近距離看太陽是什么樣的？帕克太陽探測器都有哪些黑科技？

自從我們誕生之初，太陽每天從地平線升起，讓地球沐浴在陽光普照的溫暖中。太陽是祥和謙恭的，但太陽爆發（超級太陽風暴）會給現代人類帶來無盡的災難。所以，從古至今我們一直對太陽充滿感激、好奇和敬畏！2018年帕克太陽探測器發射升空！這艘杰出的無人宇宙飛船，至今保持著人類探測器最接近太陽表面的記錄850萬公里，并以高達每秒200公里的速度成為速度最快的人造物體，隨著探測計劃的不斷進行，帕克太陽探測器將不斷刷新自己創造的記錄。

近距離看太陽是什么樣的？太陽能給人類帶來哪些災難？太陽引力又強溫度又高，帕克太陽探測器都有哪些黑科技，完成不可能完成的任務？

近距離看太陽是什么樣的？當我們凝視太陽表面時，能看到什么？

作為太陽系的核心，太陽是我們唯一可以詳細觀察的恒星。我們對太陽了解的越多，對銀河系乃至其他星系的了解就越多。

幾十年來，天文學家使用多種工具，包括地面望遠鏡和空間望遠鏡來觀測研究太陽。太陽是一個巨大的球體，由難以想象的熾熱等離子體組成。它沒有固體表面，我們看到的“表面”被稱為光球層。數萬年之前形成的光子，經過不斷反彈，最終掙脫太陽的束縛，經過8分20秒射到地球，到達人類身邊，溫暖著萬物。雖然我們稱它為表面，但光球層實際上是太陽大氣層的第一層，也是我們可以直接觀察到的最深層。它大約有500公里厚，考慮到太陽69，5500公里的半徑，這一層相對較薄。光球層的溫度約為6300攝氏度，這使其足以熔化鉆石。

這是使用井上建太陽望遠鏡拍攝的，是迄今為止最高分辨率的光球層圖像。顯示出太陽表面最小30公里的細節。光球層就像一鍋煮沸的熱湯，咕嘟咕嘟冒著熾熱的氣泡。這種魔幻的等離子冒泡很好解釋，來自太陽內部的熱等離子體上升到表面，在對流過程中冷卻并下沉，與水在沸騰的鍋中冒泡同理。在明亮區域可以看到熾熱的新上升等離子體，而黑暗邊緣則冷卻并沉入太陽內部，最小的結構據估計也有中國青海省那么大。

散布在整個光球層的還有太陽黑子，它們呈現出黑色暗斑特征。這些比地球還大的區域，溫度只有2000~3000攝氏度比周圍環境要冷得多，所以看起來很暗。太陽黑子是由強大的太陽磁場干擾引起的，這些磁場太強了，以至于一些熱量無法逸出并到達表面。磁場非常活躍，經常糾纏、交叉、重組，同時引起突然的、強大的能量爆炸。我們看到太陽上突然亮一塊，叫它太陽耀斑。

大部分時候耀斑還伴隨著日冕物質拋射，這些物質是含有數十億噸帶電粒子的巨大氣泡，以極高的速度沖向太空。這就形成我們上面說的超級太陽風暴。

太陽能給人類帶來哪些災難？

幾十億年后，太陽變成紅巨星會吞噬地球，人類也無法幸免。當然這個時間跨度太長，最近的災難也是有的--超級太陽風暴。

1859年9月1日，英國天文學家理查德·卡靈頓發現太陽表面出現湍流現象，這是有史以來最猛烈的太陽爆發（超級太陽風暴）之一。太陽爆發被科學家稱為日冕物質拋射。超過數十億噸的太陽粒子朝地球的方向襲來。根據卡靈頓的觀測數據，科學家現在估計太陽爆發的速度超過了每小時800萬公里。全世界都能看到它的影響。北極光和南極光通常只在兩極出現，但是那天晚上，它們一直延伸到熱帶地區。英國儀器記錄了劇烈的地磁波動。電報線路火花帶閃電的成片燒毀，三個月后才得以修復。

1989年3月，太陽風暴敲響了現代警鐘。一場太陽風暴摧毀了加拿大魁北克電網，導致600萬人斷電長達9小時。據統計，這次太陽風暴給魁北克電網造成了一千萬美元的直接損失，而停電給用戶造成的間接損失則高達數億美元。太陽耀斑大約以11年為一周期呈現出有規律的爆發高峰期。在高峰期內的2周半時間里，科學家們記錄了17次太陽爆發，其中包括有史以來最大的太陽X射線爆發。太陽粒子損壞了28顆通信衛星，GPS導航系統停擺30個小時。

