派克太阳探测器

派克太阳探测器（Parker Solar Probe，缩写：PSP）又译帕克太阳探测器，简称派克号或帕克号，旧称太阳探测器（Solar Probe）或太阳探测器 +（Solar Probe Plus 或 Solar Probe+），是NASA于2018年发射的无人太空船，其任务是反复的探测和观察太阳的外日冕。它将在2025年最接近太阳，与太阳中心距离仅有9.86太阳半径（690万公里或430万英里），届时的速度高达430000mph，或是光速的0.064%，是当今速度最快的人造物体。

这个计划在2009财政年度宣布，该专案的费用为15亿美元。由约翰·霍普金斯大学 应用物理实验室设计和制造的这艘太空船于2018年8月12日发射。它以芝加哥大学名誉教授，物理学家尤金·派克的名字命名，以表彰他对太阳物理学的贡献；这是NASA首次以在世人物的名字作为任务的正式名称。

## 历史

<image>

<image>

派克太阳探测器的概念源自20世纪90年代构思的前身：太阳轨道器。在设计和目标上类似，太阳探测器任务是NASA制定的"外行星/太阳探测器"（OPSP）计划的核心部分之一 计划的前三个任务是：太阳轨道器、冥王星和古柏带侦察任务的冥王星-古柏带特快车、和侧重于天体生物学，聚焦在欧罗巴的欧罗巴轨道器。

最初的太阳探测器设计使用木星的 重力助推进入绕极轨道，让轨道方向几乎垂直于太阳的赤道面。虽然这样可以探索重要的太阳极区，并且更接近太阳的表面（近日点在3-4太阳半径），但极端的太阳辐照变化，需要一台放射性同位素热电机来发电，使得任务极为昂贵。前往木星也是一个漫长的任务，要3年才首度接近太阳，第二次则是8年后。

在塞恩·奥基夫于2011年被任命为NASA的署长之后，美国总统乔治·布希提出的2003年美国联邦预算部分，使整个OPSP计划被取消。署长奥基夫指出NASA必须调整其它的计划，以符合布希政府希望NASA重新关注"研究和发展，解决管理缺陷"的愿望。

取消OPSP的计划，最初还导致新视野号也被取消，但该任务最终赢得了竞争，取代了前OPSP计划中的冥王星-古柏带特快车。这项继承OPSP计划概念的任务，最终成为新疆界计划启动的第一个任务。它经历一场漫长的政治角力，于2006年争取到启动该计划的资金。

在2010年代早期，"太阳探测器"任务的计划被纳入一个低成本的"太阳探测器 +"。重新设计的飞行任务，用更直接的飞行路径，可以透过太空中的太阳电池板供应电力，并多次的使用金星重力助推。它还有更远的近日点，减少了对热保护系统的需求。

在2017年5月，这艘太空船重新命名为派克太阳探测器以尊荣提出太阳风这个术语的天文物理学家尤金·派克。这个太阳探测器花费了NASA15亿美元。应用物理实验室的工程师安德鲁·丹茨勒参与了这个专案计划，发射火箭也承载了他的献身精神。

2018年5月18日，一张装有110多万人姓名的记忆卡被安装在一块匾牌中，放置在派克号的高增益天线下方。这张卡上还包含派克的照片和他1958年的科学论文影本，在这篇论文对太阳物理学方面有重要的预测。

2018年10月29日大约美东标准时间1:04，这艘太空船成为最接近太阳的人造物体。之前的纪录是太阳太阳神2号在1976年创造的，距离太阳表面4,273万公里（2,655万英里）。

