帕克太陽探測器

**派克太陽探測器**（英語：**Parker Solar Probe**，縮寫：**PSP**）又譯**帕克太陽探測器**，簡稱**派克號**或**帕克號**，舊稱**太陽探測器**（Solar Probe）或**太陽探測器 +**（Solar Probe Plus 或 Solar Probe+），是 NASA 於 2018 年發射的無人太空飛行器，其任務是反覆的探測和觀察太陽的外日冕。它將在 2025 年最接近太陽，與太陽中心距離僅有 9.86 太陽半徑（690 萬公里或 430 萬英里），屆時的速度高達 690,000 km/h（430,000 mph），或是光速的 0.064%。

這個計畫在 2009 財政年度宣布，該計畫的費用為 15 億美元。由約翰・霍普金斯大學 應用物理實驗室設計和製造的這艘太空飛行器於 2018 年 8 月 12 日發射。它以芝加哥大學名譽教授，物理學家尤金・派克的名字命名，以表彰他對太陽物理學的貢獻；這是 NASA 首次以在世人物的名字作為任務的正式名稱。

## 歷史

_派克太陽探測器_的概念源自 20 世紀 90 年代構思的前身：_太陽軌道器_。在設計和目標上類似，_太陽探測器_任務是 NASA 制定的 "外行星 / 太陽探測器"（OPSP）計畫的核心部分之一 計畫的前三個任務是：_太陽軌道器_、冥王星和古柏帶偵察任務的_冥王星 - 古柏帶特快車_、和側重於天體生物學，聚焦在歐羅巴的歐羅巴軌道器。

最初的_太陽探測器_設計使用木星的重力助推進入繞極軌道，讓軌道方向幾乎垂直於太陽的赤道面。雖然這樣可以探索重要的太陽極區，並且更接近太陽的表面（近日點在 3-4 太陽半徑），但極端的太陽輻照變化，需要一台放射性同位素熱電機來發電，使得任務極為昂貴。前往木星也是一個漫長的任務，要 31⁄2 年才首度接近太陽，第二次則是 8 年後。

在塞恩・奧基夫於 2011 年被任命為 NASA 的署長之後，美國總統喬治・布希提出的 2003 年美國聯邦預算部分，使整個 OPSP 計畫被取消。署長奧基夫指出 NASA 必須調整其它的計畫，以符合布希政府希望 NASA 重新關注 "研究和發展，解決管理缺陷" 的願望。

取消 OPSP 的計畫，最初還導致_新視野號_也被取消，但該任務最終贏得了競爭，取代了前 OPSP 計畫中的_冥王星 - 古柏帶特快車_。這項繼承 OPSP 計畫概念的任務，最終成為新疆界計畫啟動的第一個任務。它經歷一場漫長的政治角力，於 2006 年爭取到啟動該計畫的資金。

在 2010 年代早期，"太陽探測器" 任務的計畫被納入一個低成本的 "太陽探測器 +"。重新設計的飛行任務，用更直接的飛行路徑，可以透過太空中的太陽電池板供應電力，並多次的使用金星重力助推。它還有更遠的近日點，減少了對熱保護系統的需求。

在 2017 年 5 月，這艘太空飛行器重新命名為_派克太陽探測器_以尊榮提出太陽風這個術語的天文物理學家尤金・派克 。這個太陽探測器花費了 NASA15 億美元。應用物理實驗室的工程師安德魯・丹茨勒參與了這個計畫計畫，發射火箭也承載了他的獻身精神。

2018 年 5 月 18 日，一張裝有 110 多萬人姓名的記憶卡被安裝在一塊匾牌中，放置在派克號的高增益天線下方。這張卡上還包含派克的照片和他 1958 年的科學論文影本，在這篇論文對太陽物理學方面有重要的預測。

2018 年 10 月 29 日大約美東標準時間 1:04，這艘太空飛行器成為最接近太陽的人造物體。之前的紀錄是太陽太陽神 2 號在 1976 年創造的，距離太陽表面 4,273 萬公里（2,655 萬英里）。

2020 年 7 月，帕克拍攝了金星照片。2021 年 4 月，帕克太陽探測器成功穿過太陽大氣的最外層日冕。

## 太空飛行器

"派克太陽探測器" 是第一艘飛入太陽外日冕的太空飛行器。它將評估太陽日冕中的電漿和磁場結構與動力學，加熱太陽日冕和推動太陽風的能量流，以及加速高能粒子的機制。

在近日點的太陽輻射強度約為 650 kW/m2，或是在地球軌道的 475 倍:31。為免於太空飛行器的系統受到極端的高溫和輻射傷害，設計了太陽盾來保護。太陽盾由強化碳複合材料製造，安裝在太空飛行器朝向太陽的一側，形狀是六角形，直徑是 2.3 公尺（7.5 英尺），厚 11.4 公分（4.5 英寸）。它的設計讓太空飛行器能夠承受大約 1,370 °C（2,500 °F）的高溫.。