2003年，萬圣節太陽風暴并沒有影響到地球。光子沖擊波橫掃火星，其強度之大，以至于燒毀了火星全球勘測者探測器上的輻射監測器。具有諷刺意味的是，這臺儀器的設計初衷是，研究人類探險家未來在地球以外的任務中可能遇到的輻射。此時在前往遙遠太陽系邊緣途中的兩艘旅行者號宇宙飛船，記錄下了相同的太陽能脈沖。雖然太陽風暴對身處地表的人類健康沒有威脅，但它會對現今這個日益依賴能源和技術的世界構成重大威脅。

美國國家科學院曾發表一篇報告認為，像1859年那樣的超級太陽風暴，僅第一年就可能給地球造成1至2萬億美元的損失。并且這種量級的超級太陽風暴，大約每150年就會襲擊地球一次。照這個速度，不久之后地球可能還會再來一次。每一次猛烈的爆發，太陽都會放出另一個線索和警告，讓我們為下一次超級太陽風暴做好準備。所以，我們才認真研究太陽，防患于未然，為迎接下一次挑戰做準備。帶著人類的希望，帕克出發了！

太陽引力又強溫度又高，帕克太陽探測器都有哪些黑科技，完成不可能完成的任務？

首先,我們要弄清帕克太陽探測器的任務目標，共有三個：

第一，追蹤加熱日冕與加速太陽風的能量流動。

（為什么光球層6300度，日冕層50萬度）

第二，確定太陽風源頭的太陽磁場的動力學和結構。

第三，確定傳輸和加速高能粒子的機制。

其次，太陽引力超強，帕克探測器怎么接近太陽呢？

盡管太陽是我們整個太陽系的錨點，但要接近它并不容易。發射入軌時需要達到21.4公里/秒的速度，這是一個遠遠超出德爾塔V型火箭能力的速度。所以，德爾塔V型火箭為了給帕克探測器一個額外的推力，配備了特殊的第三級固體火箭，提供額外的3公里/秒的速度。與軌道中的每一個物體一樣，帕克在接近近日點時會加速，遠離時會減速。當探測器在太陽附近繞行時，它的速度高達每秒200公里，帕克將暫時成為速度最快的人造物體。帕克探測器在發射后將7次借助金星重力助推，來逐漸減小橢圓軌道的近日點。2018年11月帕克首次飛過近日點時與太陽光球層的距離約為2410萬公里，2024年12月這一距離將減小到616萬公里，約為日地距離的4%。在這些抵近飛越過程中，科學家能更好的認識太陽風的形成以及日冕的極端加熱機理。整項任務共打算進行24次飛越，時間將持續到2025年。

最后，太陽溫度超高，帕克探測器怎么隔熱呢？

這個秘密在于它頭頂的白色護盾中。

第一，護盾主要由直徑11.4厘米的碳泡沫材料制成，這是一種迷人的材料，由超美材料創新實驗室開發。在掃描電子顯微鏡下碳泡沫是這樣的，一種類似無須蜂窩狀的多孔材料。主體以開放空間為主，其內部體積97%的空間是空的。奇妙的結構和碳的熱穩定性，提供了難以想象的隔熱性能。接下來是碳碳復合材料，它是由石墨和有機粘合劑(如瀝青或環氧樹脂)結合制成的。這種混合物被涂抹到泡沫的每一面，然后，通過加熱將粘合劑轉化為純碳形式，創建碳碳復合材料。

第二，在面向太陽的一面涂上一層白色陶瓷涂料，以便在熱量進入隔熱罩之前，盡可能多地將熱量從隔熱罩反射出去。從這里開始，飛船的其他部分，除了一些專門的傳感器和太陽能電池板外，主體都躲在遮陽罩的本影內，它們的工作溫度稍微高于室溫不會被燒毀。

第三，帕克的機載電腦能實時調整遮陽罩相對于太陽的角度，保證精密儀器的安全。露在外面的傳感器經過特殊設計不怕高溫，負責收集太陽的電子和離子，使帕克有能力研究來自太陽的大規模爆發。太陽能電池板會適時調整自己的位置，在帕克飛抵近日點時，大部分收起躲在遮陽罩后面，只露出兩塊較小的輔助面板。太陽能板用水冷卻，循環水通過太陽能板泵入黑色散熱器，這些散熱器連接在遮陽板下方的鈦支架上。

這是帕克探測器2021年飛過太陽日冕時，捕捉到的令人難以置信的照片。這是在探測器最接近太陽表面的5個小時中拍攝的，其中有帶電氣體和等離子體條紋，我們稱之為日冕流光。除此之外，科學家還在分析帕克收集到的眾多數據，以讓我們更好的了解眼前這個大火球。