

來源:SME科技故事
還有什麼比親眼看著以自己命名的航天器發射升空更過癮?
尤金・帕克(Eugene Parker),正是史上第一人。

北京時間8月12日下午3點31分,帕克太陽探測器隨德爾塔4重型火箭順利發射升空。
已91歲高壽的帕克本人親臨現場,目送“帕克號”奔向太陽,開啟逐日之旅。
這是NASA首次破例,以健在人物命名航天器。
在過去,從來沒有開過這樣的先例,都是以已故名人命名。

此外,這將是人類文明最接近太陽的一次,堪稱史詩級任務。
“帕克號”也是有史以來飛行速度最快的探測器。
在未來為期7年的任務里,她將深入高達1400攝氏度的日冕層。
最近距離太陽的表面只有600萬千米,將大幅度地刷新以往所有記錄。
太陽半徑約70萬千米,這隻相當於8.5個太陽半徑,幾乎可以用“觸摸太陽”來形容。

之所以用帕克來命名,是為了表彰紀念尤金・帕克對太陽的研究貢獻。
他首次提出了太陽風的概念,從根本上改變了20世紀50年代關於太陽系的錯誤猜想。
當然,扭轉守舊的觀念並不簡單。
帕克當年那篇開創性論文可是經曆了不少波折。
被直接拒稿,差點連發表的機會都沒有。

1927年,尤金・帕克(Eugene Newman Parker)出生於美國密歇根州。
他從小就是個“不太熱情”的學生。
但自從高中起,他就愛上了物理這門研究萬物運行規律的學科。
在獲得博士學位的幾年後,他便在芝加哥大學尋得一份不錯的教職。
那一年,他剛好28歲,滿心憧憬。

但剛踏進芝加哥大學還未站穩腳,年輕的帕克就遇上了人生第一個難題:
是遵循自己的內心,還是“精明”地附和上司以圖平步青雲?
自19世紀以來,科學家就知道,某些太陽活動會影響到地球。
1859年9月1日的卡林頓事件,就是有觀測以來最強的大規模磁暴事件之一。
那天兩位英國業餘天文學家理查德・卡琳頓和理查德・霍奇森,獨立觀察到了太陽表面散發出的“白色耀斑”。

大約過了17.6個小時,地球的磁場就受到了嚴重影響。
地磁儀的指針因超強的地磁強度而跳出了刻度範圍。
與此同時,各地的電報塔都閃著火花,電線被熔斷,北美與歐洲的電報系統陷入癱瘓。
這天夜裡,北極光一直向南蔓延至赤道附近,古巴和牙買加都能看到。

因為從觀察到太陽耀斑到地球磁暴只間隔了17.6個小時,而太陽與地球之間的距離為9300萬英里。
這將意味著,會有什麼東西從太陽那邊以每小時超過500萬英里的速度向地球奔去。
然而並沒有人知道,太陽究竟是以什麼方式影響地球的。
更多的,只是把太陽的異常運動與地球磁暴現像當作是一種巧合或迷信。

但路德維格・比爾曼(Ludwig Biermann)博士,卻不是這樣認為的。
20世紀60年代,他就在觀測彗星中注意到了一個有趣的現象――彗尾好像被人動過手腳一樣。
當慧星在太空穿梭時,會出現兩條指向不同的尾巴。
然而無論的運動方向如何,彗尾都不會像人們預期那樣指向經過的路線,反而總是指向背離開太陽的方向。

所以比爾曼推測,除了光和熱之外,太陽一定是還發出了某種“微粒輻射”的物質流,才會把慧尾“吹歪”。
當時,他還從德國遠道而來,找到了約翰・辛普森教授以展示自己的最新研究。
約翰・辛普森,是芝加哥大學空間與天體物理實驗室的創始人,還曾是“曼哈頓計劃”的團隊領導。
獲得這樣的支援者,比爾曼關於彗尾的猜想或許更容易被世人接受。

但無論比爾曼怎麼解釋,辛普森教授始終都無法接受這個古怪的想法。
按照當時最權威的理論,太陽大氣的形態與地球是相似的,處以一種靜止的狀態。
而它們兩者之間差異,只在規模上。
太陽大氣的範圍極其寬廣,能將地球等行星統統收入囊中。
換句話說就是,靜止的太陽大氣並不可能向外釋放物質,更不會將彗尾吹歪。
當然,比爾曼也確實無法解釋,這種物質流究竟是如何產生,又該如何推翻舊的太陽模型。

當時,辛普森教授還試圖將走歪了的比爾曼匡扶回正道。
只是他也不想多費口舌了,便把研究資料交給了帕克,想讓這位新人為自己代勞。
但結果,卻讓這位德高望重的教授無比失望。
尤金・帕克拿到資料後,便回去日夜鑽研。
他越看就覺得越不對勁,明明比爾曼是對的。
結果,帕克反而“叛變”成了這個“歪理邪說”的第一支援者。

當再次見到辛普森教授時,帕克就直接攤牌了:“比爾曼是對的,你們都搞錯了!太陽的大氣不是靜止的,而是動態的。”
那年,帕克才30歲出頭。
對面則是自己的頂頭上司,也是世界上最權威的專家。
而他,還是毅然選擇了遵循自己的內心。