白色的氧化鋁表面層可以讓吸收減至最低程度。太空飛行器的系統和科學儀器位於盾牌陰影的中心部分，直接來自太陽的輻射被完全阻擋掉。如果盾牌不在太陽和太空飛行器之間，探測器將在幾十秒內損壞並失效。由於無論在何處，與地球的無線電通訊至少大約需要 8 分鐘，"派克太陽探測器" 必須自主和迅速地行動，以保護自己。這將使用 4 個光感應器直接來檢測與限制陽光的第一批痕跡，並引導反應輪的運動，使太空飛行器能始終或再次置身於陰影中。根據計畫科學家尼基・福克斯（NickyFox）所說，研究小組稱其為 "有史以來最自主的太空飛行器"。

飛行任務的動力主要來是太空中的太陽電池板（光伏陣列）。在距離太陽 0.25 AU 外使用的主光伏陣列，在接近太陽時會縮回在盾牌的陰影面內，只使用較小的第二組陣列提供太空飛行器所需的電力。第二組陣列使用泵液冷卻來保持太陽能電池板和儀器的工作溫度。

## 軌道

_派克太陽探測器_的任務多次使用金星的重力助推來逐漸減少其軌道的近日點，以達到最終距離太陽表面 8.5 太陽半徑，即大約 6 × 106 公里（3.7 × 106 英里；0.040 天文單位）。近 7 年來太空飛行器根據預設的軌道 7 次飛掠過金星，以逐漸縮小總共繞太陽 24 圈的橢圓軌道。根據預測，太陽輻射的環境會導致太空飛行器的充電效應、材料和電子設備的輻射傷害以及電信中斷，因此軌道是高度的橢圓，讓在太陽附近停留的時間不致太長。

軌道需要發射時的高能量，因此使用三角洲 4 號重型運載火箭作為發射載具，上面一節的火箭使用 STAR48BV 固體火箭發動機。行星際的重力助推將提供相對於日心軌道的進一步減速，這將創造在近日點的日心速度紀錄。當探測器在太陽附近繞行時，它的速度將高達 200 公里每秒（120 英里每秒），這將暫時成為速度最快的人造物體，幾乎是目前紀錄保持者，太陽神 2 號的 3 倍 。與軌道中的每一個物體一樣，太空飛行器在接近近日點時會加速，遠離時減速。

## 任務

## 科學研究

這次任務的目標是：

* 追蹤加熱日冕與加速太陽風的能量流動。
* 確定太陽風源頭的太陽磁場的動力學和結構。
* 確定傳輸和加速高能粒子的機制。

### 調查

為實現這些目標，這次的任務將進行五項主要的實驗或調查：

* 電磁場調查（ **場** ） – 這項研究將直接測量電場和磁場、無線電波、坡印廷通量、電漿的絕對密度、和電子溫度。它由兩個通量閘磁強計、一個搜索線圈磁強計、和 5 個電漿電壓感應器組成。首席調查員是加州大學柏克萊分校的 stuart bale。
* 太陽的綜合科學調查（**IS☉IS**） – 這項調查將測量高能電子、質子和重離子。由兩個獨立的儀器，EPI-Hi 和 EPI-Lo，組成儀器套件。首席調查員是 普林斯頓大學 的大衛・麥科瓦斯（David McComas）。
* 太陽能探測器的廣域成像儀（ **wispr** ） – 這架光學望遠鏡將獲取日冕和內日光層的影像。首席研究員是美國美國海軍研究實驗室的羅素・霍華德（Russell Howard ）。
* 太陽風電子、α 粒子和質子（**SWEAP**) – 這項研究將計算電子、質子和氦離子，並測量它們的速度、密度和溫度等特性。主要的儀器是太陽探針分析儀（SPAN，兩個靜電分析儀）和太陽探針杯（SPC，一個法拉第杯）。首席研究員是史密森尼天體物理天文臺的賈斯汀・卡斯帕（Justin Kasper ）。
* 日光層起源與太陽探測進階（Heliopspp） – ) 理論和建模的研究，以最大限度提高任務的科學回報。首席研究員是加州大學洛杉磯分校和噴射推進實驗室（JPL）的 Marco Velli。

## 相關條目

* 與恆星共存
* 先進成分探測器（ACE）：於 1997 年發射
* 運輸速度記錄列表
* **信使號**：水星軌道器（2011-2015 年）

**太陽觀測太空飛行器**

* 太陽動力學天文台（**SDO**）
* 太陽神號：於 20 世紀 70 年代發射的一對太空飛行器，進入水星軌道內側，接近太陽至 63_R_☉
* 太陽軌道載具：於 2020 年發射，將接近太陽至 60_R_☉
* 日地關係天文台：於 2006 年發射
* 太陽風：1994 年發射
* 尤利西斯號：1990-2009 年繞行太陽極軌道的太空飛行器

**太空飛行器的設計**

* 太空飛行器熱控制
* 太陽遮罩

## 註解

## 參考資料

## 外部連結

 維基共享資源上的相關多媒體資源：派克太陽探測器

* _Parker Probe Plus_ （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） at Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL)
* _Solar Probe Plus_ (Mission Engineering Report; JHUAPL)
* Heliophysics Research (NASA)
* Explorers and Heliophysics Projects Division （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (EHPD; NASA)
* _Parker Solar Probe_ （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (data and news; NASA)
* _Parker Solar Probe_ （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (Video/3:45; NYT; August 12, 2018)
* _Parker Solar Probe_ （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (Video-360°/3:27; NASA; September 6, 2018)