唯美的心境
帕克太陽探測器環繞太陽的插圖。圖片：NASA/JHUAPL
美國宇航局的帕克太陽能探測器將前往太陽，最後將深入太陽大氣層，這比之前的任何任務都要更深入。
在太陽大氣這裡，也就是日冕區域，帕克太陽能探測器將提供前所未有的觀測，以瞭解推動粒子，能量和熱量通過該區域的範圍。在日冕內部，當然，它的溫度難以想象。帕克將穿越極高溫的物質，同時受到強烈的陽光照射。
帕克為什麼不融化？
帕克太陽探測器的設計就是為了抵禦極端條件和飛行任務中溫度的波動。關鍵在於它有一個自定義熱屏蔽系統和一個自動保護系統，幫助保護帕克免受太陽光的直射，但確實日冕的物質會“觸摸”到帕克。
美國宇航局的帕克太陽能探測器正前往太陽。為什麼太空船不會融化？熱保護系統工程師貝特西·康登(JohnsHopkinsAPL)向在場記者描述了帕克能夠承受熱量的原因。
要理解什麼能保證航天器及其儀器的安全，關鍵之一就是要理解熱與溫度的概念。
溫度測量粒子移動的速度，而熱量則測量粒子傳遞的總能量。粒子可能移動得很快(高溫)，但如果它們很少，它們就不會傳遞太多的能量(低熱)，所以很少有粒子能夠將能量傳遞給航天器。
例如，帕克太陽探測器通過的日冕具有極高的溫度，但其密度很低。想想把你的手放在100攝氏度的烤箱裡和把它放在沸水裡的區別(不要嘗試哦！)在烤箱裡你的手可以承受比在水裡更長的時間，因為在水裡它必須與更多的粒子相互作用。類似的，與可見的太陽表面相比，日冕密度較低，因此航天器與較少的熱粒子相互作用，並沒有那麼高的熱量。
這意味著，雖然帕克太陽能探測器將在太陽的日冕空間中運行，但太陽的隔熱層表面只會被加熱到華氏2500度(約1400攝氏度)。
一個保護它的盾牌
當然，幾千華氏度的溫度仍然非常熱。(相比之下，火山噴發產生的熔岩可在1300至2200 F(也就是700至1200攝氏度)之間，為了抵禦這種熱量，帕克太陽能探測器使用了一種稱為熱保護系統的特別保護系統——TPS。TPS直徑為8英尺(2.4米)，厚度為4.5英寸(約115毫米)。這些保護就意味著，在屏蔽的另一邊，航天器主體將處於一個非常合適工作的環境(35攝氏度左右）。
TPS由約翰霍普金斯應用物理實驗室設計，主體使用的是夾在兩個碳板之間的碳複合泡沫。這種輕質隔熱材料將伴隨著白色陶瓷塗料在日光板上的反射，儘可能減少熱量。經測試，TPS能承受高達3000華氏度(1650攝氏度)的熱量，可以處理太陽發出的任何熱量，這就說明所以儀器都是安全的。
太陽探測杯
帕克的所有部分不會都在TPS的後面。有一部分突出來是為了更好的預測和自衛。
太陽探測杯是帕克太陽能探頭上不受熱罩保護的儀器。這個儀器被也被稱為法拉第杯，它是用來測量太陽風中離子、電子通量和流動角度的傳感器。由於太陽大氣的強度，必須設計獨特的技術，以確保儀器不僅能夠生存，而且船上的電子設備也能發送準確的讀數。
杯子本身是由鈦，鋯和鉬組成的，一種鉬合金，熔點約為4260 F(2349 C)。產生太陽能探測杯電場的芯片是由鎢製成的，鎢是已知熔點最高的金屬，熔點為6192 F(3 422 C)。
另一個挑戰來自於電子線路，在離太陽如此之近的地方，大部分線路都會因為暴露在熱輻射下而融化。為了解決這個問題，研究小組培育了藍寶石晶體管來懸吊電線，並配合了鈮來製造電線。
帕克太陽能探測器的主體熱屏蔽系統是由兩個碳複合材料的面板構成的，夾著一個重量4.5英寸厚的碳泡沫芯。為了儘可能多地將太陽能量反射到遠離航天器的地方，隔熱罩面向太陽的一面也被噴上了一層特殊的白色塗層。
為了確保儀器能夠適應惡劣的環境，研究人員需要在實驗室中模擬太陽的強烈熱輻射。為了創造測試熱量的水平，研究人員使用粒子加速器和IMAX投影儀來提高溫度。投影儀模擬太陽的熱量，而粒子加速器使杯子暴露在輻射之下，以確保杯子在強烈的條件下能夠測量加速粒子和完成任務。可以肯定的是，太陽探測杯能夠承受惡劣的環境。
最後太陽探測杯以驚人的成績通過了測試。的確，它在測試環境中的暴露時間越長，它的表現就越好，結果也越清晰。
帕克必須保持涼爽
航天器上的其他幾種設計使帕克太陽能探測器免受高溫的影響。在沒有保護的情況下，太陽能電池板利用太陽的能量來為航天器提供動力。在每次接近太陽的時候，太陽陣列都會在熱屏蔽的陰影后面收縮，只留下一小部分暴露在太陽的強烈射線下。
太陽能電池組有一個令人驚訝的冷卻系統：一個加熱的水箱，使冷卻液在發射過程中不凍結；兩個散熱器，防止冷卻劑凍結；特製鋁片，使冷卻表面最大化；泵，以循環冷卻劑。冷卻系統的範圍足夠強大，足以冷卻一個平均大小的客廳。
帕克的另一個問題是如何與它溝通。到達地球的光都需要8分鐘。也就是說，如果到時候出了問題，需要地面工程師的協助，那就來不及了，太晚了。
因此，航天器的設計是為了保持自身的安全和軌道。所以帕克有幾個傳感器，大約有手機一半的大小，沿著陰影的邊緣連接到航天器的部分。如果這些傳感器中的任何一個探測到陽光，它們就會提醒中央計算機，航天器可以調整其位置，以保持傳感器和其他儀器收到安全保護。這一切都必須在沒有任何人干預的情況下完成，所以中央計算機軟件已經被編程並進行了很多次測試，以確保所有的修正都可以在飛行中完成。
