美國科技有多牛?頂級探測器進入太陽大氣層,意義堪比人類登月!

2020-12-05 環球科學大觀

科學前沿觀天下 篤學明理洞寰宇

太陽對人類太過於司空見慣,我們每天都能夠沐浴在太陽光的溫暖之中。然而在科學家眼中,太陽是一個極其陌生的天體。為了真正認識太陽,NASA斥資14億美元,於昨日成功發射了一顆太陽探測器——帕克太陽探測器 (Parker Solar Probe,PSP)。PSP將以史無前例的超近距離飛抵太陽大氣層,這將是誕生300萬年的人類與太陽最親密的一次接觸!對此,外媒評價稱這將是一次不亞於人類登月的重磅太空奇蹟…

觸摸太陽的過程是迄今最為複雜的航天任務之一,PSP需要攻克的第一重難關便是地球引力。為了順利將PSP送上距地1.5億公裡的太陽,NASA選擇了Delta 4重型火箭(Delta 4 Heavy)來搭載PSP,該火箭是地球上僅次於SpaceX獵鷹重型的第二大運載火箭。

地球以每小時107000公裡(66500英裡)的速度繞太陽旋轉,這意味著任何從地球上發射的物體都具有如此高的初速度。然而,為了讓PSP順利「著陸」太陽,PSP必須在飛行途中把速度降低85000公裡/小時(53000英裡)。

Delta 4 重型火箭中包含三級推進器,當一級燃料耗盡後下一級火箭隨即開啟,這將幫助PSP逐步進入太陽表面附近。不過,單靠這三級推進器的推力還是遠遠不夠的,此時,火箭會在未來6年裡反覆飛掠金星7次,藉助金星的引力從而改變軌道並獲取更多加速度,最終「觸碰」太陽。這樣一來不僅節省了燃料,更增加了科學儀器的負載能力。

據NASA項目研究人員分析,PSP在環日飛行首圈(2018年11月)距離太陽約2500萬公裡(1540萬英裡),而到了第21次繞日飛行時(2024年12月)將進入太陽表面640萬公裡的地方,相對太陽以每小時692000公裡(430000英裡)的速度高速飛行,相當於1分鐘從北京飛到紐約。此時,PSP將成為宇宙中運行最快的人造天體,

在長達7年的「觸碰」太陽過程中,PSP必須承受比地球強大3000倍的太陽輻射,同時經歷太陽日冕層外圍1371℃(2500℉)的炙熱灼燒,這樣的溫度已足以使鋼鐵液化。為了克服這一最大障礙,NASA給PSP穿上了一層厚達11.5釐米的「衣服」,這種特殊的碳複合材料外套加上水冷卻系統可以保證機體設備處在29℃的工作環境中而不損壞。

遺憾的是,PSP最終並不會返回地球,而是隨著燃料枯竭最終隕落在太陽表面。不過,PSP外面的隔熱罩並不會隨之化為灰燼,而是繼續圍繞太陽飛行數百萬年。此外,PSP還必須應對可能擾亂通訊電子設備的高能帶電粒子風暴。

此次PSP最重要的使命是揭開困擾人類數十年的太陽疑問:為什麼會有太陽風?以及日冕層為何能夠超過太陽內部溫度,被加熱到數百萬攝氏度?這兩個問題都是探索毀滅性太陽風暴的關鍵因素。而太陽風暴可以擊垮電網、損壞衛星運行,破壞電子設備,造成數萬億美元的損失,與我們每個人息息相關。

美國霍普金斯大學應用物理實驗室的太陽物理學家尼古拉·福克斯曾在2017年美國國家航空航天局的一次簡報會上表示,「這(以上兩個疑問)違反了自然法則,就像水往高處流一樣不可思議。直到你真的觸摸到太陽,才能回答這些問題。」

這一次跟著帕克探測器一起「觸碰」太陽的,還有1137202個普通民眾的名字。可以預見,帕克太陽探測器將是人類航空史上又一大裡程碑式的事件,對人類發現、探索太空有著重要的啟蒙意義。相信帕克探測器將帶著110多萬個地球人名字開啟一段新的篇章!

