Astronomy 版 (精华区)

美国当地时间2001年8月8日,被5次推迟发射的美国航空航天局太阳探测器“起源”
号，终于在一片阴霾中点火发射了。在佛罗里达州卡纳维拉尔角的发射场，它搭载
在德尔塔(Delta)火箭的头部，开始了为期3年的太空旅程。 

起源号这次的目的是“把一小块太阳取回来”(capture a piece of the Sun)，在
美国航空航天局的主页上，就是这么赫然写着的。实际上，它将飞到太阳与地球之
间的一个固定点，在那里逗留2年时间，采集太阳风甩出的粒子等微观粒子，最后
返回地球。既然太阳风甩出的粒子本来就来自太阳，说是太阳的一小块也不为过。
那么，这次耗资2.59亿美元的探测计划，要取回的这一小块太阳有多大呢？10到
20微克，大约相当于几粒盐的重量！ 

这些如此细小的粒子，真的值得我们用如此天价的成本去获取？ 

要了解个中缘由，得从太阳说起。十多年前，人们就已经逐渐认识到，研究太阳对
于人类意义十分重大。首先，太阳是从地球上唯一能看到视面的恒星。要了解恒星
的内部结构及各种现象，只能从太阳着手。太阳是人类了解恒星的唯一途径。其次
，长期研究表明，太阳对地球的环境和人类活动有重要影响。太阳除了不断供给地
球大量的光和热，维持地球上的生命活动外，还能影响到地球的气候变化。新的研
究表明，太阳的甚至可能是诱发地震的原因之一。 

太阳活动剧烈时，会产生诸如爆发的现象（如耀斑），爆发产生的强烈紫外线，X
射线带电粒子流和射电波，会导致短波通讯中断，破坏空间技术系统及飞行器，甚
至破坏地面的电力传输系统。可以说，太阳的活动与人类的活动息息相关。太阳也
成为日益重要的研究课题。 

对太阳进行研究，虽然在地面上就可以进行，但有些项目（比如太阳风）的研究却
要求我们必需飞离地球，到外层空间去。究其原因，原来地球存在着磁场，磁场形
成了一个无形却十分有效的保护层，将太阳风阻挡在距地球表面10公里以上的高空
。太阳风只能在地球的高空中呼啸而过。如果不是有磁场的存在，高速的太阳风以
及耀斑、太阳风暴等爆发型的活动产生的大量的紫外线、X射线和带电粒子流，会
穿过大气层，将生物扼杀于无形。磁场一方面保护了地球上的生物，另一方面也让
人类无法在地球表面上采集到太阳风的粒子。因此，只能发射探测器到太空中去采
集。这也是欧美等发达国家不断发射太阳探测器的原因。 

其实，“起源”号只是美国航空航天局和欧洲航天局在过去10年里进行的一系列太
阳探测行动之一。从1990年起，已经发射的“尤利西斯”号、“太阳观察者”号（
Solar and Heliospheric Observatory）、“高级成分探测者”号（Advanced 
Composition Explorer）和“太阳风探测者”号（Wind），都是以太阳为研究对象
的探测器。 

天文学家对太阳风感兴趣，是因为太阳风是从太阳表面散发出的带电粒子流，它由
太阳的日冕层不断向行星际空间抛射，温度和速度都非常高，但却很稀薄。科学家
们相信，由于太阳风来自太阳外层空间，其中的气体组成成分在太阳系于50亿年前
形成后从未改变。因此，通过对太阳风的采样分析，将得到比较精确的太阳系平均
化学组成，为目前太阳系天体成份多样性的成因提供线索，进一步揭示太阳系的起
源。这就是探测器命名为“起源”号的原因。 

“起源”号这次采集太阳风，本来飞到10多公里以上的高空就可以了，为什么非要
将停留的地点选在百万公里外呢？原来，太阳风极其稀薄，采集地点应该尽量靠近
太阳。当然，也不能过分靠近太阳，否则仪器设备无法抵挡太阳的高温和辐射。那
么究竟选在哪儿最好呢？ 

太阳和地球之间，任何物体将受到两者的引力影响。在地球和太阳的连线上有一个
奇妙的点，天文上称为拉格朗日点（L1），这个点距地球大约150万公里，距太阳
则有1.48亿公里。在这一点上，太阳的引力和地球的引力正好大小相等，方向相反
，相当于处在零受力的状态。要长时间停留在这个位置，飞船将不花费任何“力气
”。“起源”号选择这样的位置“停泊”，其携带的燃料只须满足调控位置和姿态
及返回地球，就可以达到目的。如果不在这个位置上，探测器必须为克服引力影响
而专门给探测器安装强力的推进引擎和大量燃料。这将大大增加了探测器本身的重
量和成本，也使发射的成本剧增。 

有趣的是，在这个最佳位置上，“起源”号将不是孤独的，因为前面提到的3个太
阳探测器--太阳观察者、高级成分探测者和太阳风探测者，它们已经早就“守”在
那儿了。 

由于地球是绕太阳运转的，停留在这个点上的探测器（包括“起源”号）并不是静
止不动的。与地球一样，它们每365天绕太阳一周，这样才能时刻保持在地球和太
阳的连线上。 

这次“起源”号的探测与以往所不同的是，以前的探测器都停留在外层空间，将获
得的信息用无线电传回。而“起源”号将把这些粒子带回地球。这也是继阿波罗登
月飞船后第二次将太阳的样本带回地球。当时的太阳样本是由飞船在地球和月球间
飞行时采集到的。但由于当时的技术限制，使用的采集器竟是飞船表面的一块锡箔
。锡箔上的杂质使研究者难以分辨样本究竟来自太阳还是锡箔本身。 

这次则完全不同，美国航空航天局的发言人称，“起源”号探测器的收集设备特别
纯净。这种科技是近10年内才发展出来的。因此，当来自太阳风的粒子附着在收集
器上时，我们就可以干净彻底地分离出太阳物质。 

另外，由于传统的着陆方式可能会损坏这些脆弱的样本，“起源”号探测器2004年
9月份返回时，美国航空和航天局计划用直升飞机在空中直接将该探测器回收。虽
然“起源”号返回时会打开降落伞，减缓了下降的速度，但用直升飞机直接回收，
尚有相当难度，目前，美国航空和航天局正加紧安排这方面的模拟训练，以确保万
无一失。 

这些被带回的粒子中的一部分将在休斯敦约翰逊航天中心的特殊实验室内被分析，
其余的将被密闭保存起来，等科技有了长足进步以后再作更深入的研究。