宇宙的奥秘,奔向太阳和逃离太阳,哪一件事更难做?

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机遇”号火星车已休眠60余日,14年的征程要说永别了吗?

6月10日,“机遇”号火星车因无法给太阳能电池板充电,被迫进入休眠状态。5月30日,火星上的一场尘暴开始遮挡太阳并且规模不断扩大。不过,任何风暴都有减弱的一天。7月末,尘暴步入衰减阶段。但在随后几周,“机遇”号项目组仍未接收到这辆火星车的任何讯息。

宇宙的奥秘,奔向太阳和逃离太阳,哪一件事更难做?   艺术概念图,帕克探测器围绕太阳航行   在很短的时间内,人类在所能触及的每一个宇宙角落播散“我们在地球”的信号。我们将数百颗卫星送入太空,像毛毯一样包裹地球。我们向一系列行星和卫星派遣飞船,围绕它们的轨道航行,在它们的地表跋涉。几年前,我们的飞船穿过太阳系边缘,进入漆黑一片的系外天下。飞出太阳系是人类取得的一项惊人成就,彰显人类文明的智慧和工程手艺。不外,
飞出太阳系要比造访太阳容易得多。现在,美国宇航局的帕克探测器正在奔赴太阳途中。   8月11日破晓,宇航局的帕克太阳探测器从佛罗里达州发射升空。9月,这颗探测器将抵达金星,尔后7次飞掠金星,以减慢航行速率。最终,帕克探测器将竣事与金星的齐集,进入一条距太阳很近的轨道——与日表之间的距离不到390万英里(约合630万公里),
只有以往太阳探测器的七分之一。
宇宙的奥秘,奔向太阳和逃离太阳,哪一件事更难做?   1月,宇航局最先测试帕克探测器。这颗探测器在一个真空舱渡过7周,模拟在太空中遭遇的严酷环境   听起来可能很新鲜,但“访日”确实要比“出系”难题得多。太空探索照料和工程师兰德·希姆伯格示意:“每当听到有人说‘派遣飞船造访太阳’这样的话,我都市一笑置之,由于他们基本不知道这是一场怎样艰难的旅程。”   
太阳之旅的难度体现在轨道力学上。轨道力学研究自然力若何影响火箭、卫星以及其它太空探索装备的运动。坠落太阳似乎不费吹灰之力,由于太阳的引力拖拽太阳系内的一切天体。但地球、其它行星以及它们的卫星高速围绕太阳运行,让自身不必臣服于太阳的伟大引力。这虽然让地球制止坠落太阳的厄运,但也给探日飞船带来伟大挑战。
宇宙的奥秘,奔向太阳和逃离太阳,哪一件事更难做?   帕克探测器的隔热罩就像是一块三明治,两块碳纤维合成板夹着4.5英寸(约合11.5厘米)厚的轻型碳泡沫芯。为了尽可能多地反射太阳热量,隔热罩的向阳面采用了一种特殊的白色涂层   帕克义务设计和导航负责人郭艳萍(Yanping Guo,音译)示意:“为了前往火星,你只需要略微提升一下轨道速率。但若是目的地是太阳,你就要
从基本上降低动量。”在约翰斯·霍普金斯大学的应用物理学实验室,郭艳萍在长达17年时间里一直致力于帕克探测器项目。   前往火星等深空目的地的探测器可以借助地球的动量提升速率。但对于一艘奔赴太阳的飞船,它必须在相反方向上加速,险些要到达与地球旋速相同的水平。由于抵消地球旋转发生的影响,飞船屈从于太阳的引力并最先坠向太阳。
然而,当前的火箭手艺险些做不到这一点,飞船必须获得其它行星的引力助推或者说举行“弹弓灵活”。
宇宙的奥秘,奔向太阳和逃离太阳,哪一件事更难做?   “新地平线”号冥王星探测器   飞船通常行使引力助推前往太阳系深处。2007年,“新地平线”号冥王星探测器靠近木星,行使这颗巨行星的引力加速,最后以更快的速率脱离木星。为了进一步靠近太阳系中央,帕克探测器要7次借助金星的引力助推。通过一次次掠过金星,帕克逐渐抵消地球动量。   凭据帕克项目组最初的设想,这颗探测器将从木星获得引力助推。依附伟大的体积以及与之相对应的引力,木星堪称太阳系的“引力助推之王”。若是是这样情形,帕克只需要飞掠木星两次。郭艳萍指出:“在不借助引力助推的情形下,太阳是整个太阳系内最富挑战性的目的地。当前的任何运载工具,甚至在不久的未来登场的最为壮大的运载工具,也没有能力让一艘航天器抵达太阳。
你必须借助引力,

水和生命是如何来到地球上的?14年前科学家的太空实验给出答案!