文/朱張航宇

相關焦點

  • 8月4日,美國航天局的這顆探測器將離開地球,進入太陽的大氣層
    趣味探索訊 這是一個令人興奮的消息(反正我很興奮),經美國宇航局證實,今年8月4日美國航天局將發射一顆速度為每小時70萬公裡的太陽探測器。未來這顆探測器將攜帶很多人的名字進入太陽大氣層,將為人類揭開神秘的太陽風暴之謎。
  • 2024年人類探測器將首次進入太陽大氣層,最後焚毀在太陽表面
    太陽是我們太陽系的中心,也是我們地球生命得以延續的主要依靠,因為有太陽的存在,地球上的萬物才有生長繁衍的機會。千百年來,人們一直都想了解太陽,但都由於太陽距離太過遙遠,溫度太高,一直沒有真正實現。到目前為止,人類先後向太陽發射了各種探測器總共15次,到達距離太陽最近的地方,也是在距離太陽,大氣層外圍約4,800萬千米,只能遠觀太陽活動,算不上是完整的太陽之旅。2018年8月12日下午,一個名為帕克的全球首個日冕飛船,在美國的佛羅裡達州發射升空,它是目前人類飛行最快的探測器,時速達到80萬千米,一分鐘能從北京飛到美國的芝加哥。
  • 人類可以到達離太陽多近的地方?NASA:大氣層
    太陽和地球相距1.5億公裡,我們人類能否到達太陽附近,近距離觀察這顆巨大的黃色恆星呢?事實上,美國宇航局早在1976年就曾發射過一顆名叫「太陽神二號」的探測器,由於技術條件的限制,當時到達距離太陽表面2700萬英裡(4450萬公裡)附近。這已經是當時人類探測器所能到達的離太陽最近的距離了。
  • 不要再被矇騙:美國的阿波羅計劃登月六次,已發射多部火星探測器
    只有阿波羅11號、12號、14號、15號、16號和17號,成功完成了登月任務。自1969年7月20日,阿波羅11號實現了人類首次登陸月球,美國一共把12位太空人送上月球,在月球表面留下了共6面美國國旗。而且在1978年的時候,美國還送了重量為1克的月球巖石給我們中國研究。
  • 人們曾經爭論,登月有什麼用……
    嫦娥五號上升器與軌返組合體交會對接 | 圖片來源:中國航天科技集團月球樣本的回家之路也不平凡,要先進行「月地轉移」,探測器通過自身動力進入月地轉移軌道,奔向地球。最後是「地球再入」,懷揣月球樣本的返回器以11千米/秒的高速進入大氣層。
  • 人們曾經爭論,登月有什麼用...
    最後是「地球再入」,懷揣月球樣本的返回器以11千米/秒的高速進入大氣層。由於月球返回器速度極高(接近第二宇宙速度),必須採用「打水漂」式的跳躍返回軌道,返回器第一次進入大氣層後在距離地面60千米處利用自身氣動升力彈回太空,再第二次進入大氣層並最終著陸。這樣可以最大限度利用稀薄大氣進行減速,減少返回器所受的過載和溫度。
  • 探測火星惠及子孫後代,載人登月具有現實意義
    1964年,美國發射水手4號火星探測器,這是有史以來人類發射的第一枚成功到達火星軌道的探測器,向地球發回了21張照片,此後又在環繞太陽軌道上花費三年時間對太陽風進行探測,根據數據分析表明火星的大氣密度遠比此前人們認為的稀薄。
  • 美國探測器敢離太陽這麼近,那中國能做到嗎?
    太陽作為太陽系的中心,它對於太陽系的眾多星球來說都有著重要的意義,在很早以前,人類對於太陽就充滿了猜想,在我國古代還流傳著夸父逐日、后羿射日等神話傳說,這也可以看出在當時人們就已經開始對太陽進行思考了。
  • 人類探測器現已能飛出太陽系,那麼距離載人登月旅行,還要多久?
    隨著近世紀來,我們人類在太空的活動是越加頻繁,尤其是美國NASA更是接連發射了好幾艘探測器,有專門觀察太陽的「帕克」太陽探測器,也有在火星上研究的「洞察號」探測器,還有前往柯伊伯帶深處的「新視野號」探測器
  • 登月騙局:美蘇為何幾十年不敢再登月?月球到底有多可怕?
    總之,在航天領域,美國的技術水平是毋庸置疑的,而美國登月的真實性也是有跡可循的。美國為何不再登月?首先登月的成本實在太高了,以美國為例,從1961年開展阿波羅計劃到1972年結束歷時11年,耗資255億美元,相當於現在的2200多億美元,約佔當年美國GDP的0.57%,約佔當年美國全部科技研究開發經費的20%。
  • 人類首次月球無人交會對接,中國嫦娥五號技術反超美國阿波羅登月
