如果我们有机会靠近太阳,甚至去“触摸”太阳,将是怎样一种“让人沸腾”的体验呢?北京时间2018年8月11日15时33分,一位勇士——
帕克号探测器
启程去感受来自太阳的炙烤。
飞往太阳的探测器——帕克号。
图片来源:NASA
去吧,帕克号!
帕克号探测器是NASA
(美国国家航空航天局
)
第一次使用在世的人物命名的探测器
。它来源于一位长寿的天体物理学家
尤金·帕克
(Eugene Parker, 1927-)。
尤金·帕克提出了超音速太阳风理论,并预测出了帕克螺旋形的太阳磁场,对太阳、太阳风和太阳能量的理论做出了杰出贡献。图片来源:Janandd/Wikipedia
为了能够顺利“触吻”太阳,帕克需要放慢速度,借助金星的引力,减速进入环绕太阳更近的轨道。
帕克号的一生中将
进行7次金星飞掠
,用
引力弹弓
的方式降低自己的速度和轨道。
为了达成“
史上最靠近太阳
”的成就,工程师们选用了项目成立时美国运载能力最强的德尔塔4重型火箭来实现足够的减速。(点击
回顾:
最强弹弓,射穿半个太阳系!
)
引力弹弓又称重力助推,
利用
行星
或其他
天体(灰色大球)
的相对运动和
引力
改变
飞行器(蓝色小球)
的
轨道
和
速度(该图示意减速过程)。图片来源:Y tambe/Wikipedia
当最靠近太阳的时候,帕克号将成为
有史以来速度最快的人造设备
,预计其近日点时最快的速度将高达
200km/s
,
相当于只用一秒钟就可以从上海抵达杭州
。
帕克号飞向太阳的轨道(红色),蓝色为地球、金星、实行的轨道。图片来源:NASA
这一次的帕克号,离太阳表面最近的距离将减小到620万千米,是地球距离太阳最近距离的1/21,甚至已经进入了太阳的最外层——
日冕层
的高度了。
想和太阳“亲密接触”可不是件容易的事儿。 帕克号的“探日之旅”需要面对两个前所未有的巨大挑战。
帕克号“轻触”太阳的假想图。图片来源:NASA
首先是温度的考验
。
根据科学家们的事前推算和估计,在近日点的时候,探测器朝向太阳一侧的外表面的温度最高可达
1400℃
,即便像钢和铜这些金属在这一温度下都会变得和水一样柔弱。
如何
散热和隔热
,是帕克号面临的头等考验。
帕克号所需要面对的是1400℃的炙烤。图片来源:pixabay
为了保护帕克号,科学家们在它朝向太阳的一侧使用了厚达11.4cm的
碳基复合隔热材料
,还使用了
加压的高纯净水
进行冷却降温。
为防止帕克号被“烤熟”,它并不会长期待在特别接近太阳的位置,而是定期绕到大约在金星轨道的位置。
其次是来自太阳的各类辐射。
太阳的日冕层无时不刻都在“刮着”带着
高辐射的太阳风
。帕克号将深入太阳风的发源地探访太阳风的秘密,同时也将经受比之前所有的探测器更高能的辐射考验。
因为有地球磁场的保护,大多数吹向地球的太阳风或者其他高能粒子都被地球磁场带歪了,很难到达地面。
一些跑偏的高能粒子会和高层大气层摩擦,制造出奇幻绚烂的极光。
图片来源:NASA
而帕克号却将会
直接暴露在日冕层高能的太阳风
之中,那里的辐射将有可能会对探测器的电路造成不可逆转的损坏。
太阳还会时不时“
闹情绪
”,产生日珥、太阳耀斑、日冕物质抛射等多种剧烈的能量爆发,这些爆发会在极短时间内释放巨大的能量,产生比平时更剧烈的太阳风。
科学家们为此给帕克号使用了
耐辐射等级更高的芯片
,但它仍将面临巨大的挑战。