星系花園·獅子月突厥話題

花園小蜜

非著名設(shè)計師

無論你是否有空遙望星空

無論你是否關(guān)心人類宇航事業(yè)

無論你是否明白研究和探索太陽的難度

你都不得不承認(rèn)

帕克太陽探測器是人類的驕傲

無論是數(shù)千年前的古希臘神話

還是遠(yuǎn)古華夏的傳說

逐日或抵近飛行都是個悲劇

美國NASA的科學(xué)家們改變了這一切

他們發(fā)射了帕克號

刷新了人造飛行器的近日極限

以及速度極限

本文所有圖片來自NASA

前沿科學(xué)領(lǐng)域的探索

永遠(yuǎn)都充滿著未知的風(fēng)險

NASA的這艘帕克號

它的發(fā)射歷程同樣是一波三折

預(yù)定在

7月31日進行的發(fā)射

經(jīng)歷了4次推遲

直到 8月11的下午

3點33分才又開始實施

然而技術(shù)故障依然沒有完全排除

推遲20分鐘后

兩輪倒計時又遭遇暫停

火箭還觸發(fā)了氦氣紅色壓力警報

火箭燃料管溫度降低后

NASA最終決定在12日下午3點31分

點火升空

然而即便再三檢查并排除故障

火箭在天上還是出事故了

91歲高齡的

NASA的老科學(xué)家帕克

親臨現(xiàn)場

目睹三級火箭疑似失聯(lián)的危局

屏住呼吸期待奇跡的降臨

看上去真讓人揪心

最終

飛行器安全與火箭分離

NASA成員相擁慶祝

從此

帕克號踏上了歷時7年的逐日之旅

為何帕克號如此引人注目

或者說它憑什么被稱為劃時代的成就呢

咱們盤點一下

它創(chuàng)造的幾項人類紀(jì)錄

最快速度

帕克號創(chuàng)造了人造飛行器

有史以來最快的速度記錄

其將以超過70萬公里的時速

繞太陽運行

遠(yuǎn)超當(dāng)年太陽神2號的25萬公里時速

換算地球上的距離

從華盛頓州最大城市飛到舊金山

只需6.7秒

或者說從北京飛到上海

只需6.3秒

最高溫度

由于要對太陽這個大火球

進行美式抵近偵察

運行軌道無限靠近日冕層

帕克號將會承受難以想象的高溫

面向太陽的一面需要承受

高達1377℃的高溫

這是以往的人造飛行器難以想象的

與此同時

它內(nèi)部的科研儀器

想要持續(xù)工作

必須始終處于30度左右的室溫條件下

高溫隔熱材料的選擇

成了本次飛行任務(wù)的重中之重

美國科學(xué)家們在這方面取得了成功

照片為美國科學(xué)家對帕克號進行的高溫測試

最近距離

 帕克號將會成為

距離太陽最近的人造天體

美國科學(xué)家設(shè)定的最近飛行距離

約為610萬公里

這是人造飛行器首次進入太陽的日冕層

打破了太陽神2號保持了42年的

世界紀(jì)錄

 1976年4月17日

太陽神2號飛到了距日

4343.2萬公里的超近距離

并保持這個紀(jì)錄到了2018年

帕克號并非徑直飛向灼熱的太陽

因為那樣無異于自殺

它必經(jīng)過長時間復(fù)雜的變軌操作

最后漸漸靠近太陽

根據(jù)NASA官推的介紹

帕克號將要在7年時間內(nèi)

7次飛掠金星

以借助其引力來實現(xiàn)軌道調(diào)整

從而使探測器進入

最理想的日冕層軌道

而這期間

它將環(huán)繞著這個炙熱火球飛行24圈

以下是NASA曬出的帕克號

將來一年的飛行軌跡

進入太陽的日冕層之后

帕克號攜帶的四套科研儀器將開始工作

分別研究太陽磁場

等離子體

高能粒子以及太陽風(fēng)

人類能夠?qū)崿F(xiàn)如此近距離的觀測

將有大量新發(fā)現(xiàn)

或閃瞎雙眼的科研數(shù)據(jù)出現(xiàn)

這將比之前的任何一次

太陽系內(nèi)飛行計劃更加偉大

因為這次科研的目標(biāo)

是人類最最熟悉卻又特別陌生的

咱們太陽系唯一的恒星

炙熱而難以接近的太陽Sol

帕克號試圖靠近的日冕層那個奇葩

溫度可達2000000℃

帕克號

是美國宇航局NASA

有史以來

首次以一位仍然在世的科學(xué)家的名字

來命名一架太空探測器

那么帕克博士到底何德何能

享有如此高的殊榮呢

因為帕克博士的發(fā)現(xiàn)

