探秘：深层解读帕克太阳探测器不怕被太阳烫伤融化的高科技奥秘

触碰太阳的帕克太阳探测器已经成功发射，朝着太阳无所畏惧地迈进。

太阳是太阳系的主体，无时无刻不在散发着光和热，仅太阳表面温度就有约 5500 摄氏度，其中心温度达到了惊人的2000万摄氏度 ，而日冕层温度大概约5 × 106 摄氏度，太阳表面温度约为6000℃，在这样的高温下，一切物质只能以气态存在。

而此次帕克号将发射进入太阳大气层的深度，比之前的任何任务都要深。即日冕区域，因为在日冕区域可以了解是到底是什么驱使大量的粒子、能量和热量穿过该区域，向外抛射粒子进入太阳系，甚至远远超过海王星的范围。当然，在日冕内部，温度也高得难以想象。当受到强烈阳光的轰击时，宇宙飞船将在温度超过100万华氏度的物质中穿行。那么问题来了：在这么高的温度下，帕克号怎样才能防止不被烫伤融化呢？

当热，首先是帕克号的神奇盾牌防护罩。帕克太阳探测器使用的防热罩被称为热保护系统,或TPS,位于用钛框架构造的大型散热器的顶部，直径约8英尺(2.4米)，厚度约4.5英寸(115毫米)。这几英寸的保护意味着，就在护盾的另一边，航天器的身体将会舒适地处于华氏85度(30摄氏度)。据了解，该防护罩采用碳碳先进技术(carbon - carbon Advanced Technologies)建造，简单来说，就是夹在两块碳板之间的碳复合泡沫材料。这种轻质的隔热材料再加上在太阳面板上涂上白色的陶瓷漆，可以尽可能多地反射热量。经过测试，TPS能够承受高达3000华氏度(1650摄氏度)的高温，能够承受太阳发出的任何热量，保持几乎所有仪器的安全。当帕克号的防护罩在航天器飞往太阳表面的过程中，这种结构使太空船的有效载荷始终保持在阴凉黑暗的阴影中，自由地翱翔。当然，为了在日冕层手机数据，所以并不是所有的太阳能帕克探测仪器都在TPS背后。

比如从隔热罩上探出的太阳能探测杯是派克太阳能探测器上两种不受隔热罩保护的仪器之一。这种仪器被称为法拉第杯(Faraday cup)，是一种用来测量来自太阳风的离子、电子通量和气流角度的传感器。由于太阳大气层的强度，必须设计出独特的技术，以确保仪器不仅能存活下来，而且船上的电子设备还能传回准确的读数。杯子本身是由Titanium-Zirconium-Molybdenum（钛、锆、钼）,简称钼合金,其熔点约4260 F(2349 C)。而太阳能的网格产生电场探测杯是由钨构成、其熔点最高达6192 F(3422 C)。而这些网格的网格线由激光蚀刻而成,被高熔点酸代替。那么有人会问：日冕层的温度远远高于这些构造所承受的温度，怎么会不融化呢？这就要提到另一个科学常识了！

那就是热与温度的关系。在生活中，其实高温并不总是会转化为实际加热另一个物体。

在太空中，温度可以达到数千度，而不会给给定的物体带来明显的热量或感到热。为什么?温度取决于粒子运动的速度，而热量则衡量它们传递的总能量。粒子可能运动得很快(高温)，但如果它们很少，它们就不会传递太多能量(低热量)。由于空间大部分是空的，所以能够将能量传递给航天器的粒子非常少。帕克太阳能探测器通过的日冕温度极高，但密度极低。想把你的手在热气腾腾的炉灶前的区别和把它在一壶沸腾的水(注意安全，别轻易尝试!)，比如在烤箱,它内壁是300万度的等离子体，你的手如果不碰到内壁而置于其中，可以承受高温显著超过在水中,因为在水中有更多的粒子。类似地，与太阳的可见表面相比，日冕的密度较小，因此航天器与较少的热粒子相互作用，也不会接收到太多的热量。这意味着，虽然帕克太阳能探测器将在一个温度为数百万度的空间中飞行，但面对太阳的隔热层表面只会被加热到约2500华氏度(约1400摄氏度)。

因此，设计这艘飞船的科学家和工程师更关心的是，航天器上的科学仪器和设备在任务期间会冻结而不是融化。为了避免这种情况，这些仪器和设备的外部都用热毯包裹，并与单独的太阳能加热器配对。

另一个挑战来自于电子线路——大多数电缆在如此接近太阳的环境下暴露在热辐射中会融化。为了解决这个问题，这个团队种植了蓝宝石水晶管来悬挂电线，并用铌来制作电线。

其他几项航天器设计使帕克太阳能探测器免受高温。如果没有保护，太阳能电池板就会过热。太阳能电池板利用正在研究的恒星的能量为航天器提供动力。每次接近太阳时，太阳阵列都会收缩到隔热罩的阴影后面，只留下一小部分暴露在强烈的阳光下。比如帕克号的太阳能电池阵列有一个惊人的简单的冷却系统:一个在发射过程中防止冷却剂冻结的加热水箱，两个防止冷却剂冻结的散热器，铝翅片最大化冷却表面，泵循环冷却剂。这个冷却系统足够强大，可以给普通大小的客厅降温，并且可以在太阳的热量下保持太阳能电池阵列和仪器的冷却和工作。

系统使用的冷却剂是大约一加仑(3.7升)去离子水。虽然存在大量的化学冷却剂，但航天器暴露在50华氏度(10摄氏度)和257华氏度(125摄氏度)之间的温度范围是不同的。为了防止水在较高的温度下沸腾，水会被加压使沸点超过257华氏度(125摄氏度)。

保护任何航天器的另一个问题是如何与之通信。帕克太阳能探测器将主要是单独的旅程。光需要8分钟才能到达地球——这意味着如果工程师们不得不从地球上控制飞船，到出事的时候已经太晚了。

因此，航天器的设计是为了自动保持自身的安全，并沿着太阳的轨道运行。几个大约只有手机一半大小的传感器沿着隔热板阴影的边缘附着在航天器的身体上。如果这些传感器探测到阳光，它们就会提醒中央计算机，宇宙飞船就能纠正它的位置，使传感器和其他仪器得到安全保护。所有这一切都必须在没有任何人为干预的情况下发生，因此中央计算机软件已经被编程并进行了广泛的测试，以确保所有的修正都能在运行中进行。

科学家表示，在发射后，帕克号将会探测到太阳的位置，将热防护屏对准太阳，并在接下来的三个月里继续它的旅程。在计划的7年任务期间，宇宙飞船将围绕太阳星运行24圈。在每一次接近太阳的过程中，它都会对太阳风进行采样，研究太阳的日冕，并从太阳周围提供前所未有的近距离观测，当然帕克号所拥有的一系列创新技术会让它一直保持凉爽，圆满地把任务完成。