    擁有了無人交會對接技術之後,中國將在以後的載人登月技術上擁有更高的可靠性,而且更有利於以後火星探測以及採樣返回,要知道火星距離地球最遠4億公裡,測控通信時延來回有幾十分鐘,地面支持力度會更弱,對探測器的精密化、智能化、自動化要求更高。
  • 美國阿波羅登月計劃,到底是一場騙局?還是真實事件?
    登月其實是一件非常困難的事情,但是在1969年的時候美國就已經有了登月的能力,所以很多人都會質疑。美國的阿波羅登月計劃,到底是一場騙局?還是真實事件?阿姆斯特朗的登月場景,其實只是在攝影棚中拍攝的影像罷了。質疑者認為,月球上面沒有大氣層,卻可以看到隨風飄動的美國國旗。而且拍攝的照片沒有看到滿天繁星,只有一片漆黑的夜空。所以,質疑者稱所謂的阿波羅登月其實都是假的。雖然質疑者提供了很多所謂的「證據」,但是依然無法改變美國阿波羅計劃的登月事實。因為阿波羅登月計劃不僅僅只是拍攝了影像和照片,還帶回了很多月球上面的巖石標本。
  • 51年前美國阿波羅登月,是騙局還是偉大創舉?嫦娥五號已經證明
    目前,嫦娥五號的軌道器和返回器組合體攜帶此前採集的月壤樣品,正在月球軌道環月等待,尋找合適時機返回地球,這次,嫦娥五號可以說是中國有史以來最為複雜的航天任務,它也是1976年蘇聯月球24號探測器以後,人類時隔44年攜帶,又有探測器攜帶月壤回到地球。
  • 進入木星大氣層的探測器經歷了怎樣的痛苦?
    木星是一顆氣態巨星,它有著以氫和氦為主的厚厚大氣層,大氣層之下還有液態氫、金屬氫、堅硬的核等。另外,人類發射的一些探測器,往往需要藉助木星的引力進行加速才能飛到太陽系邊緣甚至飛出太陽系。那些探測器在經過木星的時候可以為人類傳來關於木星的一些信息,但對木星內部的具體情況,幾乎無能為力。
  • 如果人類的載人登月,從上個世紀一直堅持,現在會有月球基地嗎?
    現在半個世紀過去了,人類再沒有進行過載人登月,於是有人提出了這樣一個問題:如果在50年前,美國的載人登月能夠一直延續到現在,現在的月球是否會有人類的基地?答案是肯定的。我們都知道,人類在50年前就能夠實現載人登月,說明當時的人類航天技術是能夠比較安全地往返於地球和月球,只不過花費非常驚人,不是一個國家能夠承擔得起。
  • 意義深遠的阿波羅工程,紀念人類首次登月50周年_鳳凰網
    1999年7月16日在美國宇航局紀念阿波羅11號登月成功30周年的新聞發布會上,阿姆斯特朗在會上露面,並發表講話說:「阿波羅計劃的成就在於證實了人類可以不被束縛在地球上,我們的想像會走得更遠,登上火星將是人類的下一步跨越。」
  • 美國上世紀實現了6次登月成功,中國什麼時候可以登月?
    二戰結束後,美國和蘇聯在冷戰時期,進行了一場轟轟烈烈的太空競賽。從20世紀50年代末60年代初,前蘇聯在太空競賽中屢次獲得多個第一。不僅發射了第一顆人造地球衛星,而且還完成人類首次進入太空的成就。蘇聯所取得的這些成就讓美國很不甘心。所以就在前蘇聯的太空人加加林,成功飛入太空不到四個星期後,美國航天員阿蘭·謝潑德中校,乘「水星」號飛船進行了亞軌道飛行。
  • 一頭扎進太陽,為什麼帕克太陽探測器沒有融化?
    但美國宇航局曾經向太陽發射過一個探測器——帕克探測器,目前它也成為了有史以來最接近太陽的航天探測器。相信很多人都會感到疑惑。 為什麼帕克太陽探測器沒有被太陽的高溫所融化呢? 帕克探測器是人類迄今為止發射的最快人造飛行器。
  • 一頭扎進太陽,為什麼帕克太陽探測器沒有融化?
    帕克探測器是人類迄今為止發射的最快人造飛行器。是美國宇航局在2018年8月份發射的一個無人飛行器,時速可達70萬公裡,遠超過了旅行者一號,在任期內,預計距離太陽表面最近時的距離為600多萬公裡,其目的在於更深入地研究太陽風及其日冕的奧秘。
  • 美國登月後曾發現,上面有三眼外星人,中國探測器揭露真相!
    月球作為地球的唯一一顆衛星,科學家們對它表現出了極厚的興趣,美國作為人類歷史上唯一一個成功登月的國家。一直都面臨著非常大的質疑聲,在上個世紀60年代人類科技剛剛發展的時候,美國就已經成功實現了載人登月,這也讓很多人開始質疑,美國的登月不過是一場陰謀而已。