小火箭出品
本文作者：邢強博士
本文共3525字， 32圖。 預計閱讀時間：6分鐘。
太陽是一顆G型主序星， 占太陽系總質量的99.8632%。
我們的太陽的銀河系中的位置
2007年1月12日， 日出衛星拍攝的太陽表面“近照”。 大量等離子體呈現出纖維狀的線條， 像太陽外公的胡子。
太陽的C-3級耀斑。
防熱
太陽， 很大， 直徑是地球的109倍， 質量是地球的33.3萬倍。
太陽， 很熱。 太陽中心溫度為1570萬℃， 表面溫度為6051℃， 日冕層溫度為500萬℃。
因此， 無論怎樣的探測器， 只要是想要靠近太陽， 就必須考慮防熱的問題。
今天成功發射的帕克探測器， 其防熱性能， 為所有人類制造的探測器中，
在古老的陶罐上， 我們就能夠發現斯巴達重裝步兵對盾牌的重視程度了。
而斯巴達母親送自己的兒子上戰場的那句囑托， 更是流傳至今：
帶著你的盾牌光榮凱旋， 或者光榮犧牲后躺在你的盾牌上回家。
帕克探測器能夠抵御太陽熱量的訣竅， 有兩個， 一是代表人類防熱技術最高水平的防熱盾， 二是能夠讓防熱盾始終朝向太陽的高精度姿態控制技術。
上圖為帕克探測器的防熱盾。
帕克探測器的護盾， 由五層組成。
最外層， 始終面向太陽的那一層， 是白色的， 用于盡量把熱輻射反射出去。
第二層是用于增加護盾結構強度的增強層。
第三層到第五層， 是一個由碳-碳薄層夾住厚厚的碳泡沫層組成的夾心結構。
防熱盾的核心， 是厚厚的碳泡沫結構。 這個發泡結構， 有97%的體積是空的。 這樣做， 有三個好處：
第一， 阻止熱量進一步向探測器傳遞；
第二， 讓整個結構變得足夠輕；
第三， 防止白色涂層的裂紋向深處擴展。
正在頂著太陽風向太陽進發的帕克探測器示意圖。
彈道
德爾塔IV重型運載火箭是洛克希德·馬丁公司和波音公司的發射業務在2006年合并， 成立聯合發射聯盟以來， 能夠拿得出手的能力最強的運載火箭。
這款高72米， 芯級直徑5米， 寬15米， 起飛質量達733噸的重型運載火箭的近地軌道運載能力為28.79噸！
上圖為3臺RS-68液氫液氧發動機同時點火一瞬間的壯觀場景。 RS-68是人類有史以來研制的推力最大的液氫液氧火箭發動機。 RS-68A的海平面推力達到了3137.2千牛。
上圖那標志性的熊熊火焰， 是推力巨大的液氫液氧火箭發動機點火時所特有的場景。
與航天飛機不同， 德爾塔IV重型運載火箭沒有借助固體助推器， 而是依靠本身強大的液氫液氧火箭發動機直接起飛。
氫氧機在點火之前， 有部分用于吹除和加注操作的氣體會泄放出來， 另有一些液氫會迅速蒸發為氫氣（詳見小火箭的公號文章《液態氫， 一匹桀驁不馴的野馬》）。
于是， 在點火瞬間， 火花把火箭周圍的可燃氣體引燃， 整枚火箭的下半部分是浸潤在熊熊烈焰中的。 這種從烈火中拔地而起的場面， 是用液氫液氧火箭發動機作為唯一動力來源的重型火箭的專屬。
此次發射， 在當地是凌晨3點31分， 點火升空之前的那團火焰被點火瞬間的耀眼光芒所掩蓋。
不過， 火箭升空過程中的尾焰更加矚目璀璨！
咦？德爾塔IV重型運載火箭的能力這么強， 能夠輕松把20多噸的載荷送入近地軌道， 能夠把14.22噸的載荷送入地球同步轉移軌道。
發射一顆總重不超過685公斤， 干重不過將將超過半噸的帕克探測器， 需要動用發射報價高達3.5億美元（23.96億元人民幣）的德爾塔IV重型運載火箭么？
