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帕克太阳探测器:登陆太阳的火中取栗者!

  • 产品时间:2021-11-13 01:28
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简要描述:曾经盛行过一个著名的笑话:A:我们的宇航员要在2020年前登陆太阳!B:太阳那么热,你们怎么去啊?A:等天黑凉爽了再去。B:你可别撒谎了,太阳落山后基础就找不到了,还去哪儿登陆?帕克太阳探测器艺术效果图 ©NASA不外话说过来,NASA真要实现“登陆”太阳了!这就是2018年10月发射乐成的帕克太阳探测器!(有意思的是时间上简直是当地时间的午夜!...

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本文摘要:曾经盛行过一个著名的笑话:A:我们的宇航员要在2020年前登陆太阳!B:太阳那么热,你们怎么去啊?A:等天黑凉爽了再去。B:你可别撒谎了,太阳落山后基础就找不到了,还去哪儿登陆?帕克太阳探测器艺术效果图 ©NASA不外话说过来,NASA真要实现“登陆”太阳了!这就是2018年10月发射乐成的帕克太阳探测器!(有意思的是时间上简直是当地时间的午夜!

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曾经盛行过一个著名的笑话:A:我们的宇航员要在2020年前登陆太阳!B:太阳那么热,你们怎么去啊?A:等天黑凉爽了再去。B:你可别撒谎了,太阳落山后基础就找不到了,还去哪儿登陆?帕克太阳探测器艺术效果图 ©NASA不外话说过来,NASA真要实现“登陆”太阳了!这就是2018年10月发射乐成的帕克太阳探测器!(有意思的是时间上简直是当地时间的午夜!)这是帕克太阳探测器首次飞掠金星,在未来6年内它将重复通过金星引力调整轨道,最终实现这次人类历史上伟大的“火中取栗”:它将成为距离太阳最近、技术水平最高的太阳探测器,同时也将是运动速度最快的人类航天器,一系列黑科技集中于此!太阳是太阳系绝对的焦点,它自己就占去了太阳系所有质量的99.86%,更是太阳系内能量的源泉。要知道,地球距离太阳1.5亿千米、仅仅获得了太阳辐射能量的22亿分之一,就有了地球上所有的生命。

如果地球被叫做人类的母亲,那么太阳就是人类的外祖母,只不外,这个外祖母已经46亿岁了。在关注地球的其他亲兄弟(行星)、表兄弟(矮行星)、孩子们(卫星,小行星)、甚至远房亲戚(彗星)时,人类也一直在研究这个外祖母的秘密,究竟她繁衍出了太阳系的全部。

太阳系的真实体积巨细比例图(距离未按比例),可以一窥太阳庞大的身躯©Wikipedia/NASA太阳本质上是一个庞大的气团,它们被引力束缚在一起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实的外壳,也不行能实现真正的“着陆”。不外这个探测器将会飞到最近距离太阳仅仅600万千米的地方,相比而言太阳半径约莫70万千米,这个距离已经很是靠近了。帕克的这个行为是个什么观点呢?这或许相当于当你在距离篝火1米的位置(日地距离)取暖已经有点热了,而帕克距离篝火是4厘米。

4厘米或许就这几个字这么长连全太阳系最牛的水星都距离40厘米远,所以帕克离这么近会特别热!帕克要面临比地球四周强520倍的太阳辐射,在没有掩护的情况下温度要高至快要1400度(日冕层的温度高达上百万度,但这只是个热力学观点,并不意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或许是几多不?就那种还会锅上着火的,也就300度以内。这个难度相当于中国一句古语里说的一样:火中取栗。所以它需要一层由碳纤维制造而来的复合质料抵御强大的温度,这就是曾经台甫鼎鼎的航天飞机曾经使用的质料。

而且还得是头部那种最强的可以抵御最高1700摄氏度的那种。这一层厚度11.4厘米、直径为2米多的掩护层,将会阻遏绝大部门热量,同时周边充满传感器,以防稍有姿态变化时太阳辐射直抵探测器内部。

因而帕克探测器的姿态控制精度要求极高,思量到地球距离太阳的双向通信时间至少为17分钟、且太阳辐射对信号通报滋扰极大,这意味着探测器必须具备超强的自动姿态控制能力。航天飞机头部热防护质料 ©NASA光这些还不够,究竟即即是特制仪器,还是需要降温到不凌驾160摄氏度。

