在短短几周内,美国宇航局将启动迄今为止最雄心勃勃的项目之一。帕克太阳探测器将猛扑并“接触”太阳——比以往任何探测器都更接近太阳表面。
帕克的三个最近的轨道将把它带入610 万公里(380 万英里)太阳表面及其外部大气层或日冕内部,温度达到百万开尔文度。
它确实有隔热功能,而且实际上非常糟糕,但我们稍后会讨论这个问题。因为首先,我们必须解决那些灼热的温度。
似乎即使是最高级的隔热层也会在这些条件下融化 - 毕竟,表面温度约为 733 开尔文(460 摄氏度和 860 华氏度)导致了一些相当快的电子故障俄罗斯在 20 世纪 80 年代发出的调查。
正如美国宇航局所解释的,保护帕克的秘诀在于温度和热量之间的差异,以及空间的密度。
温度是衡量如何快速地粒子在移动,但热量可以测量移动的程度活力他们实际上转移了。在太空中,粒子可以非常快速地移动,但不会传递大量热量,因为这些粒子之间有很大的空间。
“例如,帕克太阳探测器飞过的日冕具有极高的温度但密度非常低,”美国宇航局 (NASA) 的苏珊娜·达林 (Susannah Darling) 解释道。
“想一下将手放入热烤箱中与放入沸水中的区别(不要在家尝试这个!) - 在烤箱中,您的手可以比在水中承受更高的温度更长的时间它必须与更多的粒子相互作用。
“同样,与太阳的可见表面相比,日冕的密度较小,因此航天器与较少的热粒子相互作用,并且不会接收到那么多的热量。”
这意味着保护探头上大多数仪器的隔热罩只会被加热到大约 1,644 开氏度(1,370 C° 或 2,500 F°)。
它是很棒的技术, 真的。它由两块过热的碳-碳复合板制成,中间夹有一个 11.5 厘米(4.5 英寸)的碳泡沫芯。
面向太阳的一面用陶瓷漆涂成亮白色,以尽可能多地偏转太阳光;它的直径约为 2.4 米(8 英尺)。由于泡沫较轻,防护罩重量仅为 72.5 公斤(160 磅)。
令人惊奇的是,它可以将一切温度保持在 300 开尔文(30 C° 或 85 F°)或以下。
需要能够在隔热罩安全范围之外工作的仪器受到隔热罩材料的保护。探头的法拉第杯用于捕获带电粒子以测量其流量,由钛锆钼制成,熔点约为 2,622 开尔文。
为仪器产生电场的芯片由钨锻造而成,钨是已知熔点最高的金属 - 3,695 开尔文。
电线由熔点为 2,750 开尔文的铌制成。航天器机身上的传感器将帮助它纠正其方向,这样精密的仪器就不会暴露在太阳的灼热射线下。
至于用于收集太阳能为探测器提供动力的太阳能电池板,它们可以缩回隔热罩后面,以防止当帕克距离太阳太近时过热。
整个探头由加压去离子水冷却,这种液体最能应对 Parker 所面临的极端温度。
你必须承认,这是很多巧妙的工程。我们迫不及待地想看看帕克如何帮助我们了解太阳、它疯狂的风以及它更疯狂的外层大气。