非常需要！
小火箭在這里先給結論， 然后爭取近期專門寫一篇計算報告， 定量分析。
結論：
從地球上， 發射一顆能夠近距離探測太陽的探測器， 所需要的總能量相當于把同等質量的探測器發射到火星軌道上的55.2倍！同時也相當于把同等質量的探測器發射到冥王星軌道上的1.97倍！
所以說， 這次發射， 難度非常大。 同時， 也就解釋了為什么發射685公斤的探測器， 需要讓一枚重型運載火箭全力以赴了。
這是剛剛發射成功的將帕克探測器送入太空的德爾塔IV重型運載火箭的上升段彈道。
可見， 程序轉彎發生的時刻非常早。 即使是使用了3臺人類有史以來推力最強的液氫液氧火箭發動機的重型運載火箭， 執行這樣的任務， 也是要拼盡全力的。
小火箭在此給出德爾塔IV重型運載火箭發射帕克探測器的彈道時序， 方便工程師們對此進行彈道校核：
軌道
上圖中間黃色圓點， 為太陽。 繞太陽的綠色軌道為水星軌道；往外是青色的金星軌道；再往外， 是藍色的地球軌道。
穿梭不停的紫色螺旋， 就是帕克探測器的設計軌道。
帕克探測器的軌道設計，是巧妙的：
在7年的時間里，通過24次精心設計的變軌操作，實現對金星的7次飛掠，從而借助引力彈弓效應來以有限的能量完成幾乎不可能完成的任務。
如果一切順利，7年后，也就是到2025年，帕克探測器將會以609.8萬公里的距離，穿入日冕層，成功實現人類對太陽的首次“觸摸”。
同時，人類迄今為止制造的探測器到太陽的最近距離紀錄，將會從4342.9萬公里一下子拉近到609.8萬公里。
要知道，太陽系里，距離太陽最近的自然天體為水星，其到太陽的平均距離為5791萬公里。
到2025年，帕克探測器的近日點將會處于水星和太陽之間，相當于水星到太陽距離的9.5分之一。
通過7年來的不懈努力，帕克探測器最終的最大速度將會達到192.2公里/秒！
192.2公里/秒，這是人類有史以來能夠研制的所有太空探測器當中，飛行速度最快的！
這是什么概念呢？
從北京到上海，如果我們乘坐復興號高鐵的話，需要4小時。如果是駕車的話，按1214公里的公路里程，需要13小時35分鐘。
按飛機的飛行里程，北京到上海，1069公里，一般的噴氣式客機，需要飛行1小時10分鐘。
如果有人在北京吼了一聲，如果聲音強度足夠的話，52分鐘后，我們能夠從上海聽到這個聲音。
而如果是由帕克探測器來飛的話，從北京到上海，僅需要：
6秒鐘。
帕克探測器的最大飛行速度，與我們的太陽圍繞銀河系中心進行公轉的速度（200公里/秒）相當。
192.2公里/秒，是地球逃逸速度的17倍！
這個速度，相當于銀河系逃逸速度的0.36倍，如果人類再努力一下子，說不定，未來飛出銀河系是有可能的。
這個速度，是典型的太陽風速度的0.43倍。
192.2公里/秒，是水星繞太陽公轉速度的4倍！
（水星是太陽系內，繞太陽速度最快的自然天體，速度為47.362公里/秒。）
在巨艦大炮時代，戰列艦是一切軍艦的王者。
上圖和上上圖是衣阿華戰列艦BB-61的9門16英寸（406毫米）主炮進行齊射的場景。
通過瞬間燃盡300公斤重的發射藥，406毫米口徑的巨型炮彈能夠獲得20.55海里，也就是38.06公里的射程！