2020年7月，帕克拍摄了金星照片。2021年4月，帕克太阳探测器成功穿过太阳大气的最外层日冕。

2024年12月24日，帕克在距离太阳表面610万公里外高速掠过，这是截至当时人类探测器最接近太阳的一次。

## 太空船

<image>

"派克太阳探测器"是第一艘飞入太阳外日冕的太空船。它将评估太阳日冕中的电浆和磁场结构与动力学，加热太阳日冕和推动太阳风的能量流，以及加速高能粒子的机制。

在近日点的太阳辐射强度约为kW，或是在地球轨道的475倍。为免于太空船的系统受到极端的高温和辐射伤害，设计了太阳盾来保护。太阳盾由强化碳复合材料制造，安装在太空船朝向太阳的一侧，形状是六角形，直径是2.3m，厚11.4cm。它的设计让太空船能够承受大约2500F的高温.。

<image>

白色的氧化铝表面层可以让吸收减至最低程度。太空船的系统和科学仪器位于盾牌阴影的中心部分，直接来自太阳的辐射被完全阻挡掉。如果盾牌不在太阳和太空船之间，探测器将在几十秒内损坏并失效。由于无论在何处，与地球的无线电通讯至少大约需要8分钟，"派克太阳探测器"必须自主和迅速地行动，以保护自己。这将使用4个光感应器直接来检测与限制阳光的第一批痕迹，并引导反应轮的运动，使太空船能始终或再次置身于阴影中。根据专案科学家尼基·福克斯（NickyFox）所说，研究小组称其为"有史以来最自主的太空船"。

飞行任务的动力主要来是太空中的太阳电池板（光伏阵列）。在距离太阳0.25AU外使用的主光伏阵列，在接近太阳时会缩回在盾牌的阴影面内，只使用较小的第二组阵列提供太空船所需的电力。第二组阵列使用泵液冷却来保持太阳能电池板和仪器的工作温度。

## 轨道

<image>

派克太阳探测器的任务多次使用金星的重力助推来逐渐减少其轨道的近日点，以达到最终距离太阳表面8.5太阳半径，即大约6e6km。近7年来太空船根据预设的轨道7次飞掠过金星，以逐渐缩小总共绕太阳24圈的椭圆轨道。根据预测，太阳辐射的环境会导致太空船的充电效应、材料和电子设备的辐射伤害以及电信中断，因此轨道是高度的椭圆，让在太阳附近停留的时间不致太长。

轨道需要发射时的高能量，因此使用三角洲4号重型运载火箭作为发射载具，上面一节的火箭使用STAR48BV固体火箭发动机。行星际的重力助推将提供相对于日心轨道的进一步减速，这将创造在近日点的日心速度纪录。当探测器在太阳附近绕行时，它的速度将高达200km/s，这将暂时成为速度最快的人造物体，几乎是目前纪录保持者，太阳神2号的3倍。与轨道中的每一个物体一样，太空船在接近近日点时会加速，远离时减速。

## 任务

<image>

<image>

## 科学研究

<image>

这次任务的目标是：

- 追踪加热日冕与加速太阳风的能量流动。
- 确定太阳风源头的太阳磁场的动力学和结构。
- 确定传输和加速高能粒子的机制。

### 调查

为实现这些目标，这次的任务将进行五项主要的实验或调查：

- 电磁场调查（场） – 这项研究将直接测量电场和磁场、无线电波、坡印廷通量、电浆的绝对密度、和电子温度。它由两个通量闸磁强计、一个搜索线圈磁强计、和5个电浆电压感应器组成。首席调查员是加州大学柏克莱分校的stuart bale。
- 太阳的综合科学调查（IS☉IS） – 这项调查将测量高能电子、质子和重离子。由两个独立的仪器，EPI-Hi 和 EPI-Lo，组成仪器套件。首席调查员是 普林斯顿大学 的大卫·麦科瓦斯（David McComas）。
- 太阳能探测器的广域成像仪（wispr） – 这架光学望远镜将获取日冕和内日光层的影像。首席研究员是美国美国海军研究实验室的罗素·霍华德（Russell Howard）。
- 太阳风电子、α粒子和质子（SWEAP) – 这项研究将计算电子、质子和氦离子，并测量它们的速度、密度和温度等特性。主要的仪器是太阳探针分析仪（SPAN，两个静电分析仪）和太阳探针杯（SPC，一个法拉第杯）。首席研究员是史密森尼天体物理天文台的贾斯汀·卡斯帕（Justin Kasper）。
- 日光层起源与太阳探测进阶（Heliopspp） – ) 理论和建模的研究，以最大限度提高任务的科学回报。首席研究员是加州大学洛杉矶分校和喷射推进实验室（JPL）的Marco Velli。

