第一次人类历史！帕克探测器最近浏览太阳！

原创 川陀太空 科普中国

据 NASA 最近，帕克太阳探测器以每小时为单位 69.2 一万公里的速度穿过了太阳表面的大气，飞行高度仅远离太阳表面。 380 万公里（610 万公里）。

它是人工物体第一次接近太阳的地方，而且比任何人工物体都快。

根据 NASA 数据，这一记录的第二名是 Helios 2 太阳探测器，在 1976 年 4 月飞抵达太阳表面约 4300 一万公里的位置，可以看出帕克太阳探测器这次接近太阳探测，比以前的探测器更接近太阳表面。

那么，610 什么是万公里的概念？让我们看看一组数字。

与太阳本身的参数相比，太阳的半径大约是 70 一万公里，这意味着帕克太阳探测器已到达约约 8.7 这一位置位于太阳大气层的最外层——日冕层，其厚度可达数百万公里以上；

与太阳系行星相比，水星是距离太阳最近的行星，与太阳的距离约定 5800 万公里，610 水星和太阳的距离是万公里附近的十分之一。

研究太阳动态：

到最近冕区检测颗粒！

当我们研究太阳时，第一个驱动力是太阳是太阳系中唯一的行星。没有太阳，我们目前所知道的生命形式就不可能存在于地球表面，人类文明也不可能存在。

与此同时，太阳的日常行为也直接影响着人类文明，任何细微的变化，都可能影响到地球上的生命。行星周围的宜居区(地球位于太阳系的宜居区)是由与恒星的距离、行星类型等参数决定的，这些参数是众所周知的。即便是太阳光直射点在南北回归线之间移动的微小变化，也会影响地球四季的变化，行星对周围行星的影响也是显而易见的。

我国国家空间天气监测预警中心 2024 年 5 月 6 每天的预报，太阳爆发了一次。 X4.5 水平强耀斑会不同程度地影响导航系统、通信系统、供电设施、输油管道、航天活动等。我们每天依赖的。如果日冕物质向地球附近抛射，甚至会形成地磁暴力。

掌握太阳的行为规律对避免这些极端的空间天气事件有显著的帮助，尤其是对在轨道上工作和生活的宇航员。从长远来看，当人类进入行星空间(如从地球到火星)时，他们也必须掌握太阳活动的动态，否则可能会危及宇航员的生命安全。

太阳本身就有很多不解之谜。在过去的半个世纪里，科学家们对日冕的“离奇”高温感到困惑:理论上，日冕区离太阳表面更远，温度应该更低...

但事实并非如此！日冕的温度可以达到数百万℃，高于太阳表面的温度(只有太阳表面。 5500 ℃)，两者形成了很大的对比。当太阳耀斑在日冕爆发时，会产生比正常情况更多的能量，最终接触地球大气层，对电网和卫星通信产生很大影响。

如果你想找到这些问题的答案，你需要探测器深入太阳日冕层周围，探测流经该区域的颗粒状态，研究日冕区域的空间环境，发现驱动能量流动的机制。

因此，帕克探测器携带法拉第杯，这是一种用于测量太阳风的离子和电子通量以及流动视角的传感器。它可以在真空中捕捉带电颗粒，并结合其他设备检测这些颗粒的速度、密度和温度，从而掌握日冕区的基本情况。帕克探测器还携带电场和磁场调查设备、广域成像仪等。，并在探测器最近进行各种科学研究。

为接近太阳日冕区域，帕克探测器多次使用金星引力推动， 24 在第二次绕日轨道飞行中，与太阳的距离逐渐缩小，最终达到最靠近太阳表面的轨道位置。

太阳冕，太阳耀斑，太阳风…

"牵一发而动全身"？

近距离太阳表面的帕克探测器 610 在一万公里的位置，这个区域属于太阳的日冕层，是太阳最外层的大气结构。它是一个充满等离子体的炎热区域，周围是太阳，一直延伸到数百万公里的太阳表面。在日常饮食期间，我们可以通过日冕仪观察这里。

