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2021年4月28日，NASA的帕克太阳探测器成为有史以来第一个通过深入太阳大气层“接触”太阳的探测器。后来在2021年12月14日证实，帕克号探测器已经接近太阳并对粒子进行采样，并测量了过程中的磁场，可谓太空探索的突破性成果。

不过，大家心中最初的激动和好奇很快被一个好奇的问题所取代：探测器是如何“接触”到太阳而不熔化的？

帕克太阳探测器，第一次这么近！

NASA于2018年8月12日发射帕克太阳探测器，旨在揭开太阳的秘密。该任务旨在研究太阳、它的大气层和太阳风。它的发射标志着人类第一次星空之旅。从来没有其他探测器如此接近我们的太阳，更不用说太阳系的另一颗恒星了！它的质量为735公斤，大小相当于一辆小型汽车，是美国宇航局历史上最轻但功能最强大的探测器之一。

该探测器也是有史以来最快的人造物体，能够达到近692,000公里/小时的速度。此外，帕克太阳探测器是美国宇航局第一个以活人命名的探测器——1958年预言太阳风存在的天体物理学家尤金·帕克博士。“摸”到了太阳，但摸到太阳是什么意思呢？为了弄清楚这一点，让我们先来看看太阳的结构。

“触摸太阳”是什么意思？

将探测器降落在太阳表面是不可能的，因为与大多数行星不同，太阳没有固体表面。我们的太阳本质上是一个由引力结合在一起的过热气体和等离子体组成的球体。太阳由七层组成——三层内层和四层外层。

太阳的内层由核心区、辐射区和对流区组成。核心是太阳的发电站，在巨大的压力和温度下由核聚变提供燃料。辐射区，顾名思义，就是核心辐射的层。

对流区是辐射通过对流向外传播的区域。当热气体上升而冷气体下沉时，就会发生对流。

太阳的外层是光球层、色球层、过渡带和日冕。光球层被称为太阳的表面。这是我们在观察太阳时“看到”的一层，它形成了内层和太阳大气层之间的边界。

日冕

色球层、过渡层和日冕形成太阳大气层。日冕是太阳大气层的最外层，在日食期间可见。这一层看起来尖尖且不规则，有点像皇冠。因此，它的名字来源于拉丁文中的皇冠-Corona。当我们说探测器已经接触到太阳时，我们的意思是它已经飞入了日冕。

日冕长期以来一直是科学家们的谜，因为它的温度比太阳表面高近300倍，尽管密度要低得多。科学家们对日冕中的这种加热异常现象感到困惑，并相信帕克太阳探测器可以为揭开这个谜团背后的科学提供一些见解。

现在，让我们开始讨论真正的问题……探测器是如何在不熔化的情况下做到这一点的？

热量和温度！

太阳本身就是保证探测器安全的因素之一。为了理解这一点，这里解释了热量和温度的真正含义。

热定义了系统的总能量（动能+势能）。另一方面，温度是系统平均动能的量度-是粒子移动速度的量度。例如，考虑一根燃烧的火柴和一杯热咖啡。火柴棒更热，因为燃烧的粒子具有高动能，但热咖啡更热，因为一杯咖啡中的粒子更多，使得一杯咖啡中所有粒子的总能量比火柴棒中的高得多。比赛的总能量。

综上所述，温度高并不一定意味着热能高，传递的热量取决于系统中粒子的数量和密度。

太阳相似。由于粒子的高动能，日冕具有非常高的温度。然而，日冕也具有低密度，因为热粒子分布在大面积上。因此，相比之下，只有少数来自太阳的粒子会与探测器相互作用，从而大大降低了热损坏的风险。所以即使日冕达到百万摄氏度，也只会将探测器加热到1400摄氏度左右。

隔热罩！

就像我们用雨伞来保护自己免受阳光照射一样，火星车使用了一种称为热保护系统（TPS）的先进隔热罩，一个2.5米宽、11.5厘米厚的碳屏蔽罩，可以保护探测器免受阳光照射.

隔热罩由夹在两个过热碳-碳复合板之间的轻质碳泡沫芯制成。防护罩朝阳的表面还涂有一层特殊的白色涂层，可以反射落在其上的大部分阳光。另一方面，碳-碳复合材料由嵌入碳基质中的碳纤维组成。由于其重量轻、耐高温和结构稳定，这是用作隔热罩的最佳材料之一。泡沫芯几乎97%是空气，可作为良好的隔热材料。因此，TPS可以承受高达1650摄氏度的温度。

太阳能传感器！

因为大部分探头都在隔热罩后面，所以即使是轻微的错位也会使整个探头暴露在太阳的热量下。在这种情况下，不可能从地球上控制探测器的方向，因为这会花费很多时间。简而言之，那里的探测器是独立的。

所以探测器有一个内置的机制来检测它自己与太阳的对齐情况。七个太阳能传感器沿着探测器的边缘放置。当这些传感器中的任何一个检测到阳光时，它们都会向中央计算机发出警报，并且探测器会重新调整它们的位置。这样，仪器就可以免受恶劣的太阳环境的影响。

法拉第杯！

虽然探测器的大部分都隐藏在隔热罩后面，但仍有一些部分勇敢地伸出来，暴露在致命的太阳辐射下。这些组件经过专门制造，可以承受它们将经历的所有热量和微粒排放。

探测器最重要的部件之一是法拉第杯。杯子面向太阳，用于收集和探测迎面而来的高能粒子。杯子由熔点极高（2349摄氏度）的钼合金制成，其网格由熔点最高（3422摄氏度）的金属钨制成。

另外，为了确保仪器的电线不会熔化，它们由铌制成，并悬挂在蓝宝石水晶管中。

冷却系统！

显然，为飞向太阳的探测器提供动力的最佳能源是太阳本身。然而，太多的太阳能可能是祸根，因为大量的阳光会过热并损坏探测器内的太阳能电池板。为防止这种情况发生，太阳能电池板的设计方式使其在近距离接近时缩回并仅将其表面的一部分暴露在阳光下，避免过度吸收阳光，同时仍为探测器提供足够的能量。

为防止过热，探测器配备了强大的冷却系统：简单的冷却系统保护，带有加热水箱，两个散热器防止冷却液结冰，铝翅片增加冷却表面和泵。这个冷却系统使太阳能电池板和其他设备保持凉爽和正常运行，而且它的强度足以为一个中等大小的客厅降温。此外，冷却系统使用大约一加仑（3.7升）的去离子水作为系统的冷却剂。检测器的温度范围为10°C至125°C，很少有液体能够在如此宽的温度范围内工作。作为预防措施，水将被加压以将其沸点提高到125摄氏度以上。

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