並發展到太陽圈的。
因此，太陽軌道器不僅能讓我們更好地了解太陽本身，還能讓我們更好地了解它對地球等行星的影響。除了首次拍攝的兩極圖像和最近的表面圖像外，太陽軌道探測器將給我們對我們稱之為家的恆星是如何工作的進行一次前所未有的了解。
