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帕克太阳探测器:登岸太阳的为人作嫁者!

2022-11-16 16:07:28 作者:救人无数歪脖树i
相关解读帕克太阳探测器:登陆太阳的火中取栗者!

曾经盛行过一个闻名的见笑:

A:我们的宇航员要在2020年前登岸太阳!

B:太阳那么热,你们怎么去啊?

A:等入夜风凉了再去。

B:你可别说谎了,太阳落山后基础就找不到了,还去哪儿登岸?



帕克太阳探测器艺术成效图 ©NASA

不外话说过来,NASA真要实现“登岸”太阳了!这便是2018年10月放射乐成的帕克太阳探测器!(故意思的是时间上简直是本地时间的半夜!

这是帕克太阳探测器初次飞掠金星,在将来6年内它将重复通过金星引力调解轨道,终极实现此次人类汗青上巨大的“为人作嫁”:它将成为间隔太阳近来、技能程度最高的太阳探测器,同时也将是活动速率最快的人类航天器,一系列黑科技会合于此!


太阳是太阳系肯定的焦点,它本身就占去了太阳系全部质量的99.86%,更是太阳系内能量的源泉。要知道,地球间隔太阳1.5亿千米、仅仅得到了太阳辐射能量的22亿分之一,就有了地球上全部的生命。假如地球被叫做人类的母亲,那么太阳便是人类的外祖母,只不外,这个外祖母已经46亿岁了。在存眷地球的其他亲兄弟(行星)、表兄弟(矮行星)、孩子们(卫星,小行星)、乃至远房亲戚(彗星)时,人类也一向在研究这个外祖母的隐秘,终究她繁衍出了太阳系的全部。



太阳系的真实体积巨细比例图(间隔未按比例),可以一窥太阳巨大的身躯©Wikipedia/NASA

太阳素质上是一个庞大的气团,它们被引力束缚在一路成为一个球型的发光等离子体。它外貌并不像地球一样拥有一个坚固的外壳,也不行能实现真正的“着陆”。不外这个探测器将会飞到近来间隔太阳仅仅600万千米的地方,相比而言太阳半径约莫70万千米,这个间隔已经非常靠近了。

帕克的这个举动是个什么观点呢?

这也许相称于当你在间隔篝火1米的位置(日地间隔)取暖和已经有点热了,而帕克间隔篝火是4厘米。。。。

4厘米也许就这几个字这么长

连全太阳系最牛的水星都间隔40厘米远,以是帕克离这么近会格外热!帕克要面临比地球周边强520倍的太阳辐射,在没有爱护的情形下温度要高至快要1400度(日冕层的温度高达上百万度,但这只是个热力学观点,并不料味着帕克直面太阳的温度会高达百万度)!

1400度没观点?那你知道中餐大锅爆炒的温度也许是几多不?就那种还会锅上着火的,也就300度以内。

这个难度相称于中国一句古语里说的一样:为人作嫁。

以是它必要一层由碳纤维制造而来的复合质料抵挡壮大的温度,这便是曾经台甫鼎鼎的航天飞机曾经利用的质料。并且还得是头部那种最强的可以抵挡最高1700摄氏度的那种。这一层厚度11.4厘米、直径为2米多的爱护层,将会阻遏绝大部门热量,同时周边充满传感器,以防稍有姿态改变时太阳辐射直抵探测器内部。因而帕克探测器的姿态操纵精度要求极高,思量到地球间隔太阳的双向通讯时间至少为17分钟、且太阳辐射对信号通报滋扰极大,这意味着探测器一定具备超强的主动姿态操纵本领。



航天飞机头部热防护质料 ©NASA

光这些还不敷,终究即即是特制仪器,照旧必要降温到不凌驾160摄氏度。帕克的研制团队专门设计了一套高压水冷体系,是的你没看错,用的是水作为制冷剂。这种完全滤出失离子、氛围的纯水在高压下,沸点在100摄氏度以上,可以餍足使命的需求。

事情状态下这种纯水在各个仪器间轮回和散热,给仪器们降温冷却到20多摄氏度。思量到帕克要履历常温(地球上放射时)、冰冷(星际空间零下200多度)和极热的庞大温差改变,这套用水冷的体系中隐蔽几多黑科技可想而知。

而至于能量泉源嘛,太阳能,任意用,终究离太阳这么近,真的是取之不尽用之不断了。。。

另有别的一个极大的难度,怎样停到太阳周边?

