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帕克太阳探测器,最勇敢的逐日者

来源:整理 时间:2022-04-07 15:46:21 编辑:华为40 手机版

NASA帕克太阳探测器项目进展如何

帕克太阳探测器,最勇敢的逐日者

美国宇航局(NASA)在2018年度过了一个重要的一年,有几个大胆的新任务来研究太阳系的各种方面,其中最令人兴奋的是帕克太阳探测器的发射,它将比以前更加详细地研究太阳。该探测器已经打破了几个记录并证明它能够承受我们恒星的高温和辐射。该探测器于去年8月发射,并于1月19日成功完成第一次绕日飞行。这是帕克太阳探测器在未来几年内将重复多次的壮举,但完成第一次绕日飞行显然是值得庆祝的原因。

帕克太阳探测器项目经理Andy Driesman 在一份声明中表示:“这是一次有启发性和新引力的绕日飞行。我们已经了解了很多关于太空船如何运作并对太阳环境做出反应的信息,我很自豪地说团队的预测非常准确。”帕克探测器在第一次绕太阳运行期间收集了大量数据,并且在没有与地球上的处理人员进行无线电通信的情况下完成了大部分工作。

当它围绕太阳运行时,探测器将经常与地球失去联系,然后再次从恒星后面出现时重新连接。到目前为止,探测器已经发送了超过17GB的科学数据,并且仍在传回更多的观测数据。NASA表示,数据转储将在4月份完成。该探测器预计将进行近7年的工作,总共完成24次绕日飞行,每次任务后逐渐接近太阳。帕克探测器的任务是观测太阳的许多不同现象,包括太阳风的产生和追踪能量和热量如何通过日冕等,推进我们对太阳的了解。

现代夸父,一头扎进太阳,为何帕克太阳探测器没被融化?

帕克太阳探测器,最勇敢的逐日者

答:帕克太阳探测器使用一些技巧,隔离了来自太阳的热量,虽然帕克探测器正对太阳的一面温度很高,但是吸收到的能量并不高。NASA在2018年8月发射的帕克太阳探测器,是人类最接近太阳的探测器,预计2019年4月4日再次接近太阳时,最近距离只有2400万公里(太阳直径140万公里),太阳表面温度高达5500℃,太阳活动激起的日冕,温度更是高达100万度,日冕能到达太阳表面几百万公里的高度,所以帕克太阳探测器在近日点时,几乎就是横掠过日冕,为了不让探测器被高温摧毁,研究人员需要采取一些特殊措施。

帕克太阳探测器所处环境,宇宙空间中粒子密度非常低,比如日冕的粒子密度大约是每立方米10^15个,只有空气的100亿分之一,即便温度很高,低密度粒子在单位时间内传递给探测器的热量是很少的,探测器外壳温度上升并不快,只要及时移走热量,就能保证外壳温度在一定范围内。就好比在烧柴火时,火焰温度高达500~600摄氏度,我们用手掠过火焰一点没事,但是我们把手伸入100摄氏度的水中时,哪怕时间再短也会被烫伤,这是因为水中的粒子密度远远高于空气,热量传递非常快。

科学家在设计探测器时,也利用了一些巧妙措施,隔离来自太阳的热量。措施一:特殊的隔热罩帕克太阳探测器拥有碳复合外衣,表面可以承受1400℃的高温辐射,这也是探测器在穿过100万度的日冕时,所能达到的最高温度;然后内部加上碳复合泡沫,可以把外层高温进行隔离,使得航天器主设备处于30℃的条件下。措施二:特殊合金在帕克太阳探测器上,有两个设备不受隔热罩保护,一个是探测太阳能的法拉第杯,另外一个是测量带电粒子通量和速度的传感器。

其中法拉第杯就由钛-锆-钼合金制成,本身熔点为2349摄氏度,然后还有一个产生电场保护法拉第杯的栅格由金属钨制成,熔点高达3422℃。措施三:铌制电线由于担心主设备的线缆因高温融化,研究人员使用蓝宝石水晶管来悬挂布线,内部导线用金属铌制成,铌是一种非常稳定的金属材料,熔点高达2468摄氏度。措施四:姿态调整太阳能板能给探测器提供足够的能源,在每次接近近日点时,探测器会精确控制太阳能板,使之收缩到隔热罩后面,只留下一小部分暴露在太阳辐射之下。

而且太阳能板有着强大的液冷散热系统,使得太阳能板处于10℃~125℃之间,这是太阳能板能承受的范围。为了保证探测器姿态始终和太阳同步,在探测器的特殊位置均布有传感器,一旦传感器感应到太阳光,中央处理器就会计算自身和太阳的相对位置,然后及时修正姿态,使所有主设备始终处于隔热罩的保护之下。在探测器发射前,科学家就在实验室制造了和太阳附近相似的环境,以检查探测器各个方向上承受的温度;帕克太阳探测器的主要任务,是探测太阳风、太阳磁场、太阳高能粒子,以及日冕结构成像等等。

NASA“帕克”太阳探测器发射成功,这对人类意味着什么

帕克太阳探测器,最勇敢的逐日者

帕克探测器带着人类的期盼飞向太阳,去探测我们即熟悉又陌生的这颗恒星。科学家们希望通过帕克探测器让人类离太阳更近一步,对其进行更深入的研究。太阳为地球上的生命提供了必需的光和能量,我们对太阳了解的越多,就越能明白地球上生命的起源。当然,太阳风对地球是有不利影响的,来自太阳表面的太阳风以超过500公里/秒的速度向地球袭来,干扰地球的磁场,破坏地球电离层的结构,造成我们的无线电通信中断,甚至影响地球大气,引起火山爆发或者地震。

帕克太阳探测器已经发射一年多了,现在有什么新的科学发现?