此外,經過幾個月的研究,帕克還重新打造了一個新的太陽模型。
這個新模型,不但能解釋比爾曼慧尾曲率的觀測結果,還解決靜止大氣模型中遇到的一些矛盾。

在帕克的模型里,日冕的超高溫會讓粒子衝破太陽的引力束縛。
而隨著日心距離的增加,日冕中釋放出來的物質也會被加速至超音速態。
到地球附近時,這個速度就已經達到數百公里每秒了。
而這種高速粒子流,會與地球磁場發生作用,甚至會引起地球磁暴現象。
對於這種從太陽向外釋放的帶電粒子流,帕克也創造性地將其稱為“太陽風”。

看帕克信心滿滿的樣子,辛普森教授腸子都快悔青。
拗不過倔強的帕克,那他只能選擇劃清界限了。
他對帕克下了最後通牒。
你的論文要發表可以,但是千萬不要帶實驗室的名頭,更不要以任何方式提及我的名字。
我丟不起這個臉,就這樣,古德拜!

在這之後,帕克就踏上了發論文的艱辛之路。
那時,他還是個剛踏入學術圈的毛頭小子。
現在又跟上司鬧翻,自然不可能獲得其他大牛的推薦。
更重要的是,他提出的這個開創性理論,將挑戰整個物理界的權威。
所以毫無懸念地,沒有一家學術期刊願意接受他的論文。

儘管審稿人沒辦法對這篇論文挑出任何的錯誤和毛病。
但他們僅憑“荒謬”二字就將帕克拒之門外,“我不知道論文錯在哪兒,但你肯定是錯的”。
帕克可嚥不下這口氣,“你倒是給我揪出一點錯來”,“我用的是牛頓的公式,牛頓是對的,帕克就是對的!”

走投無路,他還主動上門找到了《天體物理學報》(Astrophysical Journal)的主編錢德拉塞卡教授。
在他手裡,能否發論文只是點頭與搖頭的區別。
事實上,錢德拉塞卡本人也覺得這套理論跑偏了。
但從帕克身上,他卻彷彿看到了自己的過去。
因為錢德拉塞卡自己的成果也一直被權威抨擊、打壓和漠視。
他原本是在英國做研究,24歲就提出了諾獎級的理論“錢德拉塞卡極限”。
但實在無法忍受英國皇家學會專家們的傲慢與打壓,他才會來到美國重新振作。
即使不認同帕克的內容,但他絕對不允許悲劇再次發生。

所以,身為主編他決定給帕克一次機會,捍衛每一個不受待見的理論。
1958年,帕克的開創性論文才有機會公諸於世。
雖然帕克的論文在學術界激不起一絲水花,但他總是一副胸有成竹的模樣。
因為他早就料到,不出幾年就能獲得決定性證據了。
實踐是檢驗真理的唯一標準。
很快,那些曾嘲諷或批評帕克的人就被打臉了。

得益於美蘇冷戰時期的太空競賽,各種新式的衛星被打造出來,能探索到更深更遠的太空。
就在論文正式發表的一年後,蘇聯的Luna 1就在太空中探測到持續的太陽風粒子。
雖然沒有測到粒子流的速度,但也算是個好開端。
在這之後,隨著探測衛星的不斷深入,好消息也不斷傳來。

1962年,美國的Mariner 2探測到太陽釋放的高速帶電離子流,速度在400到700公里每秒間變化。
那時,所有人都不得不相信帕克的神預言:太陽大氣是動態的,太陽風真的充滿了整個太陽系。
真理也許遲到,但絕不會缺席。
40歲,帕克便評上了美國國家科學院院士,各種獎項緊跟其後。
現在人類的有關太陽的研究成果,都與他的貢獻密切相關。
而當初幫助帕克的貴人錢德拉塞卡,也終憑當初的成果於1983年獲得了諾獎的認可,一洗屈辱。

當然,帕克的理論只算拋磚引玉,關於太陽還有許多謎題尚未有定論。
例如,為什麼外部的日冕的溫度(200萬℃)會比內部光球層(5500℃)熱那麼多?
一般來說,距離熱源越遠溫度越低才對,這是個未解之謎。
其次,太陽風具體是通過怎樣的物理過程才加速到超音速狀態的?

這些都是困擾了科學家數十年的難題,各種理論爭論不休。
此次的帕克號,正是帶著各種疑問奔向太陽。
帕克項目已經醞釀了近60年,隨著相關技術的成熟才得以成型。
其中最重要的一項,自然是隔熱技術。

帕克號隔熱罩呈三明治結構,兩層碳-碳復合材料夾著一層11.4釐米厚的碳泡沫。
而最外層則是白色的陶瓷塗層,可以反射絕大多數來自太陽的熱。
可不能小瞧這薄薄一層隔熱罩。
雖然面對的是1370℃的高溫,但躲在隔熱罩後面的探測器溫度只有29℃。

這項探測計劃預計結束時間為2025年6月。
在7年任務中,探測器的目標設定在穿越日冕24次。
真金不怕洪爐火,帕克號將孤獨地飛行,開啟探索炙熱的太陽旅途。
它會像當年帕克本人一樣,在高壓一心追尋真理。
現在,帕克已經見證了以自己名字命名的太陽探測器發射。
祝願帕克爺爺健康長壽,在未來與全人類共同見證太陽的謎底!
