为什么帕克太阳探测器不会被100万度的高温熔化？

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来源：科技眼

预计在两周后，美国东部时间8月4日，美国宇航局（NASA）将发射其最具雄心的太阳探测器——帕克太阳探测器，它将会踏上飞往太阳之旅，并“触摸”太阳——比以往任何的太阳探测器都要接近太阳表面。

按照计划，帕克太阳探测器的三个最靠近太阳的轨道将使它飞到距离太阳表面仅620万公里（即8.86个太阳半径）之内。那里是太阳的外层大气或者外日冕的内部，那里的温度至少也有100万度。

那么，为什么如此靠近太阳的帕克太阳探测器不会熔化呢？它究竟是如何做好隔热措施的呢？

如果在100万度的高温条件下，即使是最先进的隔热罩也会熔化掉。要知道，金星表面的温度大约为460摄氏度，这导致前苏联在20世纪80年代发射的金星探测器在着陆金星之后，很快就出现了电子故障。

对此，NASA解释道，保护帕克太阳探测器的诀窍在于温度、热量以及空间密度的不同。

物体的温度来自于组成粒子在做永不停歇的热运动，所以温度其实是表征粒子的运动速度（或者说平均动能）。相比之下，热量测量了实际传输的能量。在浩瀚的宇宙空间中，粒子的运动速度可以非常快，但它们不会传递很多热量，因为这些粒子之间存在很大的空间。

NASA科学家Susannah Darling博士解释道，虽然帕克太阳探测器所要飞入的日冕拥有极高的温度，但那里的密度却非常低。试想一下，如果把手放在热炉前和把手伸进沸腾的开水中的区别（千万不要尝试）。显然，放在热炉前的手可以比放在开水中的手承受更长时间的高温，因为在开水中的手会与更多的热粒子相互作用。

同样地，与太阳的可见表面相比，日冕的密度较低，所以帕克太阳探测器与较少的热粒子相互作用，它并不会接收到过多的热量。正因为如此，保护探测器上的大部分仪器的隔热罩预计只会被加热到1370摄氏度，而不是100万度。

帕克太阳探测器配备了十分先进的隔热罩，它是由两个过热的碳-碳复合板组成，其中再夹上一个11.5厘米的泡沫炭核心。朝向太阳的一面被涂上了亮白的陶瓷颜料，它的直径大约为2.4米，能够有效多地反射太阳光，以减少热量。由于泡沫的轻盈性，这个防热盾的质量只有72.5公斤。有了这样的隔热罩之后，帕克太阳探测器的大部分仪器所处环境的温度只有30摄氏度。

此外，还有一些仪器需要在隔热罩之外工作，它们则是由其他特殊材料制成。例如，用来捕捉带电粒子以测量它们流动的法拉第杯，它是由钛锆钼合金制成的，它的熔点大约为2350摄氏度。

为该仪器产生电场的芯片是用钨锻造的，钨是已知熔点最高的金属，其熔点高达3422摄氏度。探测器上的电线是由铌制成的，它的熔点是2477摄氏度。探测器上的传感器将帮助它修正方位，使精密的仪器不会暴露在太阳的灼热射线中。

至于太阳能电池板，它们被用来收集太阳能来驱动探测器。当探测器距离太阳太近时，它们可以收缩在隔热罩后面以防止过热。

此外，整个帕克太阳探测器还使用加压的去离子水进行冷却，它能很好地控制探测器将要暴露的极端温度。配备了先进的隔热罩，帕克太阳探测器将能以史无前例的近距离来研究太阳。