探测太阳并不简单,轨迹设计上对一个叫做特性能量的值要求很高,这意味着脱离地球时它必要到达极高的能量。这统统不但要依靠现役比力成熟的天下现役最强用于深空探测的火箭德尔塔4重型火箭(在深空探测使命方面近地轨道运力更强的猎鹰重型尚不具备这种本领)、还要分外背负一个固体燃料上面级才气完成,同时帕克探测器还必要瘦身到仅685千克。

飞向太阳历程中,因为太阳引力的庞大作用,间隔太阳越近引力加快导致飞行速率越快,间隔太阳越远引力减速导致飞行速率越慢,但这孕育发生了一个题目:飞向太阳的航天器基础“停不下来”,由于它们着实太快了相称于直接撞向了太阳的度量而扑灭。

也正因云云,对地球内侧、最靠近太阳的行星水星的探测难度实在很大,丝绝不低于探测最远的矮行星冥王星。人类汗青上仅仅拜访过两次水星、仅实现了一次绕飞。那么对付帕克怎样停在间隔太阳更近的轨道上(只相称于水星到太阳间隔的10%)便是难上加难了,不然便是一次飞蛾扑火般的自尽举措。



帕克的设计轨道 ©NASA

科学家给出的方案是借助引力拖车,通过大椭圆轨道不停飞掠金星。金星与地球体积相称引力也较大,在飞掠它时金星会极大影响帕克的速率巨细和偏向,通过重复飞掠奇妙设计轨道就可以使帕克幸免撞入太阳。从帕克从地球动身到一连七次飞掠金星调解轨道,这个历程要连续6年多时间!

因为最靠近太阳,帕克探测器也是以将会成为人类汗青上最快的飞行器,最高到达200千米/秒,远远凌驾曾经的记载连结者-德国的太阳神2号太阳探测器-其时它制造的记载是70千米/秒。

就这么说吧,人类最快的交通东西是民航客机,速率约莫是250米/秒,帕克将比民航客机快800倍,从纽约到北京(12000千米左右)也许只必要1分钟时间。这个轨道操纵难度和精致水平可想而知。

为了能将数据顺遂传回地球,帕克探测器必要连结这种奇特的椭圆轨道,不然过于靠近太阳阶段会极大受到太阳辐射滋扰、难以跟地球举行联络,而只能在较远间隔举行数据相同。

可以说,帕克的姿态操纵和轨道设计方案,是表现人类航天技能最高点的经典科研项目之一。

帕克的传奇还不止云云,它照旧人类汗青上唯一以活着的科学家名字定名的航天器,像之前的卡西尼、麦哲伦、伽利略都因此汗青上故去的名流定名的。

这小我私家便是闻名的美国天文学家尤金·帕克(Eugene N. Parker),在他90年的人生中(1927-),早在40岁时便评上了美国国度科学院院士,现今人类有关太阳的研究结果险些都与他痛痒相关,尤其是他在31岁时就写论文猜测了太阳风的存在,不外用获奖数字来评价他对人类做出的奉献都是无力的,看看NASA给他的定名荣誉就知道了。



现年90岁的尤金·帕克依旧在芝加哥大学任教©Wikipedia

老爷子身材依旧宁静,他还被特地聘请到了放射现场看着本身“升入太空”飞向人类的外祖母,在耄耋之年任性地猖獗一把!



储存有110万人名的存储卡 ©NASA

别的,陪同他的另有110万小我私家类,在这个研制、放射、运营用度超15亿美元的项目上,NASA天然不会放过这个极好的科普时机。在此前的征名运动中,先后有110万人注册了本身的姓名,他们的名字被储存在一张存储卡中,与帕克一路前去太阳“为人作嫁”。

在可以预见的未来,燃料耗尽后,帕克的轨道将会极难猜测。极有大概终极回到太阳的度量,太阳系内繁衍出来的最巨大生命,时隔近50亿年,再度回到了制造我们的源泉。

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