一些科学家认为彗星可能把水和孕育生命的物质带到了早期的地球上。2004年1月,美国宇航局的星尘号飞船执行过一项史无前例的任务,到太空中收集未受污染的彗星尘埃。

不只是通俗的引力助推,而是行使最壮大的引力助推。”
宇宙的奥秘,奔向太阳和逃离太阳,哪一件事更难做?   “朱诺”号拍摄的木星南极   云云长距离的迂回要求帕克太阳探测器使用
核动力。但在也许十年前,宇航局通知帕克团队不能研制核动力版本。工程师不得不重新计划帕克的航行门路。他们那时以为由于距离太阳过远,太阳能飞船无法在木星四周正常运转。庆幸的是,情形最终发生改变。2016年,太阳能驱动的“朱诺”号探测器抵达木星,自此之后一直围绕木星轨道运行。虽然可以依赖木星的引力助推,但对帕克义务并不是一个理想选择。   帕克团队对诸多选择举行研究,然后
选定了金星。从某种水平上说,这条新门路能够收到更好的效果。若是行使木星的引力助推,帕克探测器能够飞到距太阳更近的地方,但它只能两次飞掠太阳。而在金星引力助推的辅助下,帕克探测器则能在一生之中完成24次飞掠。云云一来,这颗探测器能够获得更多时间,在新的探日门路中采集更多样本。科学家们希望此举能够辅助他们找到一系列重大疑问的谜底,进一步加深对太阳的认知。
宇宙的奥秘,奔向太阳和逃离太阳,哪一件事更难做?   金星全景照   此前,宇航局已经多次发射卫星,执行太阳观察义务,但太阳物理学(研究太阳对太阳系的影响)仍旧是一个对照新的研究领域。
帕克将穿过太阳最神秘的区域之一,也就是日冕。日冕是从太阳外面(光球层)延伸数百万英里,由炙热等离子体组成的外层。与光球层差别,日冕只有在发生日食时才气被肉眼观察到,就像去年掠过美国的日食。   日冕的温度跨越100万摄氏度,而光球层只有6000摄氏度左右。科学家并不知道日冕为何云云炙热。此外,他们也不清楚太阳若何源源不停地发生带电粒子流,也就是太阳风。太阳风就像触角一样在整个太阳系延伸。
宇宙的奥秘,奔向太阳和逃离太阳,哪一件事更难做?   帕克探测器获取的数据将辅助科学家改善危险耀斑(如图)的展望。强太阳风暴能够损坏电网和滋扰卫星   科学家对太阳风的研究已经有60年历史。1958年,美国天体物理学家尤金·帕克首次形貌太阳风的动力学特征。他在今年夏天接受《航空&航天》杂志采访时指出:“那时绝大多数人无法接受,发生深深的嫌疑。”值得一提的是,帕克义务正是以他的名字命名。   4年后,嫌疑者闭上了嘴巴,那时宇航局“水手2”号飞船在奔赴金星途中观察到太阳风的存在。在随后的几十年,随着更多飞船和卫星入主太空,相关证据不停增多。
2013年,“旅行者1”号在逃离太阳系并遭遇温度较低的星际空间粒子时也探测到太阳风的存在。
宇宙的奥秘,奔向太阳和逃离太阳,哪一件事更难做?   太阳系八大行星全家福   为了这一次的冒险之旅,帕克探测器可谓全副武装。它的隔热罩就像是一块三明治,两块碳纤维合成板夹着4.5英寸(约合11.5厘米)厚的轻型碳泡沫芯,能够经受住近1377摄氏度的高温磨练。这颗探测器有两块太阳能电池板,水穿过电池板内的管子,进入散热器,起到冷却电池板的作用。自主电脑系统会盘算外部热量,以决议收起部门电池板照样将将它们暴露在阳光下。   帕克的科学仪器会在26摄氏度的恬静环境下运转,以免遭强烈的阳光照射。帕克义务预计于2025年竣事。经由数年的观察,在最后一次将数据传回地球后,这颗探测器将屈服于太阳的引力。到了那一天,任何人都无法改变帕克的运气。它将逐渐坠落太阳,在炽热的高温中分解成碎片,最后子虚乌有。
许多年前,人类完成了逃离太阳系的壮举。现在,我们又借助帕克探测器直闯太阳系的心脏。

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