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太陽探測器帕克為什麽不怕曬傷?因為它皮厚!

即將飛往太陽的帕克探測器

你能走到距離太陽多近的地方還不怕曬傷?我在距離太陽大概1.5億千米的三亞海灘上就被曬掉了皮。如何要接近到距離太陽600萬千米的地方呢?這裡的物體表面溫度可能達到1370℃,人類早就灰飛煙滅了。

但是,再過幾天,NASA就要發射一個探測器,接近到距離太陽600萬千米的地方,去看看這顆偉大恆星的成色。探測器用太陽風科學的先驅、芝加哥大學名譽教授、天文學家尤金?帕克來命名,主要任務正是研究太陽風。比較重要的一點是,帕克將是史上第一個飛進日冕的探測器。

可想而知,帕克會裝備一身隔熱能力極強的鎧甲,能夠在1370℃高溫下保證內部儀器設備的正常運行。

首先說帕克的設計和選材。它最關鍵的部分當然是探測設備,稱為“太陽風電子、阿爾法射線和質子探測器”,簡稱SWEAP。它採用一種叫做法拉第杯的設備來捕捉太陽風中的帶電粒子。科學家們考慮了三種材料:C103型铌合金(一般用在火箭發動機上)、一種叫做TZM的鈦合金,當然還有鎢合金。有些電纜是用藍寶石製成的,藍寶石在常溫下是絕緣體,在高溫下卻是良導體。其次就是熱護盾,毫無懸念地,這個器件要用11.5厘米厚的碳纖維材料製成。

問題在於,怎樣才能知道這身鎧甲管用不管用?人類在地球上創造出1400℃以上的高溫並不困難,柴油機汽缸內燃燒溫度的最高就可以達到1700℃。但太陽風當中還包括高能粒子、強光等情況,直接把帕克放在火裡燒,是不能模擬這些要素的。要測試帕克,還得另辟蹊徑。

帕克在法國奧戴羅接受超級反射鏡的考驗

在法國奧戴羅,有一個世界上最大的太陽反射鏡,用63塊反射鏡構成凹面。在正午時分,如果把這63塊鏡子反射的陽光聚集到一個80厘米寬的表面上,可以實現超過3000℃的高溫。從測試結果看,帕克還是能扛住的。在熱護盾的保護下,帕克內部的溫度變化不超過30℃。

太陽風不是唯一的問題。在太陽附近,還有著大量的宇宙塵埃。而且它們的飛行速度可以達到每秒170千米,一般的光學探測器被它們一打,就會像芝麻燒餅一樣,不能工作了。經過電腦模擬,研究者們認為,到帕克的壽命末期,會有0.6%的探測器鏡頭表面被塵埃打壞。聽起來不多,但也會導致大量科學數據損失。因此NASA考慮了多種鏡頭器材,先後排除了鎢合金、常見的BK7鑽石塗層玻璃,最後選用了沒有圖層的BK7玻璃。

後說一句,帕克老先生雖然已經91歲高齡,但依然精神矍鑠。這也是NASA第一次用在世人物來給航天器命名。帕克探測器的任務要持續7年,希望老先生能看到發回的數據吧。

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