派克太阳能探测器是一种太空探测器,旨在解释太阳周围的神秘,例如热气体电晕和快速喷射的粒子,太阳风。该探测器于8月初发射,通过从地球到太阳系内部(迄今为止大部分向外航行)的罕见路线接近太阳,观测太阳七年。
帕克太阳能探测器于8月12日(当地时间)发射。在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射的美国发射联盟(ULA)Delta IV重型火箭在四分钟后停止了两个助推火箭发动机的燃烧,并发射了我前往太空的两级火箭发动机。在覆盖火箭末端的配对断开后,第三级火箭燃烧完成,火箭被成功拆除,开始向太阳的长途旅行。
帕克的太阳轨道飞行器通过重复七次重力转弯处于理想的轨道,这是一种特殊的轨道转向技术,它使用金星的摆动,一个行星引力场来改变航天器的速度和方向。
帕克太阳探测器将探测器从地球发射到太阳系内部,但不能简单地说使用太阳引力。我们必须根据物理定律克服这一现象。地球以110,000公里/小时的速度绕太阳旋转。因此,地球物质上存在很大的惯性力。即使在火箭中,即使你将火星车直接射向太阳,由于其惯性,航天器也越来越远离太阳。
为了抵消这种惯性,最好通过在与地球旋转方向相反的方向上加速火箭来抵消速度,但这并不容易。很难将火箭加速到110,000公里/小时。作为参考,土星V是人类在阿波罗计划中使用的最大火箭,速度为40,000公里/小时。人类射击瞄准火星的航天器的速度是47,000公里/小时。冥王星发射的新地平线的速度为50,000公里/小时。因此,抵消地球的惯性就像它迄今为止以两倍的速度射击火箭一样困难。
NASA选择了一种方法,通过利用上面介绍的天体引力调整挥杆速度,将航天器发送到所需的轨道。帕克太阳探测器将通过使用地球和金星七次重复摆动海湾,绕太阳并绘制一个长圆形轨道来接近地球。
毕竟,帕克太阳能潮正接近太阳,太阳半径为8.5立方英尺。 8.5太阳的半径是600万公里,所以有460条街道。当然,即使你认为这太过分了,你也可以把它想象成km,如果把它转换成154亿公里的天文单位,它就是0.04 au。换句话说,太阳与地球之间的平均距离接近4%。
到目前为止,人类制造的物体中,最接近太阳的方法是1976年直升机2记录的4300万公里。相比之下,帕克太阳探测器将接近距离的七分之一。此时,速度为692,000公里/小时,相当于每秒200公里/秒。它比用枪射出的子弹快约15倍。据说,人类制造的东西将是记录速度最快的。
派克太阳能探测器旨在解开神秘的问题,即美国宇航局目标太阳周围的空气层Corona比太阳本身更热。太阳的表面温度为6000度。然而,位于其上方的电晕是一百万度的超高温。帕克太阳能航天器将跳入日冕,观察太阳风和太阳的磁场。
随着接近太阳,帕克太阳能空间暴露在比地球表面强520倍的阳光下,气体暴露在高温下。它由碳纤维制成的特殊绝缘装置和11厘米厚的屏蔽层制成。它可以自我控制气体姿势,保护身体免受在恶劣环境中拍摄的热能。前屏蔽的表面温度约为1400摄氏度,但气体本身可保持在30摄氏度左右。怎么可能这样呢?
Parker太阳能探头设计用于承受前面提到的极端条件和温度变化。设计的关键是自动系统,它可以保护身体免受太阳的散热和强烈的光发射。探头本身不会在太阳能中散热的第一个原因是散热器。它是一种保护太空船免受太阳照射的盾牌。白色散热器反射来自前面的光线,以防止热量被吸收。
散热器本身由各种材料制成。碳纤维也是其中之一,其中大部分称为石墨环氧复合材料。该材料用于高尔夫球杆,网球拍等,并具有很强的耐热性。散热装置分为三层,外面是石墨环氧树脂,中间是碳泡沫。碳泡沫含有大量空气,重量轻,经久耐用。据说97%的碳泡沫是由空气制成的。
第二个原因是智能控制。自动软件允许驾驶室内设备安全且始终位于散热器后面以控制船体。这意味着散热装置始终保持正确的姿势以保护船体。我们为此部署了传感器。传感器已编程为识别出如果散热片阴影可见,则探头无法保持其正确的姿势。
第三个原因是冷却系统。派克太阳能探头在内部循环水以保持温度恒定。水流过太阳能电池阵列和散热器,在太阳能电池中加热,并在散热器中冷却。就像让血管在体内传热一样。
下一个原因是热量不是温度。温度是一种衡量标准,但热量是衡量能量转移的标准。为了让派克太阳能探测器到达太阳的外层Corona,热量不是温度的概念至关重要。
像其他恒星一样,太阳是由等离子体组成的。这些等离子体的聚集程度因平台而异。太阳电晕温度高,构成电晕的等离子体颗粒在高温高速移动的同时广泛分散。因此,能量传递效率低。因此,易于管理探头周围的热量。很容易说即使烤箱加热到400度,也不意味着手内部达到了400度。因此,即使在电晕环境中移动,parker太阳探测器的散热器表面也仅被加热到大约1,400度。
派克太阳能探测器还包含一项技术,可以测量太阳风中的离子和电子流量,并将测量值返回到安装的电子设备。太阳探测器杯不受散热器保护,但它使用钛,锆和钼合金来承受高温,核心芯片使用熔点为3,422度的钨。另外,当接近太阳时,用于电子布线的电缆由于高温而熔化,因此它被设计成不是普通电缆而是使用蓝宝石晶体管来连接整个电子器件以加热。
美国宇航局表示已投资15亿美元用于开发派克太阳能探测器。 11月,派克太阳能探测器将走上正轨,将在七年内开始观测。
正如我之前所说,探测器的目的是解释日冕是否比太阳本身温暖得多。众所周知,太阳表面与外层大气的连接是针对磁场的,但能量如何从磁场中逸出并到达日冕是关键。
20世纪50年代的太阳天体物理学家尤金·帕克(Eugene Parker)在科罗纳提出了太阳风理论,但几十年后,帕克的太阳探测器能够研究围绕这一过程的神秘面纱。希腊神话中伊卡洛斯的翅膀因为羽毛的楔入而在太阳的热量中融化,最终落入大海并死亡。我不知道帕克太阳探测器是否会像伊卡洛斯机翼一样,但它对于技术的力量将是一种夸大其词,但如果进展顺利,它将是一个解决人类老问题的机翼,而不是摔倒。