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武穴籍天文學(xué)家劉煜:人類探測(cè)器以極限距離“觸摸太陽(yáng)”
2024年12月25日,科技刊物《封面新聞》發(fā)表署名文章,專訪西南交通大學(xué)天體物理中心學(xué)者劉煜,主題是:與太陽(yáng)親密接觸的極限距離是多少?劉煜教授告訴我們:目前的答案是610萬(wàn)公里。因?yàn)?2月24日,人類探測(cè)器“帕克”到達(dá)距離太陽(yáng)最近的位置,這也是人類歷史上第一次有物體如此之近地接觸太陽(yáng)。
610萬(wàn)公里的距離,“已經(jīng)算是很接觸太陽(yáng)‘皮膚’了?!薄叭绻雅量水?dāng)成一個(gè)溫度計(jì)、太陽(yáng)當(dāng)成一個(gè)發(fā)燒病人腦袋的話,這個(gè)溫度計(jì)距離他皮膚的尺度只有4個(gè)腦袋的距離。而地球距離太陽(yáng)有109個(gè)腦袋那么遠(yuǎn)?!辈┦可鷮?dǎo)師劉煜做了一個(gè)形象的比喻。這次飛越太陽(yáng)的歷史性時(shí)刻,將為人類帶來(lái)更深刻的對(duì)太陽(yáng)奧秘的理解,為未來(lái)太空探索和月球任務(wù)提供寶貴的科學(xué)數(shù)據(jù)。據(jù)報(bào)道,12月24日之后,帕克太陽(yáng)探測(cè)器將以每秒191公里的速度飛行,經(jīng)過(guò)幾天時(shí)間遠(yuǎn)離太陽(yáng)的干擾輻射,然后開始將數(shù)據(jù)傳回地球。
此次專訪,劉煜告訴我們:“過(guò)去,我們成功在月球、火星、金星等天體上實(shí)現(xiàn)了飛躍或著陸,但從未在恒星上實(shí)現(xiàn)。帕克探測(cè)器首次‘觸摸’到了恒星,這標(biāo)志著人類在科技、工程和探索上的巨大突破,也為解決太陽(yáng)活動(dòng)問(wèn)題、災(zāi)害性空間天氣預(yù)警提供了全新的視角。” 在接近太陽(yáng)的過(guò)程中,帕克面臨的是幾千到上百萬(wàn)攝氏度的高溫、輻射,以及與地球“失聯(lián)”。為了避免帕克被太陽(yáng)燒掉,科學(xué)家們給它“穿上”了一件直徑約2.4米、厚度達(dá)11.4厘米的“外衣”。這種創(chuàng)新性的熱防護(hù)系統(tǒng)(TPS),以碳復(fù)合材料制造,可以承受超過(guò)1400攝氏度的高溫?!?400度接近鐵的熔點(diǎn),足以熔化大部分金屬,對(duì)大多數(shù)材料構(gòu)成威脅?!眲㈧辖榻B,但是這種碳復(fù)合材料“耐高溫,密度小,是目前所知唯一一種到2500℃強(qiáng)度不降低的材料。它最大的特點(diǎn)是強(qiáng)度隨溫度的升高不降反升。在碳復(fù)合材料外還有一層白色氧化鋁薄膜,能夠反射掉大部分太陽(yáng)輻射,少數(shù)透過(guò)的輻射由碳復(fù)合材料吸收。”
▲ 人類探測(cè)器
如果要與地球通訊,則需要運(yùn)行到遠(yuǎn)日端。在日冕中進(jìn)行科學(xué)探測(cè)時(shí),帕克只能向地球發(fā)出“我很好,還在工作”這樣非常有限的信息,也聽不到地面對(duì)它的指令。很多時(shí)候,它都只能孤身一人承受著來(lái)自太陽(yáng)的炙熱輻射,“探索恒星的路還長(zhǎng),只一顆距離我們最近的太陽(yáng)尚有太多問(wèn)題未解決,如太陽(yáng)磁場(chǎng)的起源、太陽(yáng)活動(dòng)的起源、日冕加熱問(wèn)題等,更別說(shuō)太陽(yáng)系外無(wú)數(shù)的恒星、巨星、矮星,還有雙星系統(tǒng)、三星系統(tǒng)等等。”聽到帕克探測(cè)器“觸摸太陽(yáng)”的消息后,太陽(yáng)物理學(xué)界是興奮的,“這次抵達(dá)610萬(wàn)公里的距離尺度,是人類探測(cè)器距離太陽(yáng)表面最近的一瞬間,值得慶賀。不過(guò)仍然還是太遠(yuǎn),不過(guò)癮,希望以后中國(guó)探測(cè)器能到100萬(wàn)公里以內(nèi)那就是更大的突破了。”劉煜很是激動(dòng),“這需要進(jìn)一步提高多個(gè)關(guān)鍵技術(shù),如輕質(zhì)耐高溫材料的研究、深空數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等。”劉煜,武穴中學(xué)1992屆畢業(yè)生,先后于北京師范大學(xué)獲得天文學(xué)學(xué)士學(xué)位與天體物理碩士學(xué)位,2002年于中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)獲得博士學(xué)位,2003-2005年在日本京都大學(xué)開展太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)研究,2005-2008年在美國(guó)夏威夷大學(xué)開展日冕磁場(chǎng)測(cè)量研究,2008-2022年在中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)先后擔(dān)任撫仙湖太陽(yáng)觀測(cè)基地主任科學(xué)家、選址與日冕觀測(cè)團(tuán)組負(fù)責(zé)人,2022年中期調(diào)入西南交通大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院擔(dān)任博士生導(dǎo)師并繼續(xù)推進(jìn)我國(guó)稻城天文大科學(xué)集群建設(shè)。
主要研究領(lǐng)域是天體物理與天文大科學(xué)裝置。目前團(tuán)隊(duì)正開展日冕觀測(cè)與爆發(fā)活動(dòng)研究,運(yùn)行有麗江日冕觀測(cè)站和稻城聯(lián)合天文臺(tái),努力發(fā)展下一代大型日冕儀,解決天體物理中關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。同時(shí)積極推進(jìn)川西稻城高海拔國(guó)際一流臺(tái)址建設(shè),參與臨近空間與太陽(yáng)抵近探測(cè)等前沿領(lǐng)域合作研究。多次榮獲省部級(jí)自然科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)。入選國(guó)家高層次科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、中國(guó)科學(xué)院海外引進(jìn)杰出人才、四川省和云南省科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才等稱號(hào)。主持國(guó)家自然科學(xué)基金、省部級(jí)科研項(xiàng)目30余項(xiàng),發(fā)表了學(xué)術(shù)論文百余篇,多篇已成為本領(lǐng)域一流高引用論文。
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