@ 2018.07.22 , 11:00

下一站太阳:探测器帕克将进入太阳大气层

下一站太阳:探测器帕克将进入太阳大气层
Credit: 锐景创意

短短几周后,NASA就将启动其最雄心勃勃的太空探测计划。帕克太阳探测器Parker Solar Probe将与太阳发生“亲密接触”——以前所未有的超近距离靠近恒星表面。

下一站太阳:探测器帕克将进入太阳大气层
NASA发布在youtube上的动画模拟

帕克变换轨道,三条最近的轨道将使它距离太阳表面610万公里,那里实际上已经处在太阳外部大气层或日冕中,温度达到百万开尔文。

在那样的条件下,即使是最抗高温的材料也会被熔化——毕竟,金星表面仅大约733开尔文(460摄氏度)的温度就令俄罗斯在20世纪80年代发送的探测器中的电子设备出现了故障。

正如NASA所解释的那样,保护帕克的诀窍在于温度和热量之间的微妙差异,以及空间密度。

温度是粒子运动速度的衡量标准,但热量是它们实际传输的能量。在太空中,你可以让粒子运动得非常快,但不会传递大量的热量,因为这些粒子之间有足够的空间。

帕克探测器穿越的日冕就是温度极高但密度非常低的区域。”美国宇航局的苏珊娜·达林解释说。

“就像是把你的手放射进烤箱中与伸到一盆开水中之间的区别(不要尝试!)——在烤箱里,你的手要在相当的时间后才会觉得难以忍受,因为它必须与更多粒子相互作用才能获得足够高的热量,而开水将会瞬间烫伤你的手。”

“同样地,与太阳的可见表面相比,日冕的密度较小,因此航天器只会与较少的热粒子相互作用,并且不会承受太多的热。”

这意味着笼罩了探测器上大部分电子元件的隔热罩只会被加热到大约1644°K(1370°C)。

这真是太棒了。

隔热罩由两层的碳—碳复合板制成,中间夹了一个11.5厘米厚的碳泡沫芯。

朝向太阳的一面涂有亮白色陶瓷漆,它会尽可能地偏转太阳的光线;保护罩的直径约为2.4米。由于泡沫轻盈,整个重量仅为72.5千克。

并且令人惊讶的是,它可以将身下的仪器的温度保持在300开尔文(30°C)以下。

对于那些不得不在保护罩之外运作的仪器,科学家就要为它们准备特殊的材料。探测器用于捕获带电粒子并测量其流量的法拉第杯,是由钛锆钼合金制成,其熔点约为2622开尔文。

产生仪器电场的芯片是用钨锻造的,这种金属是已知熔点最高的金属——3695开尔文。

电线由铌制成,其熔点为2750开尔文。探测器身体上的传感器将帮助它纠正其方向,以保证精密的仪器不会暴露在太阳的灼热光线下。

至于说收集太阳能为探测器供电的电池板,它们可以缩回到隔热罩后面,以防止太靠近太阳时出现过热损毁。

当帕克暴露在最极端的温度下时,探测器会使用加压去离子水作为冷却剂。

我们不得不承认,它无与伦比的巧妙工程设计。我们也迫不及待地想看看帕克穿越狂暴的太阳风和更加险恶的太阳大气环境,从太阳那里发现什么新的秘密。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。

注:恒星天体物理学家尤金·帕克在1958年意识到,日冕放射出来的带电粒子太阳风的传播速度比声音的速度还要快。为了纪念他,人们将首支太阳探测器命名为帕克。它的主要目标是调查太阳活动中的两个神秘的现象:为什么恒星大气层比表面温度还要高,以及高能粒子是如何加速离开日冕进入太空的。


给这篇稿打赏,让译者更有动力 !
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.8
赞一个 (8)

24H最赞