帕克探测器是美国宇航局在2018年8月份发射的无人飞行器,旨在于更深入地研究太阳风及其日冕的奥秘。帕克探测器的飞行速度超过了旅行者一号,也是人类迄今为止发射的最快人造飞行器,时速可达70万公里。在任期内,预计距离太阳表面最近时的距离为600万公里,仅为水星公转半径的十分之一。我们已经明确地知道了太阳的质量和年龄了,为什么还需要进一步研究太阳?事实上,人类对太阳的了解还很肤浅,比如我们无法预测太阳风暴。

而太阳风和日冕温度是引起太阳风暴的决定性因素。强烈的太阳风会严重影响全球电网以及通信设备。在第二次工业革命之前,人类还没有迈入电气时代,所以太阳风暴对人类的影响微乎其微。在历史上,太阳风暴曾在1859年严重破坏了地球的电报系统。到了1972年,太阳风暴直接使地球上很多通信网络和电网瘫痪。因为相比于1859年,1972年是更加进步的技术时代。

如今,卫星导航和互联网已经深深扎根在每个人的生活之中,这些异常繁杂的系统一旦受到破坏,将会造成巨大的社会损失。如果我们可以提前预测太阳风的到来,那么我们就有有效的手段将损失降到最低,比如关闭部分电网和易受到攻击的卫星。如今帕克太阳探测器已经传回首批数据。其中有四项重要的研究成果已经发表在《自然》杂志上。

太阳磁场的突然反转帕克太阳探测器的数据表明,太阳局部磁场会发生180度反转,短则在几秒之内会反转回来,长则在几个小时之内会反转回来。太阳磁场的突变是极其短暂的,如果没有帕克探测器,我们很难察觉到这样的事实。天文物理学家认为太阳磁场的变化是没有规律的,这取决于某些等离子流的改变。太阳风中还夹杂着小行星的残骸我们都知道,太阳表面都是轻元素,其核心地带发生着聚变反应,所以重元素都在太阳核心地带。

只有超新星爆发,太阳才会向外界释放重元素。然而当帕克探测器抵达绕日轨道的近日点时,其探针敏感地探测到由重元素构成的小颗粒物质。这些微粒不可能是太阳核心的重元素,通过分析不难发现,这些直径在微米量级的物质是太阳吞噬小行星和彗星留下的残骸。这些残骸绕太阳表面运行,直到遇到下一次巨大的太阳风,这些残骸会一并被抛出太阳系。

影响太阳风威力的局部因素帕克探测器还带给我们理论之外预测的太阳风的新规律。太阳风的威力除了自身的决定性因素之外,还和磁场和太阳自转有关。新的研究发现:每当太阳局部磁场和太阳自转方向基本一致时,该区域引发的太阳风将会被抛向更远的宇宙空间。并且随着太阳风的流动,其中粒子的速度会显著增加。从这点来看,科学家又弥补了新的太阳风逃逸的知识。

如果我们可以精确掌握日冕物质的抛射规律,那么对人类的卫星发射,登陆月球甚至火星的时机选择将有更多的参考因素纳入其中,以确保降低每次发射任务的危险性。但目前为止,帕克探测器是我们近距离研究恒星的唯一工具。在为期7年的任务生涯中,帕克太阳探测器的轨道会不断缩小,直到被太阳吞噬。在渐近太阳的过程中,帕克会带给科学家越来越多的宝贵数据,使人类更加了解自己的母星。

NASA帕克太阳探测器是否已完成对太阳的第二次近距离飞掠?

美国宇航局(NASA)近日宣布,该机构的帕克太阳探测器成功完成了对太阳的第二次近距离接触。截至上周末,该太空船正进入第二个完整绕日轨道的“出站阶段”,为该任务增添了另一个里程碑。帕克太阳探测器从距离太阳表面1500万英里(约2414万公里)处掠过,接近其此前创造的距离太阳的最近纪录。NASA去年发射了帕克太阳探测器,作为其研究太阳的使命的一部分。

该航天器已经拥有距离太阳的最近纪录,随着它的轨道越来越接近恒星,它将在未来几年内反复刷新这一记录。如果一切按计划进行,在2025年帕克探测器距离太阳表面将不到9.86倍太阳半径。根据NASA的说法,第二次近距离接触发生在美国东部时间4月4日下午6点40分,该航天局表示当时探测器的速度为213,200英里/小时。

管理帕克太阳探测器的团队报告说,在这种近距离接近过程中,航天器发出了“A”信标状态,这意味着尽管有高温,它仍然处于良好的运行状态。在第二次飞掠之前,帕克太阳探测器的状态记录仪被清除了,此前的数据已经发送给地球团队。航天器上的一系列仪器使其能够收集有关太阳和物理的一般数据。探测器必须在其任务期间承受极高的热量,这是通过大型隔热罩实现的,这有助于保护敏感钻头。

文章TAG:帕克逐日探测器勇敢太阳

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