作为人类造出的速度最快的飞行器,帕克太阳探测器的巡航速度超过 6300 公里每小时,差不多是地球音速的 500 倍。它的核心任务是触碰太阳,还要在这个过程里不被融化。
已经摸到太阳日冕的帕克,越靠越近
2021 年,帕克借助金星的引力弹弓效应,首次掠过太阳最外层的大气日冕。从那之后,它的飞行轨道不断拉近,已经传回了不少前所未有的恒星观测细节。
按照规划,帕克最近一次近距离飞行时,会来到距离太阳仅 8.8 个太阳半径的位置,也就是不到 4.5 倍太阳直径的空域,届时会暴露在 1500℃的高温环境中。但这还不是人类能够触及的太阳极限,还有不少太阳的待解之谜,靠现有的飞行轨道无法完全解答。
太阳最神秘的区域,藏着反常识的温度差
太阳表面的温度约 5000℃,在它和外层日冕之间,有一层仅 1 公里厚的过渡区。这里的温度会从 5000℃降到约 8000℃,这个反常识的温度差,至今没有确切的理论能完全解释。
物理学家们提出过不少猜想,但想要验证这些理论,必须拿到更近距离的观测数据。还有科学家提出过更大胆的设想:如果能让航天器飞到距离太阳表面仅 3 个太阳半径的位置,选准时机启动火箭,就能借助太阳的引力完成弹弓效应,原本需要 10 年的冥王星之旅,说不定只要 3 年就能完成。
闯日的两大硬仗:轨道控制和隔热护盾
想要靠近太阳,首先得解决轨道问题。如果直接朝着太阳飞行,探测器会在引力加持下越飞越快,要么直接坠毁在太阳表面,要么被甩到相反方向。帕克早前就是借助金星的引力当 “刹车”,通过一系列复杂的轨道调整,才一步步拉近和太阳的距离,但这套方法的极限已经肉眼可见。
比轨道控制更难的,是抵御高温。帕克的隔热策略和沙滩上撑遮阳伞异曲同工:所有探测仪器都藏在一块仅 4.5 英寸厚的隔热盾后面。
护盾的一面是高反射率的白色陶瓷,能反射绝大多数太阳光;另一面是两层碳纤维增强碳材料夹着碳泡沫,泡沫里 97% 都是空气,相当于天然的隔热层。最外层的碳面板颜色很深,能承受高温,把剩余的热量吸收后再辐射回太空。探测系统还会随时调整护盾角度,确保所有仪器始终处在盾牌的阴影里。
不过现有的这套隔热盾也有极限。NASA 创新先进概念项目的团队,研发出了一款名为 SolarWhite 的超反射涂层,理论上能反射 99.9% 的太阳能量。
他们计划用这款涂层做一个弧形的伞状外盾,再搭配一层银质锥形盾牌,挡住穿透第一层盾牌的少量辐射。按照这个设计,探测器就能飞到距离太阳表面极近的位置,但这套方案还需要进一步测试验证。
如果能突破这些技术瓶颈,我们就能真正解开太阳过渡区的谜团,更精准地预测太阳耀斑和地磁风暴,提前保护地球上的卫星和通信系统。
我们还能前所未有的近距离观察这颗距离我们最近的恒星,甚至靠着太阳的引力弹弓,把人类的探测器送到太阳系更遥远的边界。
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