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陕西省发展改革委贺久长副主任带队调研民营经济发展情况并主持召开民营企业座谈会

2018-11-17 08:27 来源:中国经济网

  陕西省发展改革委贺久长副主任带队调研民营经济发展情况并主持召开民营企业座谈会

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帕克成为飞向太阳最近的探测器:不会“烤化”吗?
2018-11-17 19:40:58  出处:蝌蚪五线谱  作者:谢顿 编辑:万南   

刚刚过去的10月最后一天,美国宇航局帕克探测器正式成为最接近太阳的人造探测器,但这还不是帕克探测器最接近太阳的位置。这一天之所以成为里程碑,是因为帕克探测器打破了1976年4月,太阳神2号创造的距离太阳表面4273万公里的纪录,而帕克探测器的目标是抵达距离太阳表面大约610万公里的位置,显然它的目标还没有实现。

帕克探测器在今年8月才发射升空,按轨道设计,需要到2024年才抵达最靠近太阳的近日点,还有六年的时间要飞行。在今年9月30日,帕克探测器第一次飞掠金星,11月1日,帕克探测器第一次抵达近日点,相当于35个太阳半径的位置。

按这个速度,好像很快就能够抵达距离太阳最近的点,其实并非如此。帕克探测器的轨道绕行金星和太阳,在金星附近的时候借助金星的引力加速,然后再一次抵达近日点。

到2024年之前,需要完成至少7次金星借力飞掠,绕太阳运行24圈,这样才能抵达距离太阳最近的近日点,大约为8.86个太阳半径,即610万公里左右的距离。

任务目的

帕克探测器需要花费数年时间才能抵达距离太阳600多万公里的近日点上,这样的轨道设计是为了对日冕层进行深入研究,同时观测太阳外层大气和收集太阳风粒子数据。1940年代,科学家在对日冕温度进行计算时发现,日冕的温度高达几百万摄氏度,而太阳表面的温度只有5500摄氏度,那么是什么原因导致日冕温度会达到几百万的数量级呢?

这还是要从太阳外层大气分层结构上说起。太阳大气结构中,最外层的是色球层,温度大约5500摄氏度。往外则是过渡区,温度可飙升到数十万摄氏度;过渡区再往外就是日冕层,其距离太阳表面最远,温度却是最高的。

目前关于日冕物质高温的解释有几种,比如阿尔芬波传递能量、磁重联释放的能量等,也没有一个确切的说法。帕克探测器的任务就是深入日冕层,通过实地探索寻找证据,最终揭开日冕物质的高温之谜。

为此,帕克探测器携带了四大仪器,也仅仅是四个,带太多仪器没有用。因为前往太阳近日点的环境是十分险恶的,弄不好就会造成仪器故障,整个任务前功尽弃。

在四大仪器中排列第一的是SWEAP太阳风电子、阿尔法粒子和质子探测器,负责捕捉太阳风中的各种粒子,这样我们可以知道日冕层中的物质都由哪些粒子构成。

第二个是广域相机,可对日冕和太阳风大尺度结构进行直接成像,建立我们对日冕的物理细节认识。

最后两个是ISIS-EPI综合调查装置和FIELDS电磁力仪,也是用来对太阳风进行测量。有了这四大仪器,就可以基本掌握太阳风和日冕物质的构成,这些数据有望揭开日冕高温之谜。

隔热罩才是核心

正所谓不入虎穴焉得虎子,为了抵达距离太阳足够近的位置上,隔热技术是最关键的。

约翰霍普金斯大学应用物理学实验室设计了一种隔热装置,由两块碳纤维材料夹板构成,厚度为11.5厘米,在飞往太阳的过程中可抵御1400摄氏度的高温,因此我们可以看到探测的前端就一个巨大的隔热板,表面为白色物质,最大限度反射太阳光。

在隔热罩后面的仪器可以保证在不高于30摄氏度的环境中工作。由此看出,隔热罩的作用巨大,没它“罩着”所有的仪器都无法正常工作。

能扛住1400摄氏度的材料其实并非人类的最先进技术,航空发动机的涡轮前温度比这个数值更高,如果要更加靠近太阳也是可以的。但根据任务需要,抵达600多万公里距离上已经足够,可收集到与日冕高温有关的粒子。

在帕克探测器的周围,都安装了多个传感器,一旦温度超过阈值,就会触发探测器姿态自动调整,确保所有的仪器都处于隔热盾的保护之下。

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