帕克的研制团队专门设计了一套高压水冷系统,是的你没看错,用的是水作为制冷剂。这种完全滤出掉离子、空气的纯水在高压下,沸点在100摄氏度以上,可以满足任务的需求。

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事情状态下这种纯水在各个仪器间循环和散热,给仪器们降温冷却到20多摄氏度。思量到帕克要履历常温(地球上发射时)、极冷(星际空间零下200多度)和极热的庞大温差变化,这套用水冷的系统中隐藏几多黑科技可想而知。而至于能量泉源嘛,太阳能,随便用,究竟离太阳这么近,真的是取之不尽用之不竭了。另有另外一个极大的难度,如何停到太阳四周?探测太阳并不容易,轨迹设计上对一个叫做特征能量的值要求很高,这意味着脱离地球时它需要到达极高的能量。

这一切不仅要依赖现役比力成熟的世界现役最强用于深空探测的火箭德尔塔4重型火箭(在深空探测任务方面近地轨道运力更强的猎鹰重型尚不具备这种能力)、还要分外背负一个固体燃料上面级才气完成,同时帕克探测器还需要瘦身到仅685千克。飞向太阳历程中,由于太阳引力的庞大作用,距离太阳越近引力加速导致航行速度越快,距离太阳越远引力减速导致航行速度越慢,但这发生了一个问题:飞向太阳的航天器基础“停不下来”,因为它们实在太快了相当于直接撞向了太阳的怀抱而扑灭。也正因如此,对地球内侧、最靠近太阳的行星水星的探测难度其实很大,丝绝不低于探测最远的矮行星冥王星。

人类历史上仅仅造访过两次水星、仅实现了一次绕飞。那么对于帕克如何停在距离太阳更近的轨道上(只相当于水星到太阳距离的10%)就是难上加难了,否则就是一次飞蛾扑火般的自杀行动。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。

金星与地球体积相当引力也较大,在飞掠它时金星会极大影响帕克的速度巨细和偏向,通过重复飞掠巧妙设计轨道就可以使帕克制止撞入太阳。从帕克从地球出发到一连七次飞掠金星调整轨道,这个历程要连续6年多时间!由于最靠近太阳,帕克探测器也因此将会成为人类历史上最快的航行器,最高到达200千米/秒,远远凌驾曾经的记载保持者-德国的太阳神2号太阳探测器-其时它缔造的记载是70千米/秒。就这么说吧,人类最快的交通工具是民航客机,速度约莫是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)或许只需要1分钟时间。

这个轨道控制难度和精致水平可想而知。为了能将数据顺利传回地球,帕克探测器需要保持这种奇特的椭圆轨道,否则过于靠近太阳阶段会极大受到太阳辐射滋扰、难以跟地球举行联系,而只能在较远距离举行数据相同。可以说,帕克的姿态控制和轨道设计方案,是体现人类航天技术最高点的经典科研项目之一。

帕克的传奇还不止如此,它还是人类历史上唯一以在世的科学家名字命名的航天器,像之前的卡西尼、麦哲伦、伽利略都是以历史上故去的名人命名的。这小我私家就是著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家科学院院士,现今人类有关太阳的研究结果险些都与他息息相关,尤其是他在31岁时就写论文预测了太阳风的存在,不外用获奖数字来评价他对人类做出的孝敬都是无力的,看看NASA给他的命名荣誉就知道了。现年90岁的尤金·帕克依然在芝加哥大学任教©Wikipedia老爷子身体依然安好,他还被特意邀请到了发射现场看着自己“升入太空”飞向人类的外祖母,在耄耋之年任性地疯狂一把!储存有110万人名的存储卡 ©NASA此外,陪同他的另有110万小我私家类,在这个研制、发射、运营用度超15亿美元的项目上,NASA自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110万人注册了自己的姓名,他们的名字被储存在一张存储卡中,与帕克一起前往太阳“火中取栗”。在可以预见的未来,燃料耗尽后,帕克的轨道将会极难预测。极有可能最终回到太阳的怀抱,太阳系内繁衍出来的最伟大生命,时隔近50亿年,再度回到了缔造我们的源泉。


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