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1. 帕克太阳探测器如何承受日冕的百万华氏度高温？

帕克太阳探测器如何承受日冕的百万华氏度高温？

科学家们发现，只需 4.5 英寸厚的防护盾，即可让帕克太阳探测器承受住太阳表面的百万华氏度（℉）高温。

如果一切顺利，该探测器将于今夏升空，然后开启长达 7 年的逐日旅途。

为了实现最佳观测，NASA 希望该探测器可以实现 24 次轨道机动。它被设计成在太阳的日冕中运行，这里是太阳大气层中非常热的一个区域，物质温度超过了百万华氏度。

为了让它能够在任务中幸存，科学家们在该项目上运用了大量高科技材料和物理知识。NASA 解释到 —— 物理方面的事情，最终还是归结于热量和温度。

尽管高温材料可以承受环绕太阳的百万华氏度高温，但由于它们的移动速度极快、且数量相对稀少，其实际接收和传递的热量其实很少。

以帕克太阳探测器通过日冕为例，虽然它的温度极高、但密度其实很低。

这意味着，当帕克太阳探测器在一个温度高达几百万华氏度的空间中穿行时，隔热罩向阳面只会被加热到 2500 华氏度（约 1400 摄氏度）。

此时安装在探测器前部，由约翰霍普金斯大学应用物理实验室的专家们设计的直径 8 英寸的热保护系统（TPS 防护罩），就可以提供良好的保障。

NASA官方专门做了一个视频来解释这个问题。之所以人类探测器可以距离高温的太阳非常近，主要有以下几个原因：

1，前端的隔热防护罩。

帕克太阳探测器的前端是有一层保护罩的【如上图所示】，用来反射和隔绝太阳产生的巨大热辐射。主要的材料如下图所示，表面是一层碳-碳材料，可以用来承受高温，内部则是全碳气凝胶，用来隔热。需要说一点的是，全碳气凝胶中大部分都是空的，所以密度极小。

2，智能控制系统。

由于这个探测器距离地球较远，所以这颗探测器完全靠自身的智能控制系统来调整自身的姿态，来让探测设备时刻都躲在隔热挡板的后面。下面途中的四个圈圈就是四个传感器，用来感受周围的温度，并且及时调整整个探测器的姿态。

3，冷却系统。

这颗探测器上安装了一套水冷系统，水流经过探测器的前端吸热，然后流动到飞船后方的散热器中释放热量，从而达到冷却探测器的目的。

4，热量不代表温度。

简单来说，太阳到探测器之间实际上是真空状态，所以即便太阳的温度非常高，可以达到好几百万华氏度，但是这些热量只要没办法传递到探测器上，那么探测器的温度依然不会特别高。

而热量想要从太阳传递到探测器上，一方面是靠热辐射，另一方面是太阳风，太阳分中主要是一些等离子体【如下图所示】，这些等离子体密度不是非常高，不会无***地把热量传递到探测器上，所以通过热辐射和太阳风传递到探测器上的热量是有限的，只要能够有效地隔绝这些热量，那么探测器本身的温度就不会特别高。

以上就是帕克太阳探测器能够在太阳附近工作的原因。英文水平足够的朋友可以去Youtube上找一下这个***，这个***的名字叫做《Why Won't it Melt? How NASA's Solar Probe will Survive the Sun》，会比我讲的完整一些。

联合发射联盟（ULA）的德尔塔 4 号重型火箭于 8 月 12 日美国东部时间 3:31 在卡纳维拉尔角空军基地成功发射了 NASA 的太阳探测器 Parker Solar Probe。为了在太阳的高温下生存下来，探测器使用了特制的隔热屏障和冷却系统保护科学仪器和飞船。探测器在最接近太阳时将面临 1,377℃ 的高温。

探测器的名字是为了纪念天体物理学家 Eugene Parker 博士。探测器的主要任务是近距离对太阳进行观测，它将是有史以来最靠近太阳的探测器。Parker Solar Probe 始于 1990 年代的 Outer Planet/Solar Probe 项目，2003 年哥伦比亚航天飞机事故后小布什***对 NASA 进行了重组，取消了原项目。2009 年，项目重新复活，原计划 2015 年发射，但在 2012 年发射日期推迟到 2018 年。探测器最初被称为 Solar Probe Plus，2017 年改名为 Parker Solar Probe，以纪念在太阳观测上作出突出贡献的，Eugene Parker 博士，这是 NASA 首次以在世人物的名字命名探测器。