不僅僅改變了人類對宇宙的認(rèn)知

而且他間接改變了這個世界的格局

尤金 帕克博士

今年91歲

是太陽風(fēng)的理論的奠基人

1930年代

人類抓住了日全食的觀測機會

對日冕進行了全方位觀測

得出了一個可怕的結(jié)論

太陽的日冕比太陽表面的溫度高得多

按觀測數(shù)據(jù)的最保守估計

也有1000000℃

這讓科學(xué)家們對太陽愈發(fā)感興趣了

1950年代

英國數(shù)學(xué)家Sydney Chapman

用流體力學(xué)進行計算

得出結(jié)論

日冕是一種熱的良導(dǎo)體

其影響范圍

可能會從太陽一直拓展到地球軌道之外

與此同時

德國天文學(xué)家

路德維希比爾曼通過觀測彗尾

其尾部永遠(yuǎn)盡可能地背向太陽的方向

得出了大膽的推測

太陽無時無刻不在向外發(fā)送一種粒子

吹著彗星的尾部產(chǎn)生偏移

1958年

31歲的尤金帕克

將英國數(shù)學(xué)家查普曼的理論

和德國天文學(xué)家比爾曼對彗尾現(xiàn)象的猜想

巧妙地結(jié)合在了一起

并設(shè)計了一套縝密的計算

從而得出了科學(xué)的結(jié)論

太陽一直在向外吹送粒子

這是太陽系內(nèi)最重要的天文現(xiàn)象

此現(xiàn)象現(xiàn)被我命名為太陽風(fēng) 

用流體力學(xué)的計算方式

可以列出太陽風(fēng)

從亞聲速到超聲速的加速模型

然而

那個年代的主流科學(xué)界

卻認(rèn)為在太陽系中

除了恒星 行星 衛(wèi)星和電磁波之外

是不會有別的物質(zhì)存在的

他們堅持認(rèn)為太陽系大部分區(qū)域是真空

所以年輕的帕克的非主流論文

一時間投遞無門

然而

命運不會拋棄鍥而不舍的天才

那一年發(fā)生了太多偉大的事

國際地球物理年

各國天文學(xué)界的比賽

引爆了美國和蘇聯(lián)的太空競賽

艾森豪威爾總統(tǒng)簽署美國85-568法案

成立了美國宇航局

就是之后做出巨大貢獻的NASA

引發(fā)了全球性的天文宇航熱

31歲的帕克博士堅持宣傳自己的

太陽風(fēng)模型

獲得了48歲天文學(xué)家錢德拉塞卡的支持

錢德拉教授開始擴散他的理論

雖然很多科學(xué)家拒絕接受

但這個理論卻被各國天文學(xué)界熟知了

半年后

為了懟美國

蘇聯(lián)發(fā)射了一顆月球衛(wèi)星

然而衛(wèi)星出了點小故障

沒能抵達月球軌道

后來

衛(wèi)星在距離地球50萬公里外傳來了信號

按當(dāng)時的理論來說

原本該是真空啊

可衛(wèi)星的儀器卻記錄了

每秒每平方厘米的傳感器表面

超過700個粒子的碰撞與穿越現(xiàn)象

這顆衛(wèi)星

雖然沒完成探月任務(wù)

但依靠它忠實可靠地傳回的

大量科學(xué)數(shù)據(jù)

成了人類歷史上

首次觀測到太陽風(fēng)的經(jīng)典事件

半年后

蘇聯(lián)科學(xué)家為了趕在美國之前

向全人類展示

社會主義的制度優(yōu)勢

把這個觀測結(jié)果給公諸于眾了

32歲的帕克博士一夜成名

他不僅入選了美國國家科學(xué)院

還加入了NASA

而蘇聯(lián)人卻在這方面加倍投入了力量

研究太陽風(fēng)儼然又成了

美蘇太空爭霸的一個重頭戲

1961年2月12日

世界時00點34分36秒

趕在美國之前

蘇聯(lián)金星1號探測器發(fā)射升空

這是人類首顆

飛掠了金星的探測器

它上面安裝了2臺

專門用于探測太陽風(fēng)的探測器

目的是再接再厲

證實太陽風(fēng)從地球軌道

到金星軌道之間是普遍存在的

為了回敬蘇聯(lián)

在1962年8月27日

世界時06點53分14秒

美國發(fā)射了水手2號金星探測器

它攜帶2臺微波與紅外輻射儀

1臺微隕石傳感器

1臺太陽能等離子體傳感器

1臺帶電粒子傳感器

和1臺磁強計

當(dāng)時美國人把最先進的設(shè)備都用上了

雙方探測的結(jié)果

印證了一點

無論你是哪個民族或是何種制度

只要按照科學(xué)原理去設(shè)置實驗

數(shù)據(jù)結(jié)果是一樣的

雙方關(guān)于太陽風(fēng)的數(shù)據(jù)搜集

相互應(yīng)證了

太陽風(fēng)理論提出者帕克再次成為熱門

他的理論成為學(xué)界共識

太陽

這顆人類最親切又神秘的Star

開始成為科學(xué)家研究的重點

太陽是一顆明亮的G型主序星

占太陽系內(nèi)總質(zhì)量的99.8632%

無論八大行星還有數(shù)以萬計的小行星

矮行星以及彗星如何奪目

它們加在一塊兒

還不到太陽系質(zhì)量的0.0014

相當(dāng)?shù)奈⒉蛔愕?/p>

太陽住在銀河系的

獵戶支臂上的一處星系泡內(nèi)

