如果我們想靠近太陽-並且為了這個問題而做-我們將需要能夠承受大量熱量的東西。有許多已知材料,甚至可能還有更多未知材料,可以很好地滿足此要求。但是,讓我們保持簡單,使用鎢。
從表面上看,鎢像許多金屬一樣,它具有銀色外觀。它在地球上非常罕見,但在日常生活中(例如在燈泡或電子產品中)已經足夠有用。但是鎢以一種方式脫穎而出。在所有元素中,鎢的熔點最高,一直保持固態直到6192°F(3422°C)。
由於其高熔點,鎢非常適合用於這種燈泡。
因此,完全用鎢建造太空飛行器,並忽略這樣做的所有不切實際之處。探測器將只是一個實心的金屬球,直徑為2米。我們將建造其中幾架,然後一起發射,然後再繞太陽轉入不同的軌道。
第一個探測器將安定在離恆星2,500萬英裡的舒適圓形軌道上。在這裡,靠近最內層的水星,太陽開始加熱鎢球。金屬是有光澤的,這有幫助,因為三分之二的熱量會立即反射掉。而且,隨著太空飛行器變暖,它開始散發自身的熱量。它變得越熱,散發出來的熱量就越多。在某些時候,如果它不首先融化,它將散發出與從太陽接收的熱量一樣多的熱量。將其稱為球體的平衡溫度,它代表太陽可以將太空飛行器加熱到的最高溫度。
在Mercury,平衡溫度將為155°C。太空飛行器會很熱,但是還沒有融化。我們絕對可以靠近。
第二個探測器做到了,這次離恆星有一千萬英裡。太陽在這裡感覺更熱,但是在405°C的溫度下,我們的鎢球仍未接近融化。對於鎢來說,這可能還不是問題,但是對大多數衛星供電的昂貴電子設備來說,卻是一個問題。如果想發送一個靠近太陽的探測器,我們需要一些複雜的冷卻系統來保持它們的運行。
藝術家對帕克太陽探測器的印象。特殊設計的防護罩可保護太空飛行器免受太陽的熱量。
由NASA發射的帕克太陽探測器將於2024年12月24日最接近太陽。這一天,太空飛行器將離恆星僅400萬英裡,這是有史以來最接近的人造物體。最接近的,也就是直到我們的第三個探針到達其目的地。我們將擊敗派克太陽探測器,使其繞太陽運行390萬英裡。
該探針將變得灼熱,達到815°C。幸運的是沒有任何傳感器或計算機,因為在此溫度下它們會在幾秒鐘內失效。派克太陽探測器將面臨相似的溫度,但不會長時間停留在靠近太陽的地方。它的軌道被設計成環繞太陽探測器鞭子在高速(飛行超過120英裡每秒),前往更溫帶地區接近金星之前。這與耐熱屏蔽罩和高科技冷卻系統一起,可幫助探頭在如此嚴酷的溫度下生存。
但是鎢探針只是一個金屬球,不需要擔心昂貴的電子設備。我們可以走得更近。但是,當我們離太陽越來越近時,我們需要考慮另一個問題。太陽本身的直徑為860,000英裡,而在400萬英裡處,我們距離表面還很遠。但是圍繞著太陽並延伸到太空達數百萬英裡的是恆星電暈,這是一個達到極端溫度的等離子體區域。
太陽日冕通常僅在日食期間可見。月球周圍的粉紅色環是色層,即太陽的外層。
導致電暈如此熱的原因仍未完全了解。科學家認為,太陽周圍的強磁場有一定的作用。但是,這是一個活躍的研究領域。穿過太陽日冕的帕克太陽探測器,希望能揭開這個謎團的神秘面紗。
太陽遵循十一年的周期,在此周期中日冕的強度會上升和下降。在安靜的年份中,電暈的範圍有限,但在活躍的年份中會復仇。即使在安靜的年份,太陽有時也會將大量的超高溫等離子體投向太空。這些爆炸之一中包含的能量和輻射幾乎肯定會對任何太空飛行器都是致命的。
畢竟,太空飛行器距離太陽100萬英裡,加熱到1700°C以上。這個溫度足以熔化鉛,但還不足以破壞鎢鎢球。通過巧妙的工程設計,可以設計出一個隔熱罩和足夠的冷卻裝置,即使在很短的時間內,也可以將真正的探頭髮送到該距離。
要走近一點,我們需要瀏覽一下太陽表面。下一個探測器將飛到恆星外層光球的正上方。如此接近太陽會產生許多問題。熱量很大,而且很明顯。在這一點上,高溫將被證明甚至無法忍受很長時間。但是另一個是來自太陽的大量輻射,這對船上的任何電子設備都是致命的。
但是還是去那裡看看會發生什麼。很難準確判斷探頭會變熱,但是可能在5,000°C左右。這足以融化球體,幾乎可以肯定足以蒸發掉剩下的東西。即使在到達之前設法將探針神奇地冷卻到絕對零,它也不會超過十五分鐘。
可以肯定地說,至少從現代技術出發,我們離太陽的距離限制在大約一百萬英裡左右。未來的工程師可能會提出異國情調的解決方案,以允許他們旅行到極端的地方,表面甚至太陽內部。但是就目前而言,儘管我們可能無法完全接觸太陽,但我們仍然可以非常接近太陽。