人类探测器首次触摸太阳！温度高达93万，为什么没有烤化？

　　12月15日美国宇航局NASA发布消息，在发射三年后，帕克太阳探测器在2021年4月，首次成功地飞越了太阳的日冕，也就是太阳的高层大气，对太阳的粒子和磁场进行了采样分析，该航天器成为了人类第一个触摸太阳的航天器。这是人类探测器首次如此近距离接触太阳，其重要意义，不亚于首次登陆月球！
　　经过几个月时间对探测器发回来的数据进行了分析，美国宇航局目前确认，帕克太阳探测器在2021年4月和2021年8月都飞跃了太阳的日冕，进入了太阳大气层，距离太阳表面约为1300万公里，大约是19个太阳半径的距离，并成功探测到了特定的磁场和高能粒子。相关的最新研究将发表在最新的科学杂志《物理评论快报》上。
　　帕克探测器在太阳大气层内拍摄的照片
　　探测器穿越太阳大气层，可以获得第一手的实测数据，使我们能够更深入地了解太阳大气层的物质构成、磁场结构及演化，进而可以分析出对太阳系的影响。帕克太阳探测器在今后的几年中，将会多次飞跃太阳的日冕，预计在2024年达到距离太阳的最近点，距离约为600多万公里，进一步对太阳进行深入的观测和研究。
　　帕克探测器环绕太阳轨道帕克太阳探测器
　　帕克太阳探测器，是由美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室设计并建造的，高约3米，探测器发射重量646公斤，于2018年8月12日在佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空，其目的是探索和观测太阳外部大气层的结构，了解太阳风。这个探测器被命名为帕克太阳探测器，是为了纪念芝加哥大学名誉教授、天文学家尤金帕克，帕克是太阳风科学的先驱，这是NASA第一次以健在人物命名航天器。
　　帕克探测器升空
　　以前，人类也曾经多次向太阳发射过探测器，对太阳的磁场、耀斑、太阳风、太阳黑子等许多方面进行过探测和研究。不过，帕克探测器的不同之处在于，它能够飞得离太阳更近，真正穿越太阳的大气层，飞跃太阳的日冕，这对深入研究日冕的形成和结构非常重要。
　　太阳风
　　我们知道，太阳发出的光芒每时每刻都在照耀着我们，不过，太阳不仅发出了阳光，它还向外不停吹出太阳风。这些太阳风，由大量带电粒子组成，以高达每秒几百公里的速度，不断冲击着太阳系内的所有行星。如果不加以保护，太阳风就会破坏行星的大气层，把行星的大气不断地吹跑，吹到宇宙空间里。
　　正是由于地球稳定、强大的磁场的保护，地球的大气层才能够稳定存在，不被太阳风所破坏，地球才能保持温暖的气温和湿润的环境，人类才能在地球上生存。所以，能够深入地了解太阳风的构成和起源，对保护我们的地球至关重要。
　　地球磁场抵御太阳风暴帕克太阳探测器的任务
　　我们的恒星太阳，是由核心、辐射区、对流层、光球层、色球层、日冕层构成。光球层之下称为太阳内部，光球层之上称为太阳大气。
　　太阳大气结构中，最外层的是色球层，温度大约5500摄氏度。往外则是过渡区，温度可飙升到数十万摄氏度；过渡区再往外就是日冕层，其距离太阳表面最远，温度却是最高的，高达几百万摄氏度。
　　虽然，人类对太阳已经有了很多了解，但是有两个问题一直困扰着科学家。为什么会有太阳风？以及是什么原因导致日冕层能够超过太阳内部温度，被加热到几百万摄氏度？至今也没有一个确切的答案。
