ESA-NASA太陽軌道探測器抵抗熱量的方式是什麼?

當太陽軌道探測器在開始它的旅行前,一個關鍵的工程問題是它能否成功的關鍵:如何阻擋太陽的高熱量?

為了觀察太陽的南北極,太陽探測器在黃道面(太陽與八大行星決定的平面,大致與太陽赤道共面)這一空間帶上巡遊。為了更加接近太陽並爬到高於黃道面的地方,探測器不斷地在金星和地球軌道之間飛掠。

ESA-NASA太陽軌道探測器抵抗熱量的方式是什麼?

歐洲空間局(ESA)兼荷蘭歐洲空間探測和技術中心的載荷工程師Anne Pacros說:“儘管探測器的任務目標是到達離太陽很近的地方,但飛掠過程需要遠離太陽,因此該探測器必須能夠承受高熱和極寒環境。”在黑暗的太空中,探測器要承受零下300華氏度(零下149攝氏度);在離太陽表面的最近點,2600萬英里(4184萬公里)處,它要承受難以想象的高熱和高輻射。

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圖解:太陽過渡區與日冕探測器想象圖

然而太陽軌道載具裡324磅的隔熱板能將熱量反射並引導其從航天器中散發出去,並且還能承受900華氏度的高溫。太陽軌道航天器已準備好封裝在Atlas V有效載荷整流罩中。如圖所示,薄薄的鈦箔前層和星形支架是可見的,前層反射熱量而支架則作為支撐。

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圖片來源:NASA / Ben Smegelsky(美國國家航空航天局/本·斯梅格斯基)。

隔熱板的結構就像一個10英尺x 8英尺的三明治。前層—極薄的鈦箔片—反射大量熱量。蜂窩狀的鋁製底座覆蓋有更多的鋁箔絕緣層,成為最靠近航天器的內部薄片並提供了支撐。星形鈦合金托架將各層固定到位,就像用牙籤將麵包固定在一起一樣,但值得注意的是,這種三明治(隔熱板)缺少填充物。隔熱濾漏斗中將近10英寸間隙的熱量會散發到太空,內層和航天器之間有一個較小的第二間隙。總體上,隔熱層為15英寸厚,它也有幾隻眼睛:供五種航天器遙感儀器窺視的窺視孔。太陽軌道載具的隔熱板上塗有一層薄薄的黑色磷酸鈣,一種類似於木炭的粉末,非常像幾年前洞穴壁畫中使用的顏料。

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“有趣的是,像這樣技術先進的東西,實際上是非常古老的。”帕羅克斯(Pacros)說。

但是塗層可以抵抗在強烈的太陽紫外線輻射下的惡化。儘管這種黑色粉末的確可以吸收部分熱量 ,但它很擅長揮發熱量送回太空中。

太陽軌道載具也要應對自身的熱量。它的儀器在運行時會工作繁重。在航天器側面的散熱板會釋放熱量,確保儀器不會過熱。

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嚴格掌握航天器的位置和傾斜是保護儀器的關鍵。一旦航天器飛過了8800萬英里的太陽近距離標誌(即太陽和地球之間95%的距離)隔熱板必須直指太陽。這意味著太陽軌道載具將偏航在太空當中行走,將航天器和儀器收攏在隔熱板的陰影中。

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圖解:從地球 (左邊,1AU) 和太陽軌道載具 (右邊,0.284AU) 看見的太陽大小比較。

太陽軌道載具是歐洲航天局和美國航天局之間的國際合作任務。歐洲航天局的歐洲空間研究和技術中心(ESTEC)在荷蘭負責發展工作。位於德國的歐洲太空操作中心(ESOC)將在發射後操作太陽軌道載具。太陽軌道載具由空中客車防務及航天公司建造 ,包含10個儀器,其中9個由歐洲航天局成員國和歐洲航天局提供。美國宇航局提供了一項儀器(SoloHl)。和一個額外的傳感器,重粒子傳感器,這是太陽分析儀(SWA)儀器套件的一部分。

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相關知識

太陽軌道載具 (SolO) 是由歐洲空間局 (ESA) 發展,計劃環繞太陽的衛星。主要任務方案是於2017年1月由擎天神五號運載火箭從佛羅里達州的肯尼迪太空中心發射。 SolO打算執行內太陽圈和新生太陽風的詳細測量,並觀測太陽的極區,這些都是從地球很難做到的,這些密切的觀測都都是為了服務和回答這個問題:太陽是如何創造和控制太陽圈?

太陽軌道載具將在距離太陽約60(RS),或是0.284天文單位 (AU),位於水星近日點0.3075AU的內側。在2012年的設計是要讓它靠近至45 RS。


1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3.Snape,Vamos Rafa,胡良-NASA

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