人类已经将航天器发射到月球、火星、甚至遥远的星际空间,但能把它送到灼热的太阳吗?
答案是肯定的,而且很快就能实现。
在2018年,美国宇航局(NASA)计划发射飞向太阳的太阳探测器+(Solar Probe Plus)。地球距离太阳约1.49亿公里,这个任务预计达到距离太阳600万公里之内。
“这将是我们飞往太阳的第一步”,NASA戈达德太空飞行中心的研究科学家Eric Christian表示:“虽然我们不能到达太阳的表面,但是将会解答三个重要的问题。”
首先,这个任务将揭示为什么太阳光球层(太阳的表面)温度没有日冕层(太阳的大气层)温度高。根据NASA,光球层温度大约5500℃,而日冕层温度是200万℃。我们通常认为离热源越远,温度越低,可是为什么日冕层会比光球层温度高呢?
第二,太阳风如何获得速度。太阳沿各个方向喷射出速度高达每小时上百万公里的带电粒子,形成了太阳风。科学家知道太阳风的存在已经很久了,因为早期的观测者注意到:彗星划过时,无论朝哪个方向运动,尾巴总是背向太阳,这表明太阳风的速度比彗星速度快。但它是怎样加速的呢?
第三,这个任务还可以确定为什么太阳间歇性地发射出高能粒子——被称为太阳高能粒子,这会对没有防护措施的宇航员和宇宙飞船造成威胁。
研究人员试图从地球上解答这些秘密,但“麻烦是我们距离太阳1.49亿公里远,” Christian说。“距离让事情变得难以分辨,使我们不知道太阳那边到底发生了什么。”
飞往距离太阳的600万公里之内还是很具有挑战性的——主要是因为高温。为了应对极端高温,NASA的科学家们设计了一个11.4厘米厚的碳复合材料防热罩,根据约翰·霍普金斯大学应用物理实验室(这项任务的合作者),该复合材料屏蔽层可承受飞船外部1370℃的高温。
此外,该探测器还配备特制散热器,可以把渗入防热罩的热量散到太空中。因此,高温就不会接触到对热敏感的仪器。如果这些保护工作正常运作,探测器中的仪器将保持室温。太阳探测器+也将免受辐射侵害,这些辐射可能损坏探测器的电路,特别是它的存储器。
这个航天器是无人的,但如果有足够的时间和金钱,NASA的科学家可能会开发一个载人航天器——载人的成本高昂,无人航天器就不会有这个问题。
如果一切都按计划进行,太阳探测器+将是历史上最接近太阳的探测器。到目前为止,离太阳最近的航天器有:Helios 1(1974年12月发射),飞进距离太阳4700万公里以内;以及Helios 2(1976年4月发射),比Helios 1更近300万公里。此外,还有探测了水星的Messenger(2004年8月发射),距离太阳约5800万公里。
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