去年夏天，北美各地的人們都被大自然最壯觀的現象之一所吸引：日全食。有些人旅行數千英里，只為見證太陽光被遮蔽的瞬間。當月球從我們的恆星前方經過時，我們可以瞥見罕見的景象：太陽的外層大氣。
被稱為日冕的這種環繞我們恆星的閃爍薄霧是美國宇航局下一個太空任務的目標。在8月11日黎明前的幾個小時，帕克太陽探測器將首次踏上前往接觸太陽的旅程。該航天器將飛越我們恆星的外層大氣，收集粒子並進行測量，科學家們希望這些測量能夠解開太陽日冕如何變得如此之熱的謎團。
帕克太陽探測器將搭載德爾塔 4-重型火箭從地球升空，並在金星的七次引力助推（以及火箭特殊上面級的助推）下，成為有史以來飛行速度最快的航天器，在2024年12月最接近太陽時，最高速度將達到每小時 43 萬英里。這個速度足夠在 20 秒內往返紐約和洛杉磯。作為精心編排的軌道芭蕾的一部分，探測器將在大約八年的時間裡完成圍繞我們恆星的 24 次軌道執行，最接近太陽表面僅 380 萬英里，比歷史上任何其他航天器近七倍，並且完全在日冕邊界內，日冕邊界從太陽表面向外延伸約 15 到 20 個太陽半徑（或約 640 萬到 860 萬英里）。從這個有利位置，探測器將使用其四套儀器套件來分析日冕內的太陽粒子和等離子體以及電場和磁場。
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我們的主恆星是一個熾熱的謎團：熱量在太陽的核心產生並向外輻射，但太陽的外層大氣卻比其表面熱近 300 倍。這個事實似乎打破了熱力學的基本定律——你離壁爐越遠，你就越冷，對吧？但在日冕中並非如此。“太陽是宇宙中的首要難題，”芝加哥大學榮譽退休教授、航天器同名人物天體物理學家尤金·帕克說。因為它是我們能夠近距離研究的唯一恆星，所以瞭解它有助於我們更好地瞭解所有恆星。
該任務旨在回答幾十年來一直困擾天體物理學家的三個問題：第一個問題是導致日冕高溫的機制是什麼。科學家懷疑答案與太陽的磁場有關。美國宇航局戈達德太空飛行中心的天體物理學家妮可琳·維亞爾說，磁場線在光球層（我們認為是太陽表面）中儲存和攪動能量，並將其釋放到恆星的大氣層中。但這種釋放是如何以及何時發生的仍然是一個謎。“如果我們能弄清楚這一點，”她說，“那將是我們解決的關於宇宙的非常基本的物理問題。”
探測器的下一個任務是研究科學家稱之為太陽風的現象——太陽噴射到太空中的大量帶電粒子。這種外流穿過太陽系，輻射沐浴著每一顆行星、衛星、小行星和彗星。該航天器將直接飛越該區域，揭示產生太陽風的神秘過程。太陽風最早由帕克在 1958 年提出，但其違反直覺的行為仍然讓科學家感到困惑：太陽風並沒有隨著距離太陽越來越遠而逐漸消失，反而加速，並以某種方式從穩定的微風轉變為以數百萬英里時速遠離日冕的超音速外流。
維亞爾說，太陽風的難題和日冕的奧秘是相互關聯的。“如果你首先沒有一個熱日冕，你就不會有太陽風。”帕克探測器對日冕和太陽風的近距離觀測有望徹底改變太陽物理學領域——太陽的物理學。關於這種額外熱量的來源的爭論已經持續了幾十年。但專家們在一個問題上達成一致：它可能始於光球層下方的對流區。當太陽等離子體流過磁場線時，它可以產生電流，而電流反過來又產生更多的磁場。這些磁場線有時會纏結在一起並最終斷裂，以太陽耀斑的形式將大量能量釋放到周圍的等離子體中。再加上太陽表面大量較小的爆炸（稱為奈米耀斑，每個奈米耀斑的威力都相當於 50 兆噸氫彈），它們可能解釋了日冕的高溫。
最後，探測器將調查一種名為空間天氣的棘手現象。從地球上看，太陽看起來像一個寧靜的發光球體，但實際上它像一個撅著嘴的孩子，不斷地發脾氣。在這些憤怒爆發期間，我們的恆星偶爾會向太空噴射出輻射爆發和等離子體團。其中最極端的噴發，稱為日冕物質拋射 (CME)，可能會損壞電力網和通訊衛星等重要系統，並且還可能用有害劑量的輻射照射太空中的宇航員。儘管我們地球的磁場保護我們免受太陽的大部分狂暴侵害，但其保護作用有時可能會不堪重負。探測器的測量結果將向我們展示 CME 在太陽中的誕生地點，從而有可能改進對潛在危險空間天氣事件的預測。約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的帕克探測器專案科學家尼基·福克斯說：“我們將看到太陽上發生的事情如何轉變為我們在這裡在地球上看到和體驗到的事情。”
透過探索太陽灼熱的熱量和輻射的全部威力，該航天器將幫助我們瞭解我們自己的恆星宿主以及整個宇宙中的其他恆星。“太陽探測器將前往一個以前從未被探索過的太空區域，”帕克說。“我們最終能夠看到它，這非常令人興奮。”