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人類即將摸到太陽!NASA發射逆天探測器:時速69萬公里能扛極限高溫!

原標題:人類即將摸到太陽!NASA發射逆天探測器:時速69萬公里能扛極限高溫!


就在今天下午,我們又再次見證了人類歷史性的一幕...


北京時間8月11日15:31,人類歷史上第一艘真正「飛向」太陽的探測器「帕克號」(Parker Solar Probe),成功發射升空...



成功發射後,帕克號將接持續飛行7年。如無意外,2024年,「人類之手」將伸到距離太陽616萬公里的地方——太陽大氣最外面的日冕層。


這是人類第一次和太陽的親密接觸,幾乎就要捋到太陽公公的鬍鬚。



要知道,地球到太陽的平均距離是14960萬公里,而目前已知和太陽距離最近的行星為水星,到太陽的平均距離為5790 萬公里。



水星經過太陽▲


人類曾多次飛向太空,也曾多次向太陽發射觀測衛星,但從來距離太陽這麼近過。


「聽起來不是很接近,但如果你把地球和太陽的距離比作1米,那麼帕克和太陽的距離僅為4厘米。」(參與帕克項目的科學家尼基·福克斯博士。)


但這一刻對於人類探索太空意義有多重大,也意味著這個歷史壯舉有多困難。帕克號探測器發射前夕,NASA就曾科普過,要飛向太陽,實在是太困難了(It"s Surprisingly Hard to Go to the Sun)。


戳視頻共同見證歷史性的一刻~

帕克不怕熱嗎?它不會被融化嗎?


這麼熱,就不能晚上去嗎?


作為太陽系最神秘的研究對象之一,拋開各種劇烈並帶有毀滅性的太陽活動不說。超級高溫是現階段航天器難以靠近太陽的大難題,在帕克靠近太陽的行程中,真正的挑戰是要防止被燒毀。


要知道,距離太陽核心最遠的日冕層,是整個太陽溫度最高的所在,溫度最高可以達到100萬°C~200萬°C。



為了克服這個難以想像的溫度,NASA的科學家們給帕克穿上了一層直徑有2.4米,重量約73千克的超大號「隔熱服」——探測器隔熱罩,作為帕克的熱保護系統。



這層隔熱罩由兩塊過熱碳 - 碳複合材料(一種新研究的超級耐高溫材料)製成,結合11厘米厚的泡沫碳夾層(空氣含量為97%)。隔熱罩最外面噴塗了特製白色塗層,可以儘可能多地反射太陽能量。


有了這層隔熱罩的保護,帕克在最接近太陽的地方,隔熱罩的溫度將達到近1377℃,而裡面的探測器則保持在較為舒適的29℃。


那麼問題來了,1377℃和100萬℃之間仍然相差甚遠,你還說帕克不會被融化?


這就不得不提到熱量和溫度的概念:太陽日冕層的溫度雖然很高,但熱量密度很低。雖然有百萬的高溫,但物體實際能感受到的溫度卻比這個數字低得多。


這個道理就像你把手放在烤箱里與把放在一盆開水中的區別,前者要比後者堅持的時間更長。(請不要輕易嘗試)(NASA)


同樣的道理,由於日冕層的「熱量空間」大部分是空的,相對僅有較少的熱量能夠傳遞給航天器。這意味著,當帕克穿過溫度為幾百萬攝氏度的日冕空間時,面向太陽的隔熱罩表面將僅被加熱到大約1400攝氏度,在帕克隔熱罩的承受範圍之內。(整個隔熱罩測試可承受溫度為1650℃)。



帕克的速度有多快?


解決了高溫,探測器的速度問題仍然是個難題。


太陽佔據整個太陽系的99.8%的質量,巨大的引力讓地球維持著107244公里/小時的公轉速度。


所有飛離地球的探測器都必須克服這個速度。根據NASA的數據,在所有飛離地球的航天器中,飛向太陽所需的能量比飛向火星多55倍。而想要飛向太陽到達日冕層,則需要將速度控制在大約85295公里/小時。


這個速度,差不多可以實現30秒穿梭北京-天津。

即便如此,帕克除了藉助美國三大系列之一的Delta IV 重型火箭,還需要藉助金星的引力來實現七次減速變軌,在環繞太陽24圈飛行之後,帕克逐漸接近太陽,並最終到達指定位置。



而在變軌變速完成探測任務之後,帕克將會以最高692018千米/小時的速度(有史以來飛行速度最快飛行器)沖入太陽焚毀。。。



帕克自2018年8月7日至2025年8月29日的軌跡▲


帕克探測器將為人類提供什麼?


在整個太陽系中,太陽是最為神秘難以探尋的星球之一,它一方面罩著太陽系各大行星,維持著星際平衡和秩序,給地球上的生命提供源源不斷的能量。另一方面,太陽卻又是個脾氣暴不好惹的傢伙,太陽耀斑、太陽風等各種規律難循的活動和現象,都會對地球的磁場、太空環境等產生重大影響。



太陽風概念示意圖▲


這次的發射計劃,被NASA命名為「帕克太陽探測器將為人類提供什麼」,主要目標是追蹤能量和熱量如何在太陽日冕中移動,並探索加速太陽風和太陽高能粒子的因素。

在飛行任務中,帕克將攜帶四個儀器套件,用於研究磁場、等離子體和高能粒子,並對太陽風進行成像。按照計劃,帕克號將在9月底第一次飛掠金星。


帕克之旅,人類的浪漫探索


而除了枯燥(深奧)的太空探索,值得一提的還有帕克的命名。


帕克探測器得名於美國天體物理學家尤金·帕克。1958年,帕克在美國《天體物理學雜誌》發表超聲速太陽風理論的論文,正式發現了太陽風的存在。



「這個發現從根本上改變了我們理解太陽、太陽風層和總體星際空間的方式。」 ——芝加哥大學研究創新國家實驗室副主任艾瑞克·伊薩克斯。


同年,美國成立了國家航空航天局,當時便把近距離探日作為目標任務之一。60年過去了,帕克計劃終於得行。



過去的半個多世紀里,人類從未停止對太陽的探索,僅美國國家航空航天局此前就已發射過十多個太陽探測器,但是從未深入到日冕層內部。至今,距太陽最近的一次飛行由美國國家航空航天局在1976年發射的太陽神2號探測器完成。當時太陽神2號以每小時24萬公里的時速在環日軌道上運行,距太陽表面約4300萬公里,以觀測太陽風以及日地間的宇宙射線。(國家航天局)


值得一提的是,今年4月27日之前,NASA同樣組織了「簽名上太陽」在線活動。最終,帕克發射當天,110萬人的名字被收錄在存儲卡內帶向太陽。



但最後的最後,對於帕克號來說,這次的發射雖然成功,但7年的時間太長了,卻仍然面臨著不小的外在危險,例如太空垃圾或者太空隕石撞擊等。


只能說,我們7年後見分曉,祝帕克好運~


本文由極果用戶大笑羊駝原創

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