為 8 月啟航做準備,派克號太陽探測器穿好最先進隔熱罩

作者 | 發布日期 2018 年 07 月 09 日 18:57 | 分類 天文 , 尖端科技 , 航太科技 follow us in feedly

人類史上第一個近距離瞻仰太陽的探測器派克號即將在 8 月啟航,美國太空總署(NASA)已為它穿上最先進隔熱罩,等 2024 年最接近太陽時,探測器外部將承受高溫 1,370℃,但內部會保持在相對涼爽約 30℃ 的環境。



自科學家提出太陽探測器概念以來已過了 60 年,終於,人類第一艘太陽探測器派克號(Parker Solar Probe)即將在今年 8 月 4 日發射,以每秒約 200 公里的速度航向太陽(相當於 1 秒從費城到華盛頓),會借助金星的重力助推七度改變軌道以越來越接近太陽,預計 2024 年 12 月19 日最接近太陽,距離僅 400 萬英里(約 643 萬公里),穿梭在太陽大氣層的外層日冕。

做為比較,太陽系第一行星水星與太陽的近日點是 4,600 萬公里,白天赤道地區溫度約 430℃。

▲ 派克號太陽探測器將藉金星重力七度改變軌道。(Source:NASA

重力助推(也稱為重力彈弓效應或繞行星變軌)是利用行星或其他天體的相對運動及重力,改變飛行器軌道與速度,可以加速也能減速,以節省燃料與時間,比如:新視野號,飛向冥王星時依靠木星重力助推;朱諾號,2013 年再次飛近地球時借助地球重力助推,從內太陽系繞進木星;或是航海家 1 號,借助木星與土星的重力助推獲得完全擺脫太陽引力的動能,現在已是距離地球最遠的人造物體。

▲▼ 利用行星重力助推法來加速(上圖)或減緩(下圖)探測器速度示意圖。(Source:By Y tambe (Y tambe’s file) [GFDL or CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons

日冕(Corona)厚度達幾百萬公里,溫度達攝氏百萬度,粒子數密度為 1,015m3。在高溫下,氫、氦等原子已被電離成帶正電的質子、氦原子核和帶負電的自由電子等,這些帶電粒子運動速度極快,以致能掙脫太陽引力束縛,射向太陽外圍形成充斥整個太陽系的太陽風。

日冕中的粒子每隔一段時間就會被太陽風吹出,可能與地球磁場混在一起形成磁暴,導致人造衛星和電網陷入混亂,但也帶來美麗極光。派克號旨在弄清楚這種現象背後的機制,以更了解太陽風如何產生。

但想承受太陽的熱情,探測器需要一面超耐熱盾牌。NASA 在 6 月底為派克號裝上最先進隔熱罩,由兩層碳複合材料夾著 4.5 英吋碳發泡體厚芯構成,面向太陽的一面噴塗特殊配方塗層,以盡量反射太陽熱量,全部重量僅 160 磅(由於飛行速度極快,為了避免無法進入軌道,探測器不能太重)。

多了這道盾,派克號能屏障超過 1,370℃ 高溫,並確保內部儀器在 30℃ 環境工作,幫助科學家探索太陽與地球之間如何進與退。

(首圖來源:NASA