速度达163公里每秒向太阳飞奔的帕克探测器为何没被高温融解

发布时间：2023-09-25 10:00:33 所属栏目：外闻来源：互联网

导读： 　　太空中的探测仪器在一次新的旅程中创造出了自己的新纪录，进一步探索了这个神秘的领域。这个NASA首次以在世人物的名字作为正式名称的探测器，正是派克太阳探测器（也被译作帕克太阳探测

　　太空中的探测仪器在一次新的旅程中创造出了自己的新纪录，进一步探索了这个神秘的领域。这个NASA首次以在世人物的名字作为正式名称的探测器，正是派克太阳探测器（也被译作帕克太阳探测器）。

　　与其他知名的人造探测器不同，帕克探测器的任务并不是探索月球，也不是奔着能飞多远而努力，帕克探测器主要的任务是探测太阳。今年6月，帕克完成了第16次绕太阳飞行。

　　今年地球的平均气温特别高，多地气温都超过了40°C，就连最热一天的记录都被连续刷新。太阳是地球最主要的能量来源，这颗巨大的恒星，其表面温度可以达到5778 K，也就是5505 °C。

　　用小小的人造探测器去探索太阳系唯一的恒星——太阳，这真的可行吗？太阳表面温度那么高，它不会在靠近太阳的时候被高温融化吗？

　　其实，人类想发射人造探测器探索太阳，这个愿望从20世纪就已经有了雏形，而帕克探测器的概念则源自20世纪90年代的太阳轨道器构想。

　　一开始，科学家希望探测器可以借助木星的力量，进入绕极轨道。这种做法不仅可以保证探测器的轨道方向垂直于太阳赤道面，从而收集太阳极区的数据。

　　然而，探测器如此接近太阳极区，那么探测器将会受到太阳辐射极端变化的影响，这会让探测器的工作环境和要求变得困难，而且也增加了制造成本。因此，太阳探测器的计划在上个世纪只停留在了概念层面。

　　进入2011年，太阳探测器的研发迎来转机。在重新调整了任务方向后，NASA花了15亿美元，造出了这个备受瞩目的太阳探测器。

　　NASA用提出“太阳风”这个术语的天文物理学家尤金·帕克的名字命名探测器，这是人类第一艘飞入太阳外日冕的航天器，也是NASA第一次用在世人物的名字作为正式名称的探测器。可以说，从诞生之日开始，帕克探测器就走上了创造记录的“开挂”之旅。

　　回到问题，帕克探测器会被太阳的高温融化吗？答案是，他不会。

　　第一大法宝是太阳盾。为了探测太阳，帕克探测器必须离太阳非常近。当它出现在自己轨道上的近日点时，帕克探测器将受到650 kW/的太阳辐射，这些太阳辐射也就是太阳散发出来的能量，包括极端的高温和大量的辐射。

　　如此强的太阳辐射，几乎是地球轨道的475倍，为了保证帕克探测器可以安然无恙，研究人员为它打造了太阳盾。这个特殊的盾牌，使用的材料是强化碳复合材料。

　　这面盾牌被设计成六角形，研究人员小心地把太阳盾放置在朝向太阳的那一侧，在盾牌的保护下，帕克探测器可以承受1370 °C的高温。帕克探测器并不需要降落至太阳表面，太阳盾的存在，完全能够保证探测器的飞行安全。

　　第二大法宝是光感应器和反应轮。在太阳盾的阴影处，“藏”着帕克探测器携带的科学仪器和系统，这些精密的仪器必须在太阳盾的阴影中才能安全运行，一旦失去盾牌的保护，仪器将在几十秒内就被高温和辐射损坏。

