艺术家的想象:欧洲航天局(ESA)的太阳轨道器在最接近太阳的时候面向太阳。欧空局/ATG媒体实验室插图
2020年2月，科学家公布了井上太阳望远镜拍摄的太阳图像，这是迄今为止太阳表面分辨率最高的图像。太阳内部热量向表面的剧烈运动导致了照片中巨大的细胞结构。图片由NSO/美国国家科学基金会/奥拉提供
据《国家地理》报道(作者NADIA DRAKE，编译:邱炎伦):日前发射L 空的欧洲“太阳轨道器”(简称SolO)充满了历史意义，它将把太阳研究推向鼎盛时期的黄金时代。
美国时间2月9日晚，一枚火箭穿过佛罗里达州的黑夜空，携带了一个史无前例的太阳探测器。
虽然太阳每天都在我们的天空空燃烧照耀，但人类只能从单一角度观察这颗母星的正面——太阳系行星运行的平面。欧洲空机构(ESA)的太阳轨道飞行器(SolO)即将改变现状:这艘宇宙飞船将对太阳进行详细的勘测，并让我们一窥从未见过的太阳极地区域。
配备有十种科学仪器的SolO探测器将从这个奇怪的地方进行观测，以揭示太阳如何向我们的行星系统投掷一种被称为“太阳风”的高能粒子流。索罗还将研究是什么控制了11年的太阳磁场周期。由于磁场强度会上下变化，太阳活动也会产生不可预测的波动。
“我们完全不明白这一点。欧空局的SolO项目科学家丹尼尔·米勒(Daniel Müller)说:“我们希望太阳轨道飞行器能够填补空知识空白。」
让太阳绕着所有的行星转。如果太阳完全消失会发生什么？让我们一起来了解一下这颗太阳系中心的恒星吧。为什么太阳对我们所知的所有生命如此重要？
揭示驱动太阳磁场的机制不仅是一个学术问题，而且可以提高地球的公共安全。太阳磁场活动的变化会导致强烈的高能太阳爆发，导致电网瘫痪、卫星故障，甚至对外层人类造成致命危险空。但是，目前我们还不能完美预测太阳爆发可能影响地球的时间点和强度。
“这对我们理解发生在太阳大气层内部区域的基本物理过程非常有帮助。」
美国宇航局Solo项目的科学家霍利·吉尔伯特说。
SolO探测器的发射时机正值太阳活动监测热潮。它只是目前几个新的太阳探测计划中的一个，给了我们做更扎实的科学探索的机会。
“现在对太阳物理学家来说真是一个绝佳的时机。美国宇航局太阳物理部门主任尼古拉·福克斯(Nicola Fox)表示:“这一联合探索计划的推进给我们能够开展的科学研究数量带来了非常非常大的变化。」
太阳能研究的黄金时代
你可能已经发现，太阳研究是目前科学研究的热点。
1月底，地面上的丹尼尔·井上太阳望远镜(DKIST)发布了一张迷人的太阳表面特写图像。将这些图像以电影的形式呈现出来，可以看到太阳的表面像拼凑在一起一样慢慢冒泡，其中每个等离子体细胞都有德克萨斯州那么大。
2019年12月，美国宇航局的帕克太阳探测器也发布了第一批接近太阳时获得的观测结果。此外,《天体物理学杂志》在2月初出版的特刊中发表了另外48项关于这次探索任务的研究。这些重要发现包括首次观测到“流氓”电磁波、首次发现无尘区接近太阳的可能证据、首次观测到原始粒子喷射，甚至令人惊讶地发现太阳风的横向速度远超预期，这可能对太阳的演化产生重大影响。
帕克的太阳探测器在冲向太阳周围数百万高温气体和粒子形成的日冕时进行了这些观察。在为期7年的任务中，它每绕太阳运行一周，就会越来越靠近太阳，最终到达距离太阳炽热表面约640万公里的地方。
帕克的太阳探测器将与新抵达的SolO探测器合作探索太阳，尽管SolO探测器不会到达离太阳那么近的地方。
