美將發探測器「登陸」太陽，用什麼做冷卻劑你絕對料想不到

那個登陸太陽的笑話怎麼說？記者問，太陽溫度那麼高，你們怎麼去？金將軍大手一揮說，我們晚上去！不過美國明年真要派一艘飛船帕克太陽探測器「登陸」太陽了，將深入到距太陽600萬公里的日冕層，溫度高達數百萬度。雖然這一區域粒子密度極低，熱傳遞效率極差，但探測器仍得承受1377攝氏度極端環境的考驗，NASA將如何保護它不被燒得灰飛煙滅？

很明顯晚上去不怎麼行得通，NASA只好另謀他策。近日，開發探測器的約翰霍普金斯大學應用物理實驗室公布了熱防護系統的設計方案，除了以前透露的直徑2.4米，11.4厘米厚的碳複合材料保護罩外，最關鍵的是一套革命性的冷卻系統，而它所用的冷卻劑，恐怕是你無論如何也料想不到的。

除了4個天線和一個特殊的粒子探測器外，帕克探測器上的每套儀器和系統都必須處於一個革命性的熱保護系統TPS之下。在探測器與太陽最接近的時候，飛船上的太陽能電池陣列受到太陽的輻射將達到地球軌道上的25倍，TPS的溫度將達到1377攝氏度，冷卻系統必須使次級陣列溫度保持在160攝氏度以下。

這個先進的主動式冷卻系統是由APL公司開發的，令人驚訝的是，它使用了你絕對意想不到的冷卻劑——水。在帕克探測器的冷卻系統里有大約5公升的普通水，只是清除了裡面可能破壞系統的礦物質。冷卻系統由太陽能電池驅動，提供6千瓦的冷卻能力，大致相當於一台中型客廳的空調。為了保證系統的正常工作，冷卻劑需要在10-125攝氏度範圍內運行，水將被加壓，以使其沸點升高到125度以上。

然而這套系統的最大挑戰並不是在日冕層里，而是發射階段以及飛向太陽的途中。由於要經歷從整流罩內的15攝氏度，到太空中的零下160度，然後越靠近太陽溫度越高，這種大起大落的溫度對冷卻系統來說無疑是一次極為糟糕的體驗。研究人員為此創新設計了一套複雜的，擁有鎖止閥和散熱器的自動化控制系統，以確保冷卻水不會在任務早期被凍住。

當帕克探測器以每小時45萬公里的速度在太陽下飛馳時，探測器必須不斷調整以最佳角度最准太陽，很小的角度變化都可能引發災難性的後果。由於地球和太陽之間的距離達到了1.5億公里，這意味著沒有辦法從地球對其進行控制，所以帕克太陽探測器也擁有迄今為止自動化程度最高的控制系統。可以說帕克太陽探測器就是目前最先進技術的集大成，希望它明年能順利成為第一個「登陸」太陽的航天器，為我們帶回珍貴的科學數據。

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