這樣的戰列艦主炮炮彈的出膛速度遠遠超過聲速，其1.225噸的彈頭，擁有762米/秒的出膛速度。而862公斤重的戰列艦專用核彈頭，則擁有820米/秒的出膛速度，是聲速的2.4倍。
帕克探測器的最大速度，是戰列艦主炮炮彈出膛速度的234倍以上！
金星可以說是幫了大忙了！
上圖是按軌道設計，在2019年12月26日的一次變軌操作（從2019年12月21日開始準備）。借助金星的引力，帕克探測器實現了速度的變化，為進一步靠近太陽提供了基礎。
為了方便今后7年的時間里，大家對帕克探測器的情況隨時進行了解（雖然公眾對這種發射的熱度不會超過3天，即使她是人類有史以來最牛的探測器），小火箭專門制作了一個表：
以上就是從今天帕克探測器發射升空到2025年12月7日，未來7年時間里的重要節點。
原因
對于大部分人來說，發射帕克探測器有兩個主要原因：
第一，了解日地空間環境，為太陽風暴等空間極端環境產生的原因進行探索，有助于更精確的空間環境預報技術的誕生。
第二，太陽或許是人類在以后幾百年的時間里，唯一一顆能夠近距離接觸的恒星了。我們對恒星的了解還非常有限。
有關太陽風暴的威力，小火箭在公號文章《核恐慌大停電與報廢的衛星：太陽風暴的威力》里面已經非常詳細地論述了，本文不再贅述。
當然，小火箭還是愿意說這樣的原因：
探索未知，滿足人類的好奇心，哪用得著找那么多借口！
勇敢去探索，勇敢去發現，然后熱愛這個世界，讓人類的生活變得更加美好，這就是工程師的唯一使命！
小火箭思考題：
地球到太陽的距離，定義為1個天文單位。
假如我們現在有一門威力巨大的火炮。現在，我們要從兩個任務當中選一個：
從地球發射一枚炮彈，命中太陽；
或者從地球發射一枚炮彈，命中太陽系外，距離我們有10000個天文單位遠的目標。
假設人類的科技水平，已經使得精確瞄準目標與炮彈的可靠飛行能夠實現，那么僅從能量的角度來分析，命中太陽更難，還是命中太陽系外的遙遠目標更難？
或者一句話，從地球飛到太陽和從地球飛到太陽系以外遙遠的地方，哪個更難？
小火箭將會為此專門寫一篇報告定量計算分析。
版權聲明：
本文是邢強博士原創文章，騰訊獨家內容。歡迎朋友圈轉發。
微信號：小火箭
微信ID：ixiaohuojian
歡迎 加入 小火箭 ，進入航空航天大家庭！
帕克探測器的軌道設計，是巧妙的：
在7年的時間里，通過24次精心設計的變軌操作，實現對金星的7次飛掠，從而借助引力彈弓效應來以有限的能量完成幾乎不可能完成的任務。
如果一切順利，7年后，也就是到2025年，帕克探測器將會以609.8萬公里的距離，穿入日冕層，成功實現人類對太陽的首次“觸摸”。
同時，人類迄今為止制造的探測器到太陽的最近距離紀錄，將會從4342.9萬公里一下子拉近到609.8萬公里。
要知道，太陽系里，距離太陽最近的自然天體為水星，其到太陽的平均距離為5791萬公里。
到2025年，帕克探測器的近日點將會處于水星和太陽之間，相當于水星到太陽距離的9.5分之一。
通過7年來的不懈努力，帕克探測器最終的最大速度將會達到192.2公里/秒！
192.2公里/秒，這是人類有史以來能夠研制的所有太空探測器當中，飛行速度最快的！
這是什么概念呢？
從北京到上海，如果我們乘坐復興號高鐵的話，需要4小時。如果是駕車的話，按1214公里的公路里程，需要13小時35分鐘。