SolO探测器发射后，将先后飞过地球和金星，被这两颗行星的引力推得离太阳更近。在未来五年内，金星的引力将SolO推入倾斜轨道，这将使探测器得以一窥太阳极地区域。预计探测器将于2025年首次观测太阳极区。
“SolO的轨道每绕一圈都会越升越高，所以某种程度上，我们会一点一点地逐渐揭开太阳极区的神秘面纱。吉尔伯特说。
这两个探测器将携手以高分辨率观测太阳系中最动态、最极端的环境。它们将一前一后围绕太阳运行，观察最原始的太阳风或高能粒子如何从太阳中无休止地爆发，以及它们咆哮进入太阳系后的演化。此外，SolO探测器还配备了摄像头，可以拍摄帕克太阳探测器的飞行位置。
“这将是一次伟大的联合进攻，”吉尔伯特说。“我们可以从中获得完整的信息。帕克太阳探测器实际上会在另一个探测器(SolO)拍摄的时候测量某个等离子体。」
当这两个探测器围绕太阳运行时，建造在夏威夷毛伊岛哈雷阿卡拉火山山顶的太阳望远镜可以比它们中的任何一个更清楚地看到太阳表面。部分原因可能是这台望远镜的主镜口径为3.96米，甚至比哈勃太空望远镜的口径大很多。
“在井上建造太阳望远镜可以完成一项我们在Tai 空永远无法完成的任务，”穆勒说。“它在可见光谱的分辨率可以说是前所未有的。」
哈佛-史密森天体物理中心的太阳物理学家、帕克太阳探测器上一个仪器的主要研究人员之一凯利·科尤克说，太阳最终有机会发光绝非偶然。这些新的观测站，无论是在地面上还是在Tai 空，都是几十年规划和技术发展的结晶。没有这些努力，今天的科学探索永远无法实现。
“科学技术的发展已经赶上来了，”Cojuc说。“这就是为什么我们现在有这些酷而大胆的探索任务。」
索罗独特的科学任务
同时SolO探测器对太阳极区的观测将为太阳磁场循环之谜填补key 空空白。多年来，科学家们已经知道太阳活动会以11年为周期有规律地波动，但描述这种周期的理论一直无法符合物理观测数据。穆勒认为，原因之一是我们缺乏太阳极区的详细观测数据。尤利西斯探测器在20世纪90年代中期至21世纪初对太阳两极进行了观测，但当时距离太阳很远，探测器上没有相机。
“实际上，我们不知道太阳极地是什么样的。我们真的需要这样的数据来解决磁场循环中的一些谜题。”穆勒说，“那真的是我们看不到的区域。」
通过更全面的全面观察，科学家应该能够探索这些复杂的磁场循环以及能量在太阳表面出现的方式。磁环和磁波可能会变得强大，例如新发现的流氓波，这可能解释了为什么日冕的温度高于太阳表面。
太阳表面上方形成的弧形磁环，往往就是太阳耀斑形成的地方。有时，这些闪焰还会在Tai 空抛出被称为“日冕物质抛射”(简称CME)的超音速超荷粒子质量。如果其中一个粒子飞到地球上，将会造成灾难性的后果。
1859年，一场特别强大的CME瘫痪了电报系统，让地球的夜晚空闪耀着极光亮如白昼。科学家希望能够尽快预测的是“卡灵顿事件”——类似too 空的天气。
如果有足够的预警，我们可以提前关闭脆弱的卫星和电网，刚好在地球轨道或神台空的宇航员也可以提前避难。
“我们可以降低灾难的严重程度，但我们确实需要知道太阳何时会变得活跃，以及它将如何与地球的磁层相互作用。Cojuc说:“随着我们越来越依赖卫星通信，人类将登陆月球和火星，成为在太空旅行的物种空。我们真的需要了解宇航员和我们自己的电子设备所面临的危险。」
此外，深入了解太阳运行的机制可以帮助我们预测围绕类太阳恒星运行的行星上是否存在生命的可能性。
“对我来说，这也有酷的一面。很简单:太阳本身就是一颗恒星。”福克斯说，“我们正在学习恒星是如何工作的，这对了解其他恒星系统中的恒星相当有帮助。」