一夜之间的暴富，两厢情愿的爱情，三伏天的太阳，此三者有何共同之处呢？没错，它们都会让人感到燥热，同时，也全是可望不可即的事物，前两个不说了，说多了都是泪，所以我们还是来说点现实的吧，比如，飞上天，和太阳肩并肩？

怎么去呢？当然不是趁着天黑去，让我们把视野转向美国东部，当地时间08月12日凌晨03点21分，随着一阵轰鸣传出，一颗搭载着“帕克”太阳探测器的“三角洲”四号重型火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空，开始了为期七年之久，人类史上首次发射近距离接触日冕的逐日之旅。

其实太阳距我们并不太远，中间只隔了1.5亿千米，人类目前制造的飞行器在宇宙中能达到的速度极限为每小时16.7千米，换算一下，相当于一年半就能到达太阳，当然，虎哥认为更有可能发生的情况则是，在半路你就被烤成灰烬了。

太阳很热，这是三岁小孩都知道的常识，那到底有多热呢？据科学家推算，这颗火焰之星的表面温度在6051摄氏度，而任何一颗星球都像那些外冷内热的女人一样，内在比外在热得多得多，虽然没人能有幸亲自前往，但比较权威的说法是，太阳中心温度至少在1570万摄氏度以上，额，我说的是太阳吧？

由此看来，温度才是挡在人类逐日之路上的最大阻碍，那么，那台名为“帕克”的太阳探测器将如何在高温下完成预定的任务：从2024年12月到达最接近太阳的地方，并在2025年06月之前，累积24次的日冕层穿越呢？

等下，日冕层是什么？它是包裹在太阳周遭的一层高温区域，平时我们用肉眼并不能观察到它，但是亲眼经历过日全食的朋友，一定都看到过那一层好似天线宝宝中笑脸太阳周围那一圈火焰状的物质，“帕克”的任务就是穿越它，穿越这层温度远超太阳表面，高达500万摄氏度的高温区。

那么，“帕克”凭啥觉得自己可以耐得住热呢？还是得感谢现代防热材料的进步啊，除了阻力系数越大，热流越小，也就是说把飞行器做成炖头，以增加阻力这种初中生都懂得基本物理常识以外，科学家们还从掉进地球的陨石上收到了启发。

人们发现，即使流星体在进入大气层后达到每秒48.28公里的速度，可它的内核却依旧是冷的，这原理后来被应用于发热瓦等防护层当中，而“帕克”太阳太测器的防热盾则代表着人类在此领域达到的最高水准。

它的核心由一块***%是中空结构的碳制泡沫板构成，可以有效阻止热量向探测器那脆弱的电子元件传递，还能减轻重量，并且凭借着高精度姿态控制技术，能够保证防热盾始终朝向太阳，这就是“帕克”敢于触摸太阳的底气。

经过精心设计的变轨操作，“帕克”将在这7年的时间里，完成7次针对金星的飞掠，从而借助引力弹弓效应把速度放大到192.2公里每秒，好吧，数字太大了，可能数字概念差得观众并不能直观感受到它有多快。

关于这个问题，我昨天有发过一篇相关的文章，这里再来简单介绍一下。

太阳的表面温度在5500摄氏度左右，而它的外层大气——日冕的温度可达上百万度。即将于两周后发射升空的NASA帕克太阳探测器（Parker Solar Probe），将会进入到日冕之中，最近的地方距离太阳表面不到太阳半径的9倍，大约620万千米。那么，帕克太阳探测器是如何承受日冕的上百万度高温呢？

对于这个问题，需要正确理解温度和热量的概念。由于分子的热运动，物体产生了温度，因此，温度是分子平均动能的度量。另一方面，热量则是度量能量的高低。分子热运动可以很剧烈，从而产生很高的温度，但如果巨大的空间中只有极少量的分子，它们的热运动并不会产生巨大的热量。只要物体接触到的高温分子很少，物体就不会被加热到很高的温度。

虽然太阳日冕的温度确实很高，但密度其实极低，飞入日冕的帕克太阳探测器所接收到的热量并不多，位于探测器最前方的隔热罩的温度只会上升到1370度。因此，只要做好隔热措施，探测器完全可以正常工作。

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