離太陽那麼近，帕克咋沒被“烤化”？
這個距離太陽最近的人造物體，不但沒被烤化，還能頭腦清醒地開展工作呢。
剛剛過去的10月最後一天，美國宇航局帕克探測器正式成為最接近太陽的人造探測器，但這還不是帕克探測器最接近太陽的位置。這一天之所以成為里程碑，是因為帕克探測器打破了1976年4月，太陽神2號創造的距離太陽表面4273萬公里的紀錄，而帕克探測器的目標是抵達距離太陽表面大約610萬公里的位置，顯然它的目標還沒有實現。
該探測器以科學家尤金-帕克名字命名。圖片來源：NASA官網
帕克探測器在今年8月才發射升空，按軌道設計，需要到2024年才抵達最靠近太陽的近日點，還有六年的時間要飛行。在今年9月30日，帕克探測器第一次飛掠金星，11月1日，帕克探測器第一次抵達近日點，相當於35個太陽半徑的位置。
帕克探測器成為最靠近太陽的人造物體。圖片來源：NASA官網
按這個速度，好像很快就能夠抵達距離太陽最近的點，其實並非如此。帕克探測器的軌道繞行金星和太陽，在金星附近的時候藉助金星的引力加速，然後再一次抵達近日點。到2024年之前，需要完成至少7次金星借力飛掠，繞太陽執行24圈，這樣才能抵達距離太陽最近的近日點，大約為8.86個太陽半徑，即610萬公里左右的距離。
任務目的
帕克探測器需要花費數年時間才能抵達距離太陽600多萬公里的近日點上，這樣的軌道設計是為了對日冕層進行深入研究，同時觀測太陽外層大氣和收集太陽風粒子資料。1940年代，科學家在對日冕溫度進行計算時發現，日冕的溫度高達幾百萬攝氏度，而太陽表面的溫度只有5500攝氏度，那麼是什麼原因導致日冕溫度會達到幾百萬的數量級呢？
日冕物質的高溫之謎至今還沒有揭開，其溫度可達到上百萬攝氏度。圖片來源：space
這還是要從太陽外層大氣分層結構上說起。太陽大氣結構中，最外層的是色球層，溫度大約5500攝氏度。往外則是過渡區，溫度可飆升到數十萬攝氏度；過渡區再往外就是日冕層，其距離太陽表面最遠，溫度卻是最高的。目前關於日冕物質高溫的解釋有幾種，比如阿爾芬波傳遞能量、磁重聯釋放的能量等，也沒有一個確切的說法。帕克探測器的任務就是深入日冕層，通過實地探索尋找證據，最終揭開日冕物質的高溫之謎。
為此，帕克探測器攜帶了四大儀器，也僅僅是四個，帶太多儀器沒有用。因為前往太陽近日點的環境是十分險惡的，弄不好就會造成儀器故障，整個任務前功盡棄。
在四大儀器中排列第一的是SWEAP太陽風電子、阿爾法粒子和質子探測器，負責捕捉太陽風中的各種粒子，這樣我們可以知道日冕層中的物質都由哪些粒子構成。
第二個是廣域相機，可對日冕和太陽風大尺度結構進行直接成像，建立我們對日冕的物理細節認識。
最後兩個是ISIS-EPI綜合調查裝置和FIELDS電磁力儀，也是用來對太陽風進行測量。有了這四大儀器，就可以基本掌握太陽風和日冕物質的構成，這些資料有望揭開日冕高溫之謎。
隔熱罩才是核心
正所謂不入虎穴焉得虎子，為了抵達距離太陽足夠近的位置上，隔熱技術是最關鍵的。
圖3.帕克探測器的隔熱裝置。圖片來源：NASA官網
約翰霍普金斯大學應用物理學實驗室設計了一種隔熱裝置，由兩塊碳纖維材料夾板構成，厚度為11.5釐米，在飛往太陽的過程中可抵禦1400攝氏度的高溫，因此我們可以看到探測的前端就一個巨大的隔熱板，表面為白色物質，最大限度反射太陽光。
在隔熱罩後面的儀器可以保證在不高於30攝氏度的環境中工作。由此看出，隔熱罩的作用巨大，沒它“罩著”所有的儀器都無法正常工作。
能扛住1400攝氏度的材料其實並非人類的最先進技術，航空發動機的渦輪前溫度比這個數值更高，如果要更加靠近太陽也是可以的。但根據任務需要，抵達600多萬公里距離上已經足夠，可收集到與日冕高溫有關的粒子。在帕克探測器的周圍，都安裝了多個感測器，一旦溫度超過閾值，就會觸發探測器姿態自動調整，確保所有的儀器都處於隔熱盾的保護之下。
作者：謝頓