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  • 1 # 魑魅涅槃

    自航天產業發展以來人類迄今為止發射的航天器總數早已超過5000顆以上,再眾多的航天器中光是離開地球軌道前往更深空間的探測器總數就有近百顆。但是要數迄今為止人類發射過的深空探測器中最偉大的探測器是什麼?只能說是眾說紛紜,有人說是1977年發射現階段已經飛出太陽系邊緣的“旅行者一號”探測器,也有人說是2018年發射,用於近距離探測太陽的“帕克”太陽探測器。誰到底是最偉大的探測器真沒有最終答案,姑且將二者都認定為人類歷史上最偉大的探測器吧。

    首先從旅行者一號探測器來說,上世紀七十年代正值美蘇冷戰、太空爭霸的鼎盛時期,這一時期美蘇兩國的航天事業發展很是迅速,美國此時已經完成了多次載人登月活動、並且最新研製的重複使用太空梭也已經完成了空間滑翔降落測試。同年美國發射了旅行者一號外空間探測器,這是一顆探索太陽系外援的深空探測器,主要目的就是為了探索地球所處的太陽系更靠邊緣的深空和其他星球是什麼樣的。

    所以在旅行者一號探測器上使用了能夠持續供電時間更久遠的核電池,為旅行者一號上面搭載的金屬唱片機供電,保證其能夠在上百年的飛行週期內持續放出來自地球的聲音。同時旅行者一號還將對更靠近太陽系邊緣的土星和其附屬的土星環,以及附近的木星進行深空探測,很巧的是1977年旅行者一號發射的那一年恰好是太陽系星系時隔176年一次的星系重合之年,這一年發射的深空探測器在逃逸地球引力束縛和藉助其他星球引力進行深空飛行時所受到的引力更大。這就使得旅行者一號雖然比旅行者二號晚發射了兩個多月,但是在更大外星球引力的加速下,旅行者一號僅用十幾天的時間就追上了旅行者二號。後面也是抵達土星軌道的時間更快。

    等旅行者一號完成對土星和土星環以及木星的行星探測後,其服役壽命還能長,而且當時正處於美蘇太空爭霸的白熱化時期,所以NASA為旅行者一號制定了更為遙遠的深空探測計劃,這就是直接飛往更遙遠的太陽系邊緣,用於探測太陽系邊緣的太陽風中的粒子情況。

    有意思的是旅行者一號雖然重量不到一噸重,但是也因為更輕的質量使得其空間加速更快,消耗的燃料更少。所以旅行者一號自1977年發射以後,截至2019年整整42年時間過去了旅行者一號仍然處於可控飛行狀態,2019年底NASA公佈了當時旅行者一號已經飛抵太陽系邊緣,距離地球大概211億公里,即將飛出太陽系了,這也是人類歷史上距離地球最遠的探測器了。

    帕克太陽探測器則是人類發射的第一顆專注於太陽近距離探測的空間探測器,同時也是NASA歷史上第一顆以在世人名稱命名的航天器。雖然帕克太陽探測器並不是人類歷史上發射第一顆專注於太陽探測的航天器,比如早在冷戰時期,蘇聯發射的月球2號、美國發射的水手2號4號以及後來的太陽神、SOHO號探測器都曾靠近太陽對太陽風實施過探測,當時介於當時的技術限制以及更為關鍵的是太陽附近上萬度的高溫烤炙,早期的航天器根本無法承受長時間的近距離高溫輻射,所以早前人類雖然發射過幾次太陽探測器,當時都是站在更遠、更涼快的位置對太陽風實施探測。當時人類始終無法理解太陽表面溫度只有六千攝氏度,為什麼周圍太陽風組成的日冕溫度卻高達上百萬攝氏度,而且太陽風中的粒子速度會超過音速呢?所以就需要一顆能夠忍受住日冕內上百萬度高溫的探測器真正深入虎穴去一探究竟。

    所以帕克太陽探測器身肩重擔出發了,按照計劃帕克號探測器要深入到距離太陽只有600萬公里的日冕內進行實際探測,這個距離比此前最靠近太陽的太陽神號距離太陽4300萬公里近了太多太多,這裡面所要承受得到溫度也是此前人類發射的任何航天器所無法承受的高溫烤炙。

    那麼帕克號太陽探測器又是如何抵禦日冕內最低上百萬度高溫烤炙的呢?答案就在於帕克號太陽探測器所帶的那頂“遮陽帽”。首先我們在夏季溫度最高的時候外面氣溫能達到40度以上,當時此時如果我們手摸長時間暴曬在太陽下的石塊或者金屬吸熱物體的時候很可能會被燙傷,因為此時氣溫雖然只有四十多多一點,當時這些長時間暴曬的物體所吸收的太Sunny能量所聚集的熱量往往已經達到七八十度以上。

    那麼對應到太陽周圍上百萬都高溫的日冕而言——溫度並不等於熱量,由於日冕內的粒子分佈的非常稀疏,這就使得帕克號太陽探測器在日冕內飛行的時候同時撞上的粒子數量更少,那麼帕克號太陽探測器所吸收的熱量就達不到上百萬度。這一點就好比下雨一樣很密集的暴雨很可能一兩秒就能將雨傘澆溼,但是下的雨滴之間間距很大的時候,可能把雨傘澆透得好幾分鐘一個道理。

    所以對於帕克號太陽探測器而言,藉助於日冕內粒子分佈非常稀疏的優勢,帕克號太陽探測器主要能夠承受幾千度的高溫烤炙即可安全飛行。所以帕克號頭頂戴的遮陽帽是NASA歷時十年研製的一定非常有黑科技的防熱盾牌,其外層是白色的陶瓷材質可以發射並隔絕上強度高溫,讓遮陽帽後面的探測器本身安全執行。而且帕克同樣是在日冕內繞著太陽做圓周飛行,,所以帕克上裝備的這頂遮陽帽還能根據不同方向溫度不同實時調整遮陽帽和探測器之間的角度,讓背後的探測器始終屬於“最涼快的位置”。

    另外NASA為帕克號太陽探測器設計的軌道並不是始終處於日冕內飛行,而是一個類似於更多航天器一樣的橢圓形軌道,在近太陽點對日冕進行探測,等飛到更遠、更涼快、最靠近地球的時候將探測的資料發回地球。

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