太陽日冕層，高達(dá)數(shù)十萬度，帕克太陽探測(cè)器憑什么扛得住？

作為一顆時(shí)刻都在進(jìn)行氫核聚變的恒星，太陽表面的溫度是非常高的，而就是頂著如此高溫，帕克太陽探測(cè)器為人類帶回了大量的太陽數(shù)據(jù)。

帕克太陽探測(cè)器到底是什么制造的，憑什么能夠扛住太陽日冕層數(shù)十萬度的高溫呢？帕克太陽探測(cè)器有著極具辨識(shí)度的外觀，其中最為顯眼的就是頭部那個(gè)光滑的圓角矩形大板子，而這個(gè)就探測(cè)器的隔熱罩，而后面大部分的探測(cè)儀器則被籠罩在這個(gè)隔熱罩的陰影之中。隔熱罩子的主體是由一種碳-碳復(fù)合材料打造的。

這塊板子的直徑達(dá)到了2.4米，厚度約為115毫米，雖然這種碳-碳復(fù)合材料擁有很好的隔熱性能，但面對(duì)太陽這個(gè)強(qiáng)勁的敵手，還是有些不夠看，所以在材料的表面還要覆蓋陶瓷涂層。

隔熱板表面的陶瓷涂層與我們一貫所知的陶瓷涂層并不相同，我們常識(shí)中的陶瓷涂層是光滑的，而帕克太陽探測(cè)器隔熱板表面的陶瓷涂層是多層、多孔的粗糙顆粒狀物質(zhì)。為什么要這樣呢？光滑的表面不是更利于反光嗎？的確，光滑的表面更利于反光隔熱，但這是對(duì)普通熱源而言的，而太陽實(shí)在是太熱了。

如果太陽強(qiáng)大的熱量打在反光性極強(qiáng)的光滑表面，很有可能導(dǎo)致涂層出現(xiàn)裂痕，所以光滑的涂層在這里并不適用。

當(dāng)然，多孔的粗糙表面也可能會(huì)被極端溫度打碎，但因?yàn)槎嗫椎脑颍?dāng)一條裂紋出現(xiàn)，會(huì)被孔洞打斷，不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)涂層的碎裂，再加上涂層本來就是多層交互排列的結(jié)構(gòu)，從一個(gè)裂縫中透過的熱量，又會(huì)被下一層涂層阻隔，如此就產(chǎn)生了良好的隔熱效果。根據(jù)測(cè)量，隔熱罩表面的溫度雖然高達(dá)1400攝氏度，但隔熱罩背面的溫度卻只有30幾度。

等等，太陽日冕層不是高達(dá)數(shù)十萬度嗎？為什么隔熱罩表面只有1400攝氏度呢？

這是因?yàn)闇囟群蜔崃渴莾蓚€(gè)概念。溫度的本質(zhì)就是微觀粒子的運(yùn)動(dòng)速度，比如100℃的水和100℃的空氣，粒子的運(yùn)動(dòng)速度是相同的，所以溫度是相同的，但水分子和空氣分子的密度不同，所以同樣都是100℃的水和100℃的空氣，其蘊(yùn)含的熱量是不同的。一個(gè)常見的例子就是我們不能把手放到80℃的水中，但卻可以在80℃的桑拿房里待很久。

太陽日冕層的溫度雖然高達(dá)數(shù)十萬度，但因?yàn)槲镔|(zhì)密度比較低，所以總熱量并不是很高。

也就是說能夠打在帕克太陽探測(cè)器隔熱板上的高溫粒子其實(shí)是有限的，所以隔熱板表面的實(shí)際溫度也就只有一千多度了。雖然隔熱板的隔熱性能很給力，但也不是所有的探測(cè)設(shè)備都能夠受益，因?yàn)橛行┰O(shè)備本身就是要露在外面的，比如隔熱板側(cè)面探出頭來的“法拉第杯”。這個(gè)儀器是用來探測(cè)太陽風(fēng)的離子和電子流量以及流速的，所以必須要直面太陽才行。

那么這個(gè)小東西怎么隔熱呢？

只能使用耐熱材料來打造了。這是一個(gè)帶電的網(wǎng)狀部件，這個(gè)部件的結(jié)構(gòu)本身是用鉬合金打造的，能夠承受2300℃的高溫。部件內(nèi)部用來探測(cè)例子的網(wǎng)格則是由金屬鎢打造的。最大的難點(diǎn)就是為這個(gè)小設(shè)備供電的電線了。科學(xué)家們采用了以藍(lán)寶石為原料制作的水晶管來充當(dāng)電線表面的絕緣材料，而里面則是用耐熱性良好的鈮合金。這么多昂貴的高科技材料組合在一起，才最終打造出了這么一個(gè)能夠直面太陽熱量的小儀器。