原创 太阳的温度足以融化一切,那么为什么宇宙飞船接近太阳却没事?
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2024-10-15 12:41:20
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有一艘名为的航天器正在接近太阳,这是前所未有的。它将为我们提供有关太阳的独特信息。人们很惊讶为什么这艘航天器在靠近太阳时不会被烧化。事实上,它定期停留在太阳最热的一层,被称为日冕,而不是太阳表面。日冕是太阳周围最热的地方。

今天我们会了解太阳探测器如何承受高温并提供哪些新发现。探索我们的星球对我们这些住在地球上的人来说非常重要。因为如果没有太阳,地球上就没有生命。我们的气候和季节也是由于太阳辐射的作用。太阳的活动还会持续影响着地球的磁场。甚至有些人认为,太阳风暴对人类的心理影响与满月类似,令人感到困惑。

然而,站在科学的角度来看,天文学家和宇宙学家特别想了解太阳表面迄今神秘的过程。Corona 的意思是花环。这种微光只有使用特殊过滤器或在日食期间才能在地球上看到太阳周围的光环。直到今天,科学家仍然无法完全理解日冕。因为它位于地表上方数公里处,温度高达一百万摄氏度。尽管太阳表面的温度只有约 6000 摄氏度,但太阳和它的日冕一样,都不是恒星表面每个地方都一样热。这里发生了合并、事物冒泡,力在周围旋转。日冕与太阳表面相似,只是它的热量以最细小的粒子云的形式存在,这让人感到困惑。

要知道的是,帕克太阳探测器将帮助我们更好地了解太阳表面活动对云和蒸汽的影响。这些粒子是由太阳的炽热过程形成的,或者至少受到它们的影响。我们仍然不完全了解这些过程,但帕克太阳探测器将帮助我们更深入地了解它们。这些过程产生的热量和能量是由物理和化学力驱动的,我们仍然需要更多的研究来了解它们。我们可以从太阳的能源产生过程中学习,例如通过类似于太阳的技术产生能量和热量,这可能有助于我们创造更多的能源,同时也更加环保。

而且,除了研究日冕产生的巨大热量,探测器还在测量太阳风暴。这些风暴是巨大的粒子喷发,源自太阳表面的剧烈喷发。在这些喷发期间,等离子体和粒子流被释放出来,在太阳附近漂浮。最终,电荷也会进入日冕,并通过未知机制从太阳引力中释放。这些粒子以极快速度漂离太阳并进入太空。如果这些粒子流碰到地球的磁场,就会发生偏移和拉伸。专家认为,如果太阳风达到一定强度,它们可能会超越地球上的全部电力。

人类研究太阳耀斑和风还不到一百年。科学家们发现太阳的喷发和风有特定的节奏,通常是每11年一次。在这段时间内,喷发会按照一定的模式发生,风也几乎可以预测。但有时太阳的行为会突然改变,表现出不同寻常的活动。这让科学家们非常担心,因为我们依赖于技术,而太阳的突发行为可能会对我们的世界造成危险。帕克太阳探测器的使命是为了帮助我们更好地了解太阳,以避免可能的灾难,比如完全断电将使地球在数小时内陷入难以形容的混乱之中。

帕克太阳探测器是一个联合项目,由美国宇航局、欧洲空间局和其他几个国家合作完成。它于 2018 年 8 月发射,利用了太阳和地球特别接近的时间窗口。为了到达目的地,探测器必须利用行星的引力场来移动,从而继续前进。因此,它首先绕金星转了 7 圈,然后才能朝着太阳前进。这些飞越金星的演习也让美国宇航局了解了更多关于金星的信息。

早在 2021 年 4 月,帕克太阳探测器做了一件了不起的事情 - 它第一次飞越了太阳的日冕。在探测器的飞行过程中,它飞到了距离太阳表面 610 万公里的地方。虽然外面的温度高达 2500 度,但探测器内部的测量仪器仍然保持在 30 多度左右。国际团队花费了近 10 年的时间来设计和建造这个探测器,并使用了复杂的热保护系统来确保它能够安全地接近太阳。这个系统包括特殊的材料、隔热罩、探头位置和水力冷却系统。探测器的热保护系统由 2 层碳纤维增强碳制成,这些层之间还有碳泡沫,使得探测器内部几乎没有热量传递到外面。这项技术的建造者 - 霍普金斯应用物理实验室 - 也负责水冷系统的建造。

派克太阳探测器被包裹在白色氧化铝中,这个颜色和材料都是经过精心设计的,可以最大程度地反射太阳的热量。探测器外壳会反射比吸收更多的热量。防护罩中还有一层钨,这是一种密度极高的重金属,只有在非常高的温度下才会沸腾。这层钨防止了外壳和探头内部的碳层之间的反应。这样,即使在极端高温的日冕环境下,探测器内部的热量也会保持在可接受的水平。探测器的位置和轨迹被编程,始终使防护罩朝向太阳表面,以确保探测器可以直接观察太阳。

探测器的摄像头和传感器都被放在防护罩的后面,几乎无法看到从外面经过的电晕。下一次探测器的飞行只会穿过日冕的外层,时间非常短。在这些外层中,探头接触到的热粒子数量非常少,因此热传递保持在最小水平。就像你伸手进入热烤箱一样,只要你不接触金属或任何加热的食物,你的手就不会被烫伤。派克探测器在极端温度下的飞行就像你手臂在烤箱中停留的时间很短一样,时间专门设计为对应于短暂停留时间。

科学家和工程师在 2021 年 4 月 28 日屏住呼吸,当派克探测器以每小时 586000 公里的速度短暂穿过日冕进行初步测量和拍摄粒子流时,美国宇航局和所有其他机构都非常高兴。仅仅几个小时后,探测器就离开了。该探测器以美国科学家尤金·帕克的名字命名,他创造了“太阳风”一词,至今仍被认为是太阳探索领域的先驱。

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