遭遇1400攝氏度高溫，接觸太陽(yáng)日冕，帕克探測(cè)器有何黑科技？

帕克太陽(yáng)探測(cè)器是美國(guó)于2018年發(fā)射的一架太空探測(cè)器，它的首要太空任務(wù)是研究太陽(yáng)的日冕，并解開(kāi)日冕謎題。該航天器配備了尖端科學(xué)儀器，用于收集有關(guān)太陽(yáng)風(fēng)和太陽(yáng)磁場(chǎng)的數(shù)據(jù)，它在距離太陽(yáng)表面640萬(wàn)公里的地方經(jīng)過(guò)，在那里它會(huì)遇到超過(guò)1400攝氏度的高溫。

最接近太陽(yáng)的人造探測(cè)器

帕克太陽(yáng)探測(cè)器是人類(lèi)歷史上首個(gè)直接飛越太陽(yáng)大氣層外層的探測(cè)器，目的是揭開(kāi)太陽(yáng)外大氣層，也就是日冕的許多謎題，另外還將探索太陽(yáng)風(fēng)、日冕物質(zhì)加熱和高能粒子加速等關(guān)鍵問(wèn)題。

為了抵御極端的溫度和輻射，該探測(cè)器配備了先進(jìn)的熱防護(hù)盾，可以承受高達(dá)約1370攝氏度的太陽(yáng)輻射。它使用了多項(xiàng)儀器和傳感器，包括太陽(yáng)探測(cè)器、太陽(yáng)日冕成像儀、太陽(yáng)粒子能量計(jì)等，來(lái)獲取太陽(yáng)的圖像和數(shù)據(jù)。

探測(cè)器的軌道設(shè)計(jì)也非常獨(dú)特，因?yàn)榭紤]到它會(huì)經(jīng)過(guò)名為日冕加熱傳導(dǎo)區(qū)的區(qū)域，也就是太陽(yáng)大氣層的一部分，所以探測(cè)器將在離太陽(yáng)表面僅約6百萬(wàn)公里的位置進(jìn)行探測(cè)，這比地球和太陽(yáng)之間的距離還要近。這將使它成為迄今為止最接近太陽(yáng)的人造探測(cè)器。

帕克太陽(yáng)探測(cè)器的主要目標(biāo)是增進(jìn)人類(lèi)對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)和日冕加熱的理解，以及解釋太陽(yáng)風(fēng)和太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球和太陽(yáng)系的影響�？茖W(xué)家們?nèi)绻�能夠更好地預(yù)測(cè)太陽(yáng)風(fēng)暴和日冕物質(zhì)拋射，就能夠提高對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)的預(yù)警和防范能力。

關(guān)于日冕的謎題

日冕加熱是指太陽(yáng)大氣層中的一種現(xiàn)象，具體來(lái)說(shuō)，它使太陽(yáng)的外層大氣層的溫度比太陽(yáng)表面更高。太陽(yáng)表面的溫度約為5500攝氏度，而外層大氣層，即日冕層的溫度卻高達(dá)數(shù)百萬(wàn)度，這是一個(gè)非常反常的現(xiàn)象。

科學(xué)家們一直對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行研究，并提出了一些理論。其中一個(gè)主要的理論是磁場(chǎng)重聯(lián)，該理論認(rèn)為太陽(yáng)的日冕和表面都有強(qiáng)大的磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)線相互碰撞或重新連接時(shí)，能量釋放愈發(fā)強(qiáng)烈，從而使日冕受到強(qiáng)烈地加熱。這就像兩根橡皮筋纏繞在一起，突然解開(kāi)時(shí)所產(chǎn)生的巨大彈力。

日冕加熱不僅僅是太陽(yáng)的內(nèi)部現(xiàn)象，它對(duì)地球和整個(gè)太陽(yáng)系都會(huì)產(chǎn)生重要影響。一方面，日冕溫度升高所以會(huì)產(chǎn)生太陽(yáng)風(fēng)，太陽(yáng)風(fēng)可以被簡(jiǎn)單理解為帶電粒子的流動(dòng)，其產(chǎn)生的輻射對(duì)地球電離層和衛(wèi)星有很大影響。另一方面，日冕物質(zhì)拋射也與日冕加熱有關(guān)。

物質(zhì)拋射則是日冕產(chǎn)生的物質(zhì)噴發(fā)，也會(huì)釋放出大量的帶電粒子和磁場(chǎng)，對(duì)地球磁場(chǎng)和通信系統(tǒng)等造成干擾。因此，如果能夠研究透徹日冕和日冕加熱的原理，并抓住其規(guī)律，就能夠避免很多地球上的不必要損失。

帕克探測(cè)器搭載了什么黑科技？

帕克太陽(yáng)探測(cè)器在2021年4月第八次飛越太陽(yáng)時(shí)俯沖進(jìn)入了太陽(yáng)的日冕，成為人類(lèi)歷史上第一個(gè)“接觸”太陽(yáng)的航天器。該探測(cè)器將在其7年的飛行周期內(nèi)完成24圈太陽(yáng)軌道運(yùn)行，并將要比任何一架人類(lèi)發(fā)射過(guò)的探測(cè)器靠近太陽(yáng)。

要完成這個(gè)“不可能”的任務(wù)，首先探測(cè)器需要極高的速度，在第10次近距離飛越太陽(yáng)時(shí)，強(qiáng)大的太陽(yáng)引力將探測(cè)器加速到每秒163公里的最高速度，這相當(dāng)于每小時(shí)58.6萬(wàn)公里，這比以往任何人類(lèi)探測(cè)器都快。

據(jù)稱，在最接近太陽(yáng)的時(shí)候，探測(cè)器將達(dá)到約每小時(shí)70萬(wàn)公里的速度。其次，如果沒(méi)有一系列金星飛越輔助，探測(cè)器不可能繞太陽(yáng)俯沖。在其整個(gè)飛行周期中，探測(cè)器將使用七次金星飛越來(lái)逐漸縮小其圍繞太陽(yáng)的軌道。

因?yàn)榻鹦琴|(zhì)量較大，通過(guò)接近金星進(jìn)行飛躍可以利用其引力來(lái)改變航天器的速度和軌道。換句話說(shuō)就是，航天器在接近金星時(shí)受到引力的吸引，然后可以以更高的速度離開(kāi)金星，這使得它可以進(jìn)一步前往其他目標(biāo)。金星飛躍在太空探測(cè)任務(wù)中被廣泛應(yīng)用，以節(jié)約燃料并提高任務(wù)效率。

最后就是帕克探測(cè)器有著很強(qiáng)的抵抗高溫的能力，當(dāng)探測(cè)器最接近太陽(yáng)時(shí)，其遮陽(yáng)板將遇到接近1400攝氏度的高溫，而航天器的科學(xué)儀器將免受這些灼熱溫度的影響，并保持其接近室溫，即30攝氏度左右。

探測(cè)器配備了特殊的熱防護(hù)盾，這個(gè)熱防護(hù)盾由復(fù)合材料構(gòu)成，它的主要功能是反射和散射大部分的熱能，將探測(cè)器本體與太陽(yáng)熱源隔離開(kāi)來(lái)，保持內(nèi)部溫度穩(wěn)定。除了熱防護(hù)盾外，帕克探測(cè)器還配備了冷卻系統(tǒng)，能夠通過(guò)液氦和液氮的冷卻劑來(lái)降低探測(cè)器的溫度。