NASA太陽探測器 如何保護不被燒壞

 在古希臘神話中,伊卡洛斯使用蠟造的翅膀飛向天上,但因發得太高,翅膀被太陽熔化而跌落水中喪生。人類的首個太陽探測器會否面臨同一命運?經過數十年的太空航行,我們已向火星、土星甚至冥王星送出深測器來探索太陽系行星的秘密。而太陽本身還未被近距離觀測。終於,NASA的帕克太陽探測器於8月12日發射升空,並在七年的任務裏環繞太陽24次。帕克的最後三圈飛行高度離太陽表面約630萬公里,相當於地日距離的百分之四。

 天文學家希望利用帕克解答關於太陽的一些關鍵問題。其中最重要的一個問題是,在太陽表面1600公里以下的溫度只有5500攝氏度的前提下,為何太陽的外層大氣——日冕能達到一百萬攝氏度。

 帕克太陽探測器利用碳複合材料抵受太陽高溫,但如何能在一百萬攝氏度的環境下生存?答案就在於,溫度和熱是不一樣的概念。溫度是由分子熱運動(隨機運動)的動能定義的,在分子質量不變的前提下,高溫表示分子運動得較快。而熱表示分子間能量傳遞的多少。

 在日冕層,分子的動能大,速度快,使得溫度高達一百萬度,但由於日冕十分稀薄,只有極少量的分子能夠撞擊到帕克太陽探測器,使傳遞到帕克的能量非常小,因此帕克並不感到熱。經計算,帕克身處環境的「體感溫度」約為1300攝氏度。經4.5寸的碳層保護後,儀器溫度可維持在29攝氏度。帕克攜帶了4套儀器,將會分析太陽的電磁場、電漿、高能粒子和太陽風,可望在未來數年得到前所未有的太陽觀測結果。◇

 李仕卿