帕克號太陽探測器

2018年8月12日，由NASA帕克太陽探測器發(fā)射，這將是人類探測器最接近太陽的一次旅程。面對艱險(xiǎn)的環(huán)境，輕車簡從的帕克號只帶了四把儀器：FIELDS電磁力計(jì)、WISPR廣角相機(jī)、SWEAP太陽風(fēng)粒子探測儀、ISIS集成探測儀。

1、FIELDS電磁力計(jì)(加州伯克利大學(xué)太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)研發(fā))

用于測量太陽大氣層中的電磁場。

其中四根2米長的天線直接從防熱盾的四周延伸開來，可以通過調(diào)節(jié)模式來分別測量快太陽風(fēng)和慢太陽風(fēng)的性質(zhì)——對，你沒看錯(cuò)，這意味著這四根天線將和隔熱盾一起完全暴露在最高1400攝氏度的高溫下，因此它是用抗高溫材料鈮合金制成的。

另外還有一根磁力計(jì)天線(天線上栓了三個(gè)拳頭大小的磁力計(jì))，像尾巴一樣拖在帕克號身后，會完全被防熱盾保護(hù)起來。

2、WISPR廣角相機(jī)(海軍研究實(shí)驗(yàn)室太陽和太陽物理分部設(shè)計(jì)研發(fā))

WISPR相機(jī)只有鞋盒大小，用于對日冕和太陽風(fēng)的大尺度結(jié)構(gòu)直接拍照成像。在如此近的距離，WISPR相機(jī)有望拍到更少干擾的日冕結(jié)構(gòu)原本的樣子。同時(shí)，WISPR相機(jī)將成為把大尺度日冕結(jié)構(gòu)和通過其他儀器探測到的具體物理細(xì)節(jié)聯(lián)系在一起的橋梁。

WISPR配有兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡成像系統(tǒng)，這部分用的技術(shù)和材料完全是常規(guī)操作。望遠(yuǎn)鏡棱鏡用的BK7玻璃，相機(jī)用的CCD傳感器，這些都已經(jīng)通過驗(yàn)證完全能在帕克號所處的極端環(huán)境中滿足探測需要。

防熱盾擋住了絕大部分太陽光，但這恰恰讓原本相對不明顯的日冕變得清晰起來了，就像是“人造日全食”似的。對此，WISPR項(xiàng)目的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Russell Howard表示：“天然日全食當(dāng)然很好，但從數(shù)據(jù)獲取的角度來說我更喜歡我們的WISPR相機(jī)，畢竟它可以連續(xù)工作，7×24小時(shí)無休”。

3、SWEAP太陽風(fēng)粒子探測儀(史密松天體物理臺和加州伯克利大學(xué)太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合設(shè)計(jì)研發(fā))

用于測量和分析太陽風(fēng)中各種粒子(電子、質(zhì)子、氦離子等)的數(shù)量、速度、密度、溫度等性質(zhì)，讓我們更好地了解太陽風(fēng)和日冕等離子體里有什么。

SWEAP探測儀有兩個(gè)部分，一部分叫SWEAP SPC，用于探測;另一部分叫SWEAP SPAN用于分析。

SPC其實(shí)就是一個(gè)法拉第杯，是一個(gè)用來測量帶電粒子入射強(qiáng)度的真空金屬杯，內(nèi)部用藍(lán)寶石來隔離各個(gè)組件。為了探測從太陽發(fā)出的帶電粒子，SPC也必須暴露在防熱盾之外的1400攝氏度的高溫中。

SWEAP SPC的位置(紅圈)，黃圈是下面會講到的SWEAP SPAN B。

SWEAP SPAN在帕克號兩側(cè)各安了一個(gè)(SPAN A+和B)，比SPC有更廣的視角，可以探測到更多區(qū)域，但更重要的是，SPAN可以直接對探測到的粒子根據(jù)質(zhì)荷比進(jìn)行分類。

SWEAP SPAN A+的位置(黃圈)，和SPAN B分列帕克號機(jī)身兩側(cè)。

位于前側(cè)的SWEAP SPC和分立兩側(cè)的SWEAP SPAN A和B，幾乎相當(dāng)于是對帕克號所處空間中太陽風(fēng)粒子的全方位無死角探測了。

4、ISIS集成探測儀(普林斯頓大學(xué)、約翰霍普金斯應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)機(jī)構(gòu)共同設(shè)計(jì)研發(fā))

發(fā)音“ee-sis”，中間那個(gè)代表太陽。ISIS的使命是探明日冕和太陽風(fēng)中各種粒子(電子、質(zhì)子和離子)的生命周期，告訴我們：

這些粒子是從哪里來的?是如何被加速的?如何從太陽運(yùn)動(dòng)到星際空間的?

ISIS也有兩部分：EPI-Lo和EPI-Hi。海膽一樣的EPI-Lo的形態(tài)比較獨(dú)特，八邊形的穹頂結(jié)構(gòu)里塞了80個(gè)硬幣大小的取景器，可以說是“渾身都是眼睛”了。EPI-Hi的設(shè)計(jì)就超級簡潔了，就是三個(gè)傳感器拼在一起。

EPI-Lo和EPI-Hi分工明確，前者負(fù)責(zé)低能粒子，后者負(fù)責(zé)高能粒子，兩者分工協(xié)作可以把來自日冕和太陽風(fēng)的各種能量粒子都“掃蕩”一遍，包括SWEAP太陽風(fēng)粒子探測儀探測不到的那些粒子。