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首个“触日”探测器开启逐日之旅_鲨鱼捕鱼游戏
发布时间:2018-11-07  作者:卓秉  来源:鲨鱼捕鱼游戏  访问次数: 20242

  首个“触日”探测器开启逐日之旅
   若是一切顺遂帕克探测器将于今年11月第一次抵达克日点 探测企图预计为期7年

  当地时间12日破晓,美国国家航空航天局的“帕克太阳探测器”,在佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空。这个“汽车巨细”的无人探测器耗资15亿美元,以美国天体物理学家尤金·帕克的姓氏命名。据消息来源,“帕克太阳探测器”能够比其他探测器更靠近太阳,将资助人们更多相识太阳日冕层、太阳风等。

  此前,“帕克太阳探测器”原定于当地时间11日破晓发射。但在距离发射只剩1分55秒时,因火箭氦气装置发出红色警报,发射被迫推迟。

  有史以来飞得最快的航天器美国“帕克”太阳探测器12日升空,正式开启人类历史上首次穿越日冕“触摸”太阳的逐日之旅,这也将成为迄今最“热”的太空探测使命。该探测企图预计于2025年6月竣事,为期7年。

  美国东部时间12日3时31分(北京时间12日15时31分),“德尔塔4”重型运载火箭从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地腾空而起,搭载着小汽车巨细、重约635千克的探测器直入云霄。美国航天局说,“帕克”将在未来7年内围绕太阳航行24圈,并在金星引力的资助下调整轨道逐渐迫近太阳,最终抵达距离太阳外貌约610万千米的地方,成为有史以来最靠近太阳的航天器。人类此前距离太阳最近的一次航行使命由德美两国研制的“太阳神2号”探测器于1976年完成,其时距离太阳外貌约4300万千米。

  “帕克”外部接纳厚度约11.4厘米的碳复合质料防热罩,可抵御近1400摄氏度的高温,使探测器内部在保持约30摄氏度的情况下正常事情。当飞抵最靠近太阳的地方时,它的航行速率将高达每小时70万千米,成为史上飞得最快的人造物体。按这种速率,只要一分钟就能从华盛顿飞到北京。

  “帕克”探测器以91岁高龄的尤金·帕克的名字命名,这位美国物理学家曾于1958年展望了太阳风的存在,这也是美国航天局首次以还在世的科学家命名探测项目。探测器内还搭载了一枚微芯片,记载有从全球征集的凌驾110万人的姓名,它们将与科学仪器一道飞向太阳系的中央。

  若是一切顺遂,探测器将于今年11月第一次抵达克日点,并从12月最先传回相关数据。“太阳日冕是太阳系中最后一批尚未有航天器造访过的地方之一,”“帕克”探测器项目科学家亚当·绍博在一份声明中说,“它给我一种探险家的兴奋感。”

  关注一

  帕克探测器为何不怕热?

  帕克探测器在太阳四周事情时,蒙受的太阳辐射约是地球四周的500倍。距离太阳云云之近,蒙受百万度的高温,探测器是怎样做到的?

  “热掩护系统(隔热罩)是航天器的使命成行的保障之一,它能够让航天器在约莫室温下运作”,约翰霍普金斯大学应用物理实验室帕克太阳探测器项目司理Andy Driesman说。

  据相识,帕克太阳探测器的热掩护系统,由两块碳纤维合成板中心夹着轻型碳泡沫芯,就像一块碳组成的三明治。为了反射尽可能多的热量,系统外貌涂有白色陶瓷质料。虽然它的直径长约2.4米,但由于使用轻质质料,整个热掩护系统仅为帕克太阳探测器的质量增添了约70千克。而有了这个防热系统,探测器的另一端将会保持在30℃左右。在实验中,这套系统蒙受了1650℃的高温。

  这个数字怎么能抵抗住日冕数百万度的高温?实在这背后另有一套基本的科学观点,热量和温度并不是一码事。与我们直觉相反的是,高温并不总是转化为对物体的现实加热。在太空中温度可达数千度,但不会给物体带来庞大的热量。太阳探测项目热防护首席工程师Betsy Congdon诠释,温度可以权衡粒子移动的速率,而热量则与它们传输的总能量有关。粒子可能快速移动(高温),但若是它们数目很少,就不会通报太多能量(低热)。

  NASA科学家Susannah Darling做了一个骇人的比喻:把手放进烤炉中能蒙受比放在开水里更高的温度,这是由于在开水中会接触更多的粒子。只管宇宙中存在大量粒子,但相比之下仍是真空,日冕的密度极低,没有几多粒子会直接把热量传给探测器。帕克的隔热罩只会被加热到1400℃,而不是百万摄氏度。

  固然,为了某些科学目的的直接探测,另有仪器要待在热掩护系统外面。用于丈量太阳风离子和电子流的太阳探测杯(Solar Probe Cup)就不受掩护,而它由耐高温的特殊合金(钛锆钼,熔点约为2349℃)制成,芯片则由钨制成(熔点约3422℃)。电子线路也要经受高温磨练,研究团队使用了蓝宝石水晶管布线,并用铌制成电线。

  在实验中模拟了极端情况举行了测试,太阳探测杯乐成地通过了测试甚至超出预期,袒露时间越长,效果越好。密歇根大学安娜堡分校SWEAP仪器的首席研究员Justin Kasper说:“我们以为辐射扫除了(导致实验误差的)污染物,基本上是把自己弄洁净了。”

  另据消息来源,日冕中的太阳风的温度虽然高达数百万度,但由于太阳风的密度极低,不会对探测器的正常事情造成影响。

  关注二

  帕克探测器怎样与地球保持通讯?

