帕克太陽探測器已開始「熔化」？高溫和高速碰撞，科學家驚出冷汗

2018年8月12日，帕克太陽探測器在美國NASA肯尼迪航天中心成功發射，成為人類歷史上第一個進入太陽大氣層、近距離觀測太陽的人造物體。當年的11月5日，帕克探測器首次抵達近日點，隨后將在2025年前環繞太陽運行24圈，在金星引力的幫助下逐漸下調公轉軌道，最后抵達距離太陽表面僅有610萬公里的區域。

帕克太陽探測器總重量約640公斤，為了應對飛行過程中所受到高強度太陽輻射，在探測器表面覆蓋有一層11厘米厚、由碳復合材料制成的防熱罩，除了太陽能板以及少數溫度傳感器置于防熱罩之外，其余的科學荷載均可以在防熱罩的保護下，在外部接近1400攝氏度的環境下，內部仍然保持在略高于室溫的「舒適」狀態。

帕克探測器上攜帶著多種科學觀測儀器，比如電磁場調查和宇宙塵埃探測器、太陽風寬視場成像儀、太陽風電子、阿爾法粒子與質子調查器等。

通過這些儀器設備，可以近距離測量太陽附近的電場和磁場，并能深入了解更多來自太陽的高能粒子（太陽風）特征，這對于準確認知太陽大氣層結構和組成、太陽風的起源與演化等，都具有非常重要的意義。

科學家們在研發帕克太陽探測器時，

已經考慮了其運行環境下的高溫和高能輻射狀況，在探測器的外部覆蓋了厚厚的「保護層」，不過近期對探測器運行過程中的監測，還是讓科學家們「驚出一身冷汗」。

帕克太陽探測器，目前是速度最快的人造物體，其時速已經超過16萬公里，這比迄今為止行進距離最遠的探測器－旅行者1號的速度，要足足高出10萬公里/小時。在帕克太陽探測器以如此高的速度環繞太陽運行并逐漸接近太陽時，目前正在穿過黃道塵埃云，這片「濃厚」的塵埃云，是整個太陽系小行星和彗星接近太陽時所殘留的物質，在太陽引力作用下，這片塵埃云正在慢慢地向太陽靠近。

密切跟蹤帕克探測器的研究團隊，發現探測器與塵埃粒子正在發生不可避免的高速撞擊，這種撞擊的強度和頻度，都要比預想的要高，而且伴隨著高溫和高速撞擊，探測器表面產生了微小的超熱等離子體羽流，說明探測器的表面的一部分已經被「蒸發」了。

當然，帕克太陽探測器不是用來研究塵埃的，不過為了接近太陽并研究太陽風，

穿過這片塵埃云并對其進行監測，屬于探測器「額外」的貢獻。目前探測器所處的位置，正好是黃道塵埃云中密度最大的區域，通過密切監測與塵埃云的碰撞頻率，可以粗略估算這片塵埃云的密度，有點像開車進入沙塵暴一樣。

研究團隊一開始也預測出探測器會遇到塵埃云，但是由于沒有在地球上的相關測量結果，因此最終的碰撞頻率要比預想地高出很多。現在探測器正處在環繞太陽公轉的第9圈，大約每12秒左右就會與塵埃碰撞一次。假設此時探測器附近有架攝像機，那麼將會看到防熱罩上面會密密麻麻地出現一些小孔，這正是被塵埃擊中的結果。幸運的是，防熱罩足夠厚，像盾牌一樣抵擋住了塵埃云的襲擊。

現在，最令科學家們擔心的是探測器的冷卻系統。探測器此時面向太陽的一面，表面溫度可以達到2000攝氏度以上。而防熱罩的下面分布著許多冷卻水管，通過里面水體的流動，將熱量傳遞到散熱器，然后將其消散到太空中。而假如塵埃將防塵罩和水管刺穿，那麼航天器必將會被燒毀。

為了制造高耐受性的探測器，其構成器件的材料選擇至關重要。在發射之前，帕克探測器在地球上已經進行了大量測試和分析，比如在一個超高速撞擊實驗室內，向探測器的相關組件上發射大量微小的高速粒子，來重現太空中的塵埃撞擊。雖然太陽附近的這種塵埃顆粒，要比想象中的豐富，但是由于其質量比預期的要小，因此帕克探測器所受到塵埃撞擊的損壞程度，風險仍然很低。

然而，風險低并不意味著萬無一失。盡管它們很輕，但當塵埃粒子以如此大的能量撞擊探測器時，不僅會蒸發自身和探測器表面的一小部分，而且還會將其電離，相當于產生了一次微小且短暫的等離子體爆炸。等離子體具有很強的電荷，因此這些微小的噴射，會在探測器的周圍產生電場的峰值，從而可以被測量出來。

這種電場的峰值，與太陽風相互作用，產生類似于太陽風與金星、火星和其他缺乏磁場的行星相互作用的方式，這個過程，我們自然會聯想到「飛蛾撲火」，在接下來帕克探測器環繞太陽運行的軌道上，還將會經歷更為嚴重的電離體驗。最終，帕克探測器在完成既定目標后，將會在高溫、高速塵埃撞擊下，不可避免地燃燒起來，成為太陽風的一部分，從而完成最華麗的「蛻變」。