NASA 發射史上離太陽最近航天器帕克號,百萬度高溫會被熱化嗎

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帕克號防熱罩是個直徑2.4米的三明治結構,外表是碳-碳複合物,類似於網球拍的材料,裡面包裹著10釐米厚的碳泡沫,其中97%的成分是空氣。帕克擁有冷卻陣配合防熱罩進行工作。當水經過太陽能電池時被加熱,再經過散熱器冷卻,循環往復。而為了確保帕克號的裝置始終“躲在”防熱罩後,安裝在防熱罩陰影邊緣的7個太陽傳感器能在探測器與地球無法聯繫的時間段監控故障,自動校準探測器的路線和朝向。

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當然,溫度和熱度是兩個概念,熱涉及到能量轉移的過程。帕克號能在上百萬攝氏度的日冕層中存活的重要背景因素,是日冕層中高溫等離子體的密度其實比較稀疏,探測器的飛行速度又很快,實際接受的能量仍能保持在可控的範圍。

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帕克太陽探測器以現代太陽風和磁重聯理論的奠基人、美國科學院院士 —— 尤金 · 紐曼 · 帕克 ( Eugene Newman Parker ) 的名字命名。“太陽僅僅是宇宙中的初級謎題。”現年 91 歲的帕克說。因為太陽是一顆我們可以近距離研究的恆星,而瞭解太陽能夠幫助我們瞭解更加遙遠的恆星。

溫度最高 由於距離太陽近,且又運行在日冕層,所以 Parker 將會承受奇高無比的溫度,探測器面向太陽的一面需要承受高達 1377 攝氏度的高溫,但又必須要保證工作儀器始終處在幾十度的室溫條件下,可想難度之高。

速度最快 為了能夠掙脫地球引力的束縛,成為太陽系內的星體,Parker 也將創造人造物體有史以來最快速度的記錄。據估計,其將以 70 萬公里的時速繞太陽運行,遠超當年太陽神 2 號的 25 萬公里 / 時,打一個比方,這就相當於 2022 年冬奧會的兩個舉辦地 —— 北京和張家口之間一秒就走完全程。

帕克探測器要破解的三大難題都是什麼?

1、為什麼太陽光球層的溫度比日冕溫度低很多?

日冕是太陽大氣的最外層,其內部分別為光球層和色球層。NASA 數據顯示,光球層的溫度僅為 5500 攝氏度,日冕層的溫度高達 200 萬攝氏度。

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日冕一個活躍區的圖像

戈達德太空飛行中心的研究科學家艾瑞克 · 克里斯蒂安說:“一般而言,距離熱源越遠,溫度越低,但為何太陽外部大氣層比內部表面溫度高得多?這是個巨大的未解之謎。”

2、科學家們想要進一步揭示太陽風的“廬山真面目”

太陽風是太陽拋灑進太空的一大堆帶電粒子流,它會穿越整個太陽系,如天女散花般灑入每顆行星、月球、小行星內。當太陽風猛烈襲擊地球時,就會產生美麗的極光,但同時也會干擾衛星通信和導航系統。帕克將在太陽風內穿梭,釐清生成太陽風的神秘過程以及太陽風如何獲得高達數百萬英里 / 小時的速度。

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3、探測器將研究被稱為太空天氣的現象

從地球上看,太陽像一個寧靜的發光球,但實際上它是一個陰晴不定、反覆無常的孩子。在憤怒時,太陽會將輻射爆發和等離子體射入太空,最極端的是“日冕物質拋射(CME)”,它會損壞電網和通信衛星等重要系統,也會給宇航員帶來危險。

然而這只是一個開端,科學家將更深入地瞭解整個宇宙空間事件的動力學。太陽打開了一扇窗,讓人們瞭解遠處的其他恆星,特別是那些也類似太陽的恆星。對等離子體基本物理學的更深理解,也能引申到宇宙中的其他地方,如星系團或黑洞周圍。


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