  帕克太阳探测器上实现了三大手艺突破,除了顶尖的隔热罩,另有太阳电池阵列冷却系统和先进的故障治理系统。太阳电池阵列冷却系统保证了极端情况下发生电能。它的设计十分精巧,当靠近太阳时,帕克的电池阵列会缩短到隔热罩掩护规模,只露出一小部门,以免过热。

  NASA的科学家以为这套系统十分简朴:一个加热水箱,保证冷却剂在发射历程中不被冻结;四个钛管制散热器,上面的铝鳍只有0.5毫米厚;再加上冷却剂的循环泵。而冷却剂只是约3.7升的水。

  虽然太阳的高温将是整个探测器面临最大的磨练,但发射后的几分钟将决议它能否前往太阳,探测器要穿过酷寒的太空,极短时间内完成从冷到热的过分,许多冷却剂也不能在温度跨度云云之大的情形下正常事情,以是选择了水。

  另一个至关主要的问题是探测器与地球保持通讯。由于距离云云之远,信号要8分钟才气抵达地球,若是地面的科学家发现它出问题,再做纠正为时已晚。

  以是,科学家们又在故障治理系统上举行了创新——在与地球长时间无法联系时代掩护航天器。在隔热罩内侧边缘装有几个传感器,若它们检测到了光,说明探测器位置不准确,科学仪器就有可能袒露在高温处。此时系统会吸收到传感器发出的警报,探测器会自动调整位置,以确保仪器的宁静。

  关注三

  帕克探测器带着什么使命去探索太阳?

  为什么我们要那么近距离地探索太阳?在NASA关于帕克太阳探测器的新闻公布会上,科学家给出了谜底。现实上,太阳远比我们眼睛看到的庞大得多,基础不是平静地挂在天上。太阳是一颗磁场很是活跃的恒星,它的大气层不停向外发出带电粒子,甚至能远远地发散到冥王星轨道外,沿途影响着它们所触碰的一切物质,也就是我们所说的太阳风(Solar Wind)。在太空中穿行的光和粒子会随着磁场的发作对地球的大气层造成短暂的破损,滋扰无线通讯信号,甚至破损地面上的电网。

  “太阳的能量总是流过我们的天下,”约翰霍普金斯大学帕克太阳探测器项目首席科学家Nicky Fox说,“纵然太阳风是看不见的,但当它们到达地球南北极,我们能看到漂亮的极光,这意味着有庞大的能量和粒子进入了大气层。我们对太阳风形成的机制缺乏深刻明白,而这正是我们要研究的。”

  固然,太阳运动不只有太阳风,那些对地球影响的情形被统称为空间天气,相识它们起源的要害就在于明白太阳自己。NASA戈达德航行中央太阳物理科学部副主任Alex Young说:“我们研究太阳已经几十年了,现在终于该行动了。”

  据消息来源,作为第一个将直接从位于太阳大气最外层的日冕中穿越的探测器,“帕克”将使人类能够近距离丈量太阳外层空间的电场和磁场,研究日冕物质抛射的物理机制,从而更准确地展望太阳风暴对人类生涯可能造成的影响。

  在NASA关于帕克太阳探测器的新闻公布会上先容了三大科学使命。第一,资助科学家相识日冕极高温度的秘密。太阳外貌温度约为5500℃,但日冕温度可以高达外貌温度的数百倍,飙升到上百万摄氏度。实在有些违反常理,“这有点像你脱离了篝火,效果突然变热了”,Fox说。太阳的热量来自它的焦点,但反而距离远的更热,热量是怎样在太阳大气中移动的?

  第二项使命就是研究太阳风。虽然现在科学家已经很大水平上知道了太阳风形成的缘故原由,但仍有一点未知,也是从未视察到的——太阳风是怎样加速到超音速的?帕克探测器将直接通过该区域,并沿着粒子运动偏向航行,资助科学家揭开这个谜团。相识太阳风的情况影响至关主要,由于最终人类要进入深空,必须掩护我们免受危险。

  第三个主要使命是帕克上携带的仪器来展现太阳高能粒子加速的机制。Young说:“太阳会发作大量的粒子,这些粒子会到达光速的一半,会滋扰电子装备,尤其是地球磁场外的卫星。”

  帕克太阳探测器上带有一系列科学仪器往返答这些问题。包罗太阳风电子、α粒子和质子检测仪;宽场成像望远镜,将拍下太阳日冕和内日球层的三维图像,从而真正“看到”太阳风;电磁场磁力计将直接丈量穿过太阳大气层的等离子发生的打击波;太阳科学综合丈量仪,通过谱仪监测探测器周围种种能量的粒子,研究它们来自那边,怎样加速以及怎样穿过星际空间。

  本组文/综合新华社、《北京科技报》、央视新闻

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