在太阳活动的平静期，日冕并不总是均匀地分布在太阳表面，主要出现在太阳的赤道周围，在活动期间可以出现在赤道和极区。

在太阳黑子附近的强磁场区域周围，太阳耀斑与日冕密切相关，是太阳盘面或边缘观察到的突发闪光现象。当耀斑形成时，储存在日冕中的磁场能量就会释放出来，形成一个可以携带大量颗粒的太阳风。如果它朝向地球，它会与地球的电离层碰撞，造成极光。耀斑分为 A、B、C、M、X 五个等级，X 水平最高，能量可以相当于氢弹爆发产生的能量超过数十亿颗。

上述事件是太阳飓风的综合体，可以指太阳耀斑爆发、日冕物质抛射等。

可见，太阳活动具有“牵一发动全身”的特点。日冕物质的抛射通常与太阳耀斑等其他形式的太阳活动有关，更容易涉及太阳内部的能量传递，其中联系机制还需要进一步研究，这也是帕克探测器靠近日冕层的原因之一。

从探测器执行的任务来看，科学家试图通过帕克探测器传回的数据来确定日冕加热机制、太阳风能源流的加速来源、太阳风源区磁场的变化规律、日冕观察到的结构如何转化为太阳风、如何在日冕与其他太阳大气结构之间传递高能粒子等问题。

靠近太阳，

要保护“材料”

由于日冕温度极高，探测器必须有足够有效的热保护措施才能穿过这个区域。通过分析，科学家发现，当探测器穿过太阳周围的日冕区时，保温罩的外部温度只会被加热到大约。 1400 ℃。

科学家们设计了一个 11.43 在探测器前端安装厘米厚的碳复合材料保护罩，最高可承受 1650 在摄氏温度下，大多数仪器设备都藏在保护罩后面，以免受到高温的影响。

通过计算，科学家们只隐藏在保护罩后面的环境温度， 30 ℃，可以保护仪器设备免受日冕高温的影响。碳复合保护罩由碳复合泡沫和碳板制成，涂有白色陶瓷漆，可以反射尽可能多的热量。

有些人可能会在这里提出疑问，为什么日冕有数百万摄氏度的高温，但探测器保护罩只需承受约 1400 可以，这难道不是有些分歧吗？

这里涉及到热量和温度的概念。在太空中，温度可以达到1000℃以上，但不会为物体提供大量的热量。温度是基于对颗粒速度的检测，而热量是对这些颗粒总能量的检测。

所以，高温对应颗粒的移动速度可能很快，但是如果颗粒数量很少，就不会传递太多的能量，从而导致热量不高。

因为空间大部分是真空的，很少有颗粒能将能量传递到探测器的保护罩前端。当帕克探测器穿过数百万摄氏度的日冕区时，虽然温度极高，但颗粒密度很低。经过计算，科学家只需要能够承受保温罩前端。 1400 ℃即可。即便如此，对于人造材料来说，这也是一个很高的耐热温度，相比之下，火山爆发的熔岩温度略低。

为了捕捉到足够多的太阳风颗粒，收集颗粒的法拉第杯不能躲在隔热罩后面。科学家们用钛锆钼合金制作了法拉第杯，进一步提高了可承受的温度，使其能够直接暴露在日冕区的强辐射环境中。

由此可见，材料学是探索外部空间的基础之一。如果有能抵御极端日冕区域环境的材料，我们就可以进入这个空间进行科学研究和探索。这条路线也适用于太阳系中的其他星体，如辐射强、环境极寒的木卫二，以及地球上金星表层的大气压近百倍。

参考文献

[1]我们的太阳：事实

[2]去太阳：帕克太阳探测器为什么不融化？

[3]深入探究：帕克太阳探测仪

[4]帕克太阳探测器创历史最近的飞跃太阳

[5]维基百科：耀斑

[6]关于太阳耀斑，你关心的问题一次讲清楚。

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作者|川陀太空 科普创作者

制片人|中国科普博览会

题目：“人类历史第一次！帕克探测器最近浏览太阳！”

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