星際物質(zhì)間的空洞跨越至少300光年

被稱為The local bubble

太陽在當(dāng)中發(fā)著淡淡的黃光

太陽的直徑是地球的109倍

質(zhì)量是地球的333000倍

中心溫度為15700000℃

表面溫度為6051℃

日冕層溫度可達為2000000℃

太陽系的超級主角

由于太燙

長期以來難以被人類近距離研究

所以它又成了最難靠近的神秘天體

帕克號要沖擊日冕層

創(chuàng)造了人造天體近日紀(jì)錄

如果科學(xué)家們找不到超級耐高溫的材料

這計劃就是天方夜譚

根據(jù)帕克號與太陽的距離

每平米隔熱罩大約要承受 85 萬瓦熱能

如果算上它的總面積

帕克號一共需抵擋約3000000瓦的熱能

帕克號的隔熱罩

也被稱為熱保護系統(tǒng)TPS

由兩個碳增強材料的復(fù)合層

中間夾約11.43cm的碳泡沫構(gòu)成

隔熱罩朝向太陽的一面

還涂了一層特殊的白色涂層

以盡量反射來自太陽的強烈輻射

這種復(fù)合材料可以抵抗約1371℃的高溫

保證其內(nèi)部儀器

在約30℃環(huán)境下正常運轉(zhuǎn)

熱保護罩的正面和反面

由特殊的碳碳板構(gòu)成

除了隔熱

這種輕質(zhì)材料還具有超強的機械強度

2層碳碳板薄到能夠彎折

甚至它們能彼此重疊

在兩層碳碳材料中間有一層約4.5吋的碳泡沫

這一三明治設(shè)計

撐起了整個隔熱層的結(jié)構(gòu)

整個8呎厚的隔熱罩僅重160磅

為了讓隔熱罩有個絕妙的反光層

約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室

與懷廷工程學(xué)院的

先進技術(shù)實驗室合作

組成了一個隔熱涂層團隊

研究范圍覆蓋高溫陶瓷

化學(xué)以及等離子噴涂技術(shù)

反復(fù)測試后

隔熱團隊最終選擇了

基于氧化鋁分子的白色保護層

然而

這個氧化鋁層

會與碳反應(yīng)而在高溫環(huán)境中變灰

工程師們不得不在中間加了一鎢鍍層

這鎢鍍層比頭發(fā)絲還要薄

涂在熱保護罩和白色防護層中間

以防止兩層間起化學(xué)反應(yīng)

他們還加了納米摻雜劑

讓防護層更白

并阻止氧化鋁顆粒的熱膨脹

在帕克號面臨的超高溫環(huán)境

光滑的涂層

會像用石頭撞擊的窗戶一樣

直接破碎

科學(xué)家們選用了均勻的多孔涂層

極大降低了極端環(huán)境中破損的概率

當(dāng)這類多孔涂層中出現(xiàn)裂縫時

裂縫會在到達孔隙時停止

該涂層由一系列精心設(shè)計的

粗糙顆粒層組成

足以使陶瓷顆粒反射另一層錯過的光

多年以來環(huán)境主義者們

在不斷給人類灌輸一種執(zhí)念

也就是地球上的各種毀滅性災(zāi)難

源自人類活動

事實上地球的大氣候

幾乎全是由天文現(xiàn)象來決定的

太陽帶著咱們這些星球

以每秒鐘200公里的速度

在銀河系中高速穿行

它隨便打個噴嚏

就會嚴(yán)重改變地球金星火星甚至木星的天氣

這也被稱為太陽系大氣候

帕克號飛向太陽

絕非為了了卻某老人家的情懷

而是為解開太陽系氣候之謎

而做的一次勇敢嘗試

往小處說

太陽風(fēng)的分布會干擾地球的磁場

同時將能量泵入輻射帶

太陽系大氣候可影響衛(wèi)星的軌道

并降低衛(wèi)星的壽命

空間氣候異動也會導(dǎo)致地磁的震動

這可能導(dǎo)致大面積電力設(shè)備毀壞 

想了解太陽風(fēng)如何形成

如何變化以及這些變化如何影響地球

本次的任務(wù)對地球人來說

十分重要

它將收集一些數(shù)據(jù)

大大有助于理解和預(yù)測太陽系氣候

這將推進太陽圈 地球和其他行星極光

以及地磁類基礎(chǔ)科學(xué)研究

還將有助于提高人類衛(wèi)星通訊

電網(wǎng)安全或管道腐蝕

以及航空航線輻射問題

甚至宇航員安全方面的研究

花園小蜜

非著名設(shè)計師

星系花園·獅子月宇航話題結(jié)束

別忘了你擁有

投票參與的民主權(quán)利

這是星系花園新的主號

讀者們不要忘了掃碼收聽哦

感謝長久以來的支持和喜愛

為防失聯(lián)請加入各微信接待群

經(jīng)遴選后可加入主群

蒙恩的秘密花園

管理員利英的微信號Karen89212