　　这两个问题，都是探索具有毁灭性的太阳风暴的关键因素。而太阳风暴可以破坏行星大气层、击垮电网、损坏卫星运行，破坏电子设备，造成数万亿美元的损失，这些都与我们每个人息息相关。所以，帕克探测器的主要任务就是深入日冕层，通过实地探索寻找证据，最终揭开太阳风成因，及日冕物质的高温之谜。
　　太阳风暴攻击地球
　　为此，在帕克太阳探测器上，携带了五大观测仪器。在这些仪器中，排在第一位的是太阳风电子、阿尔法粒子与质子调查（SWEAP），负责统计太阳风内的电子、质子和氦离子等各种粒子，这样我们就能够清晰地了解太阳风是由哪些物质组成的。
　　第二个是广域相机，太阳风宽视场成像仪（WISPR），可以对太阳日冕、太阳风等进行成像，帮助我们建立对太阳风物理细节的观测。
　　另外三个分别是，电磁场调查（FIELDS），太阳综合科学调查高能粒子仪器（ISISEPI）和太阳探测器日球层起源（HeliOSSP），都是测量仪器，主要对太阳大气层附近的电场、磁场、无线电辐射、各种高能粒子进行直接测量。通过这些仪器对太阳大气层的观测，我们就能够深入了解太阳大气层的物质构成，揭开日冕高温之谜。
　　帕克探测器在组装温度高达93万，探测器为什么没有烤化
　　其实，在这次太阳探测中，隔热技术才是重中之重。因为，太阳表面的温度高达5500，而日冕的温度更是高达几百万摄氏度，普通材料在这种高温面前都会被瞬间气化。本次帕克探测器测试到的温度，就高达93万，那么，如何保证帕克探测器在如此高温下，能够完好无损并正常工作呢？
　　实际上，保护帕克太阳探测器的诀窍在于温度、热量以及空间密度的不同。
　　物体的温度来自于内部粒子在做永不停歇的热运动，所以温度其实是表示了粒子的运动速度（或者说平均动能）。相比之下，热量则代表了实际传输的能量的大小。在浩瀚的宇宙空间中，粒子的运动速度可以非常快，但它们不会传递很多热量，因为空间中这些粒子的密度很低。虽然帕克太阳探测器所要飞入的日冕拥有极高的温度，但那里的粒子的密度却非常低。
　　我们可以设想一下，如果把手放在热炉前和把手伸进沸腾的开水中的区别（千万不要尝试）。显然，放在热炉前的手可以比放在开水中的手，能承受更长时间的高温。这是因为，虽然两者的温度都非常高，但是前者的热粒子密度更低，热炉前的手会与更少的热粒子相互作用，所以接收到的热量更低。
　　同样地，与太阳的表面相比，日冕的密度较低，所以帕克太阳探测器与较少的热粒子相互作用，它并不会接收到过多的热量。正因为如此，保护探测器上的隔热罩预计只会被加热到1370摄氏度，而不是几百万度。
　　帕克探测器的隔热罩
　　约翰霍普金斯大学应用物理学实验室设计了一种隔热罩，由复合碳纤维材料构成，厚度为12厘米，能够抵御1400摄氏度的高温。这个隔热罩安装在探测器的前端，表面为白色陶瓷物质，可以最大限度反射太阳光。有了隔热罩的保护，探测器的主要仪器就可以在低于30的环境中正常工作，而不会发生故障。
　　为了以防万一，在帕克探测器的周围，还安装了多个传感器，一旦温度超过阈值，就会触发探测器姿态自动调整，确保所有的仪器都处于隔热盾的保护之下。
　　帕克探测器
　　朋友们也许会问，我们国家的探测器已经登陆月球和火星，什么时候我们的探测器也能去接触太阳呢？
　　实际上，我们国家也已经开始了对太阳的探测。2021年10月14日，我国在太原卫星发射中心采用长征二号丁运载火箭，成功发射了首颗太阳探测科学技术试验卫星羲和号，实现了中国太阳探测零的突破。虽然羲和号无法近距离接触太阳，但意义仍旧重大，它可以填补我国在太阳爆发源区高质量观测数据的空白。让我们耐心等待羲和号的探测结果吧。