美國探測器“帕克”号在2021年11月間第10次飛過太陽附近，有媒體稱它“成功進入了太陽大氣層”、“觸摸到了太陽”，還有人稱這裡的溫度高達攝氏93萬度！

真是令人驚歎！一台人造航天器，它是如何抵擋住93萬°C的高溫而不熔毀，并且還成功向地球傳回數據的？難道美國真的掌握了什麼不得了的超前科技？

帕克探測器真的“摸”到了太陽？

在講太陽之前，我先問你兩個問題：中國天宮空間站是在地球大氣層外飛行嗎？空間站外邊氣體的溫度是多少？

許多人會脫口而出：“地球大氣層厚度100公裡，空間站軌道高度約400公裡，天宮當然是在大氣層外飛行！空間站外邊是真空，所以不存在氣體溫度。”

實際上，不僅是天宮空間站，環繞地球周圍的大多數衛星都在大氣層内飛行，空間站外邊并不是真空，這裡每個立方厘米（小指頭那麼大）的空間裡有多達8000個氣體粒子，并且這裡的氣體溫度非常高，白天能達到2500°C！怎麼樣，想不到吧？

國際空間站穿越極光

對高中地理還有印象的朋友應該還記得，地球大氣層有一個“熱層”，它從80公裡高度一直向上延伸到大約1000公裡。由于太陽X射線和極紫外線的能量被完全吸收，熱層的氣體粒子被加熱到2000°C以上，太陽風帶電粒子與地球磁場作用産生絢麗的極光。

為什麼幾千度的高溫沒有損壞航天器，航天員出艙活動在太空一呆就是好幾個小時，為什麼他們沒有被烤焦？答案很簡單：因為這裡的高溫氣體太稀薄了，雖然溫度很高，但不足以加熱航天員的宇航服。

中國航天員出艙工作

現在讓我們回到太陽。

太陽核心溫度高達1500萬°C，同時有高達2650億個大氣壓。在如此高溫高壓下，氫氣的原子核被壓到一起變成氦，同時因核聚變産生更多熱能。太陽内部熱能一點一點傳輸到表面的光球層時，它的溫度變成不到6000°C，也就是說我們擡頭看到太陽最亮的部分，它的溫度其實并不吓人。

但有意思的是，從太陽光球層開始，越往外，溫度越高，太陽大氣（日冕）的溫度最高能達到200萬°C！

日冕的溫度比太陽表面高許多倍

遠離太陽表面的日冕怎麼會有如此高的溫度？實際上科學家也不知道這個問題的真正答案。

一種觀點認為是太陽内部發出的磁聲波和阿爾文波（一種超低頻的無線電波）持續加熱太陽大氣，從而産生高溫等離子體；另一種理論說是太陽磁場在日冕中産生感應電流，當這個電流突然崩潰時，就以熱能和波能的形式向外釋放能量。類似的理論林林總總，但都是公說公有理，沒人能證明自己是對的。

太陽不斷向外噴射粒子

就跟地球大氣的熱層類似，太陽日冕的溫度雖然極高，但在遠離太陽的位置由于氣體極其稀薄，它的加熱作用也比較有限。

2018年，美國宇航局（NASA）耗資15億美元打造“帕克”太陽探測器，希望讓它飛進太陽的日冕，探測那裡的磁場、等離子體、太陽風和高能粒子，搞清楚日冕是怎麼被加熱的。

帕克探測器發射後以一個大的橢圓軌道繞着太陽飛行，靠金星的引力彈弓效應一點一點接近太陽，到2025年時，它會接近到距離太陽690萬公裡範圍。

帕克探測器靠金星引力接近太陽

經過3年多的飛行，2021年11月21日，帕克探測器第10次飛到了距離太陽表面850萬公裡的近日點。但是12月14日NASA公布的數據卻是帕克4月29日（第8次）到達近日點時取得的，因為科學家們認為從那一次開始，帕克就算真正“觸碰”到了太陽大氣層的邊緣。

在這裡，太陽日冕溫度高達93萬°C，但這并不會對帕克探測器造成傷害，因為我們在前邊說了，盡管溫度極高，太陽日冕等離子體極其稀薄，真正加熱探測器的還是太陽直接發射出來的光子。

帕克号到達太陽大氣邊緣

當帕克探測器接近太陽時，太陽對它的輻射熱能達到650kW/m^2，它能使探測器向陽面的溫度升高到大約1300°C。雖然比起930000°C的日冕溫度不值一提，但1300°C高溫能在幾秒鐘内摧毀探測器上所有的電子設備，所以科學家需要在探測器上安裝一個熱防護盾。

帕克探測器始終将自己的防護盾朝向太陽，這樣當它繞着太陽飛行時，強烈的輻射能就會被防護盾反射、阻擋，從而保護後面昂貴的電子器件不受到輻射熱能的損害。

帕克号将熱防護盾朝向太陽

地球上許多物質都能承受1300°C的高溫。帕克探測器的防護盾直徑約2.3米，厚約11.4厘米。它的最外邊是一層白色氧化鋁陶瓷，氧化鋁的熔點達2072°C，同時白色的塗層能最大限度反射太陽光；在氧化鋁背面塗覆了薄薄的一層金屬鎢，鎢的後邊是11厘米厚的碳泡沫闆。

碳泡沫是一種類似于海綿狀的碳，它有97%的體積都是孔洞，非常輕，這使得整個熱防護盾的總質量控制在72公斤以内。當帕克探測器将防盾朝向太陽時，它的向陽面溫度是1371°C，而陰影面的溫度僅有約315°C。

帕克号頂端的防盾由氧化鋁和碳構成

帕克号探測器的熱防護盾是最好的防護盾嗎？并不是這樣。

當神舟飛船從太空返回地面，它需要在短時間裡将速度從7.9公裡/秒降到亞音速，在這個過程中，航天器的動能會通過擠壓和摩擦空氣轉化為大量的熱能釋放出來，這會在航天器表面産生幾千度高溫。為了不讓飛船返回艙裡邊的航天員受到傷害，科學家會在飛船底部安裝一個“防熱大底”，這個防熱大底不僅能承受幾千度高溫的燒蝕，還能抵抗強大的壓力。從使用環境看，飛船的防熱層比帕克号的熱盾要強多了。

飛船返回艙防熱大底能耐幾千度高溫

講到這裡你應該明白了：

美國帕克号太陽探測器跟太陽最近的距離也有850萬公裡，它頂多隻是“摸”到了太陽大氣的邊界。太陽大氣邊緣的溫度可能高達93萬度，但這裡的大氣極為稀薄，遠不足以加熱帕克号探測器。相比之下，陽光輻射的熱能可以将探測器加熱到1300°C以上，所以帕克号探測器加了一個防熱盾來反射和阻隔陽光。帕克号這個防熱盾就是氧化鋁加石墨闆，并不是啥不得了的高科技。拿93萬度高溫忽悠人的“美吹”們可以歇歇了。

一張誤導人的動圖

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