　　所以，我们的帕克探测器必须学会自己有意识地保护自己，也就是说要自始至终地使太阳盾一直位于太阳探测器和一片漆黑的太阳的中间，就必须让探测器自己“动”起来。

　　研究人员为帕克探测器装备了4个光感应器，以及与之相匹配的反应轮。当光感应器检测到阳光时，反应轮就会带着太阳盾迅速移动，保护仪器始终掩藏在阴影之中。

　　第三大法宝是太阳电池板。既然帕克探测器是要飞向太阳的，研究人员灵机一动，想到了一个既能解决动力问题，还能保证动力来源的办法——利用太阳。

　　听起来有点云里雾里，其实这种技术在地球上都十分常见，帕克探测器的动力来源就是太阳能。在探测器上，研究人员设计了太阳电池板（光伏阵列），当探测器在轨道上飞行时，就能利用太阳的辐射，为自己提供动力。

　　拥有了三大法宝的帕克探测器，在2018年8月12日时成功发射升空。2021年12月14日，帕克探测器已经飞越了太阳的高层大气——日冕，对那里的粒子和磁场进行了采样，这是人类历史上第一次有航天器接触到太阳。

　　NASA宣布，帕克探测器穿越了1298°C的高温和比地球上强500倍的辐射，在距离太阳核心仅12874752公里处成功穿越太阳大气层——日冕，并朝着日冕深处进发。这是帕克探测器创下的又一个纪录。

　　帕克探测器不仅是人类历史上第一个飞入太阳日冕的探测器，同时，也是人类目前为止拥有的飞行速度最快的探测器。

　　人类发射探测器探索太空的历史已经有几十年，为什么偏偏只有探索太阳的探测器可以飞那么快？

　　2021 年 11 月 21 日帕克探测器在接近太阳时，其时速已经达到了586864公里每小时，在这一天，帕克探测器就已经成为了既是距离太阳最近的探测器，也是有史以来最快的人造物体。

　　在这之后，帕克探测器的速度还将继续加速，在它距离太阳表面690万公里时，探测器的速度超过了690000公里每小时，这个速度是光速的0.064%。

　　帕克探测器之所以能飞得如此之快，和它的运行轨道有着密不可分的关系。在进行任务时，帕克探测器多次利用金星的重力助推，以此缩短与太阳的距离。

　　为了避免探测器在近日点停留的时间过长，防止巨大的太阳辐射持续对帕克探测器产生持续影响，探测器轨道的近日点必须少，而且在经过时，速度越快越好。

　　按照物理学的规律，在接近近日点时，处于轨道上的帕克探测器就会加速，而在远离近日点时，速度则会下降。在多重因素，特别是金星引力的影响下，帕克探测器成了目前速度最快的人造问题，而探测器也将这项记录，放进自己创造的诸多纪录中。

　　帕克探测器的存在并不是为了创造记录，它的任务主要有三个：

　　追踪加热日冕与加速太阳风的能量流动；确定太阳风源头的太阳磁场有何动力学结构；确地传输和加速高能粒子的机制。

　　为了实现这些任务，研究人员为探测器搭载了4个仪器套件，目的就是为了研究磁场、等离子体和高能粒子，并对太阳风进行成像。

　　在2021年，帕克探测器第一次飞入日冕时，它就传回了日冕的照片。照片显示，日冕中上排的流线是向上移动的，下排的流线则是倾斜向下的。

　　到目前为止，人们只能从远处看到日冕流，而帕克探测器的存在，不仅让人类近距离研究日冕流成为可能，还传回了日冕流的珍贵照片。

　　2023年6月7日，帕克探测器的任务团队对其进行了一次小型航向修正，而今年8月21日时，帕克探测器将第六次飞越金星。这是帕克探测器执行主要任务期间，七次飞越金星中的第六次。

　　这一次，帕克探测器利用金星的引力收紧了自己环绕太阳的飞行轨道，并在距离太阳表面7242048公里的地方建立了一个未来的近日点。随着太阳越来越活跃，这个近日点的存在，对未来研究人员学习更多的太阳物理学就显得尤为重要。研究人员表示，他们希望通过观察这个新近日点，能够了解太阳的演化历史，以及太阳活动的规律。

（编辑：云计算网_汕头站长网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!