今年夏天美国宇航局将发射帕克探测器到离太阳更近的的地方,它将深入到太阳大气层,比之前的任何探测任务都更接近太阳。如果地球位于1米码尺的一端,而太阳位于另一端,那么帕克太阳探测器就相当于在距离太阳表面约0.1米的位置。

帕克太阳探测器将对于太阳日冕的区域提供前所未有的观测结果,是什么驱动了大范围的粒子、能量和热量的广泛分布,并且向远超过海王星的太阳系中投掷粒子。日冕里面当然也是难以想象的热,帕克太阳探测器将穿过温度超过一百万华氏度的物质,同时受到强烈的阳光照射。

那么太阳探测器难道不会被烤化吗?

帕克太阳能探测器设计时,就考虑了承受探测任务的极端条件和温度波动。关键在于其定制隔热罩和自动系统,有助于保护任务免受太阳强光的热辐射,但确实允许日冕物质“触摸”航天器。

保持航天器及其仪器安全的一个关键是理解热量与温度的概念。与直觉相反,高温并不是我们理解的就一定会加热其他物体。

在太空中温度可以是几千度,然而却未必给予特定物体显著热量或感觉很热。为什么?温度可以衡量粒子移动的速度,而热量衡量粒子传输的总能量。颗粒可能快速移动(这就是高温),但如果它们很少,它们将不会传递太多能量(低热)。由于空间中大部分是空的,因此能够把能量传递给航天器的粒子数量并不多

这意味着,当帕克太阳能探测器穿过温度为数百万度的空间时,朝向太阳的隔热罩表面将仅被加热到大约1,400摄氏度。

当然1400摄氏度仍然非常热。相比之下,火山喷发的熔岩可以在700至1,200摄氏度之间。为了承受这种热量,派克太阳能探测器使用热保护系统进行热屏蔽,系统的直径为2.4米,11.5厘米厚。别小看这个厚度并不大的配置,在热屏蔽的内侧,航天器的机身将会保持在舒适的30摄氏度。

热保护系统由约翰霍普金斯应用物理实验室设计,它们将采用夹在两块碳板之间的碳复合泡沫。采用了这种轻质隔热材料的碳板最后将在朝阳面板上涂上白色陶瓷漆,以尽可能多地反射热量。经过测试,热保护系统可承受高达1,650 C的温度,它足以对付太阳辐射的任何热量,几乎可以保证所有仪器的安全。

另外在隔热罩外的太阳能探测杯,杯子本身由钛 - 钼 - 钼合金片制成,钼合金的熔点约为2,349摄氏度。为太阳探测杯产生电场的芯片由钨制成,这种金属的熔点最高为3,422摄氏度。而电缆布线采用了抗高温的铌制成电线,蓝宝石水晶管作为线管。

帕克太阳探测器将会在它的七年探测任务实施期间,环绕太阳飞行24次。在每次接近太阳的过程中,它将对太阳风进行采样,研究太阳的日冕。这项前所未有的太阳近距离观测,其中拥有大量的创新技术,现在我们知道它将会一直保持凉爽的温度,而不必担心烤化!

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