## 相关条目

- 与恒星共存
- 先进成分探测器（ACE）：于1997年发射
- 运输速度记录列表
- 信使号：水星轨道器（2011-2015年）

太阳观测太空船

- 太阳动力学天文台（SDO）
- 太阳神号：于20世纪70年代发射的一对太空船，进入水星轨道内侧，接近太阳至63
- 太阳轨道载具：于2020年发射，将接近太阳至60
- 日地关系天文台：于2006年发射
- 太阳风：1994年发射
- 尤利西斯号：1990-2009年绕行太阳极轨道的太空船

太空船的设计

- 太空船热控制
- 太阳遮罩

## 外部链接

- Parker Probe Plus at Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL)
- Solar Probe Plus (Mission Engineering Report; JHUAPL)
- Heliophysics Research (NASA)
- Explorers and Heliophysics Projects Division (EHPD; NASA)
- Parker Solar Probe (data and news; NASA)
- Parker Solar Probe (Video/3:45; NYT; August 12, 2018)
- Parker Solar Probe (Video-360°/3:27; NASA; September 6, 2018)

## 基本资料

- names_list：Solar Probe（2002年之前）、Solar Probe +（2010-2017年）、Parker Solar Probe（2017年起）
- 说明：派克太阳探测器的电脑模型，左方隔热罩在朝向太阳时有保护作用
- 说明：较大的遮阳板带有连接到总线的数位模型。两个小太阳能电池板连接到有着4个后置天线载具的主体。
- 任务类型：太阳物理学探测器
- 运营单位：NASA ·应用物理实验室
- COSPAR_ID：2018-065A
- 卫星目录序号：43592
- 任务时长：预定6年321天、目前已运作12 August 2018, 07:31
- 制造商：应用物理实验室
- 弹头量：685kg
- 净重：555kg
- payload_mass：50kg
- 尺寸：1.0x
- 功耗：343 瓦（最接近太阳时）
- 推出时间：2018年8月12日、7时31分 UTC
- launch_rocket：三角洲4号重型运载火箭 / Star-48BV
- 发射地点：卡纳维尔角SLC-37
- launch_contractor：联合发射联盟
- 参考坐标系：日心中心
- 倾角：3.4°
- orbit_period：88 天
- orbit_semimajor：0.388AU
- orbit_apoapsis：0.73AU
- orbit_periapsis：0.046AU任务规划的近日点是 9.5太阳半径，或距离太阳表面8.5太阳半径，但后来的文件都说9.86太阳半径。确切的值要到2024年第七次金星重力辅助之前才能做最后的确认。任务计划人员可能在这之前稍做修正。
- apsis：日
- trans_band：Ka波段、X波段
- interplanetary：太阳
- insignia_alt：徽章外圈是黄色的边框，在太阳旁边的是艺术家再现的派克号。"派克太阳探测器"的字样被放置在框的内侧，而"接触太阳的任务"字样以较小的字体书写在图像右下角。
- 域：派克太阳探测器官方徽章
- 缩写：SWEAP
- 气缸盖：太阳风电子、α粒子与质子探测仪器组
- 缩写：WISPR
- 名称：太阳探测器广角成像仪
- 缩写：FIELDS
- 名称：电磁场探测仪器组
- 缩写：IS☉IS‒EPI
- 名称：太阳高能粒子仪器综合研究