按飛機的飛行里程，北京到上海，1069公里，一般的噴氣式客機，需要飛行1小時10分鐘。
如果有人在北京吼了一聲，如果聲音強度足夠的話，52分鐘后，我們能夠從上海聽到這個聲音。
而如果是由帕克探測器來飛的話，從北京到上海，僅需要：
6秒鐘。
帕克探測器的最大飛行速度，與我們的太陽圍繞銀河系中心進行公轉的速度（200公里/秒）相當。
192.2公里/秒，是地球逃逸速度的17倍！
這個速度，相當于銀河系逃逸速度的0.36倍，如果人類再努力一下子，說不定，未來飛出銀河系是有可能的。
這個速度，是典型的太陽風速度的0.43倍。
192.2公里/秒，是水星繞太陽公轉速度的4倍！
（水星是太陽系內，繞太陽速度最快的自然天體，速度為47.362公里/秒。）
在巨艦大炮時代，戰列艦是一切軍艦的王者。
上圖和上上圖是衣阿華戰列艦BB-61的9門16英寸（406毫米）主炮進行齊射的場景。
通過瞬間燃盡300公斤重的發射藥，406毫米口徑的巨型炮彈能夠獲得20.55海里，也就是38.06公里的射程！
這樣的戰列艦主炮炮彈的出膛速度遠遠超過聲速，其1.225噸的彈頭，擁有762米/秒的出膛速度。而862公斤重的戰列艦專用核彈頭，則擁有820米/秒的出膛速度，是聲速的2.4倍。
帕克探測器的最大速度，是戰列艦主炮炮彈出膛速度的234倍以上！
金星可以說是幫了大忙了！
上圖是按軌道設計，在2019年12月26日的一次變軌操作（從2019年12月21日開始準備）。借助金星的引力，帕克探測器實現了速度的變化，為進一步靠近太陽提供了基礎。
為了方便今后7年的時間里，大家對帕克探測器的情況隨時進行了解（雖然公眾對這種發射的熱度不會超過3天，即使她是人類有史以來最牛的探測器），小火箭專門制作了一個表：
以上就是從今天帕克探測器發射升空到2025年12月7日，未來7年時間里的重要節點。
原因
對于大部分人來說，發射帕克探測器有兩個主要原因：
第一，了解日地空間環境，為太陽風暴等空間極端環境產生的原因進行探索，有助于更精確的空間環境預報技術的誕生。
第二，太陽或許是人類在以后幾百年的時間里，唯一一顆能夠近距離接觸的恒星了。我們對恒星的了解還非常有限。
有關太陽風暴的威力，小火箭在公號文章《核恐慌大停電與報廢的衛星：太陽風暴的威力》里面已經非常詳細地論述了，本文不再贅述。
當然，小火箭還是愿意說這樣的原因：
探索未知，滿足人類的好奇心，哪用得著找那么多借口！
勇敢去探索，勇敢去發現，然后熱愛這個世界，讓人類的生活變得更加美好，這就是工程師的唯一使命！
小火箭思考題：
地球到太陽的距離，定義為1個天文單位。
假如我們現在有一門威力巨大的火炮。現在，我們要從兩個任務當中選一個：
從地球發射一枚炮彈，命中太陽；
或者從地球發射一枚炮彈，命中太陽系外，距離我們有10000個天文單位遠的目標。
假設人類的科技水平，已經使得精確瞄準目標與炮彈的可靠飛行能夠實現，那么僅從能量的角度來分析，命中太陽更難，還是命中太陽系外的遙遠目標更難？
或者一句話，從地球飛到太陽和從地球飛到太陽系以外遙遠的地方，哪個更難？
小火箭將會為此專門寫一篇報告定量計算分析。
版權聲明：
本文是邢強博士原創文章，騰訊獨家內容。歡迎朋友圈轉發。
微信號：小火箭
微信ID：ixiaohuojian
歡迎 加入 小火箭 ，進入航空航天大家庭！