人类历史上最伟大的探测器是什么?

航天事业发展至今,人类发射的航天器总数早已超过5000个,还有近百个探测器离开地球轨道前往更深的太空。但是人类发射过的最伟大的深空探测器是什么?只能说见仁见智了。有人说旅行者一号是1977年发射的,也有人说是2018年发射的,是为了近距离探测太阳。谁是最伟大的探测器真的没有最终答案,我们就当他们是人类历史上最伟大的探测器吧。

首先,从旅行者1号探测器来看,20世纪70年代是美苏冷战和太空霸权的鼎盛时期。在此期间,美国和苏联的航天事业发展非常迅速。此时美国已经完成了多次载人登月任务,新研制的可重复使用航天飞机也完成了太空滑翔着陆试验。同年,美国发射了旅行者1号外层空间探测器,这是一个探索太阳系外援的深空探测器。主要目的是探索地球所在的深空和太阳系其他行星是什么样子的。

因此,旅行者1号探测器使用了可以持续供电更长时间的核电池,并为旅行者1号上携带的金属电唱机供电,以保证其在数百年的飞行周期中能够持续不断地从地球释放声音。同时,旅行者1号还将对更靠近太阳系边缘的土星及其光环以及附近的木星进行深空探测。无独有偶,1977年旅行者1号发射的那一年,恰好是太阳系星系每176年重叠一次的一年,而这一年发射的深空探测器在脱离地球引力束缚,借助其他行星引力进行深空飞行时,受到了更大的引力。这使得旅行者1号的发射比旅行者2号晚了两个多月,但在其他星球引力的加速下,旅行者1号只用了十天就追上了旅行者2号。到达土星轨道也更快。

旅行者1号在完成了土星、土星环和木星的行星探测后,其使用寿命仍然很长,而且正处于美苏太空争霸的白热化时期,所以美国国家航空航天局为旅行者1号制定了一个更加遥远的深空探测计划,就是直接飞到太阳系更加遥远的边缘,探测太阳系边缘太阳风中的粒子。

有趣的是,虽然旅行者1号的重量不到一吨,但由于质量更轻,它的空间加速更快,消耗的燃料更少。所以1977年旅行者一号发射后,2019年过去了42年,旅行者一号仍然处于可控飞行状态。2019年底,美国国家航空航天局宣布旅行者1号已经飞到太阳系边缘,距离地球约211亿公里,即将飞出太阳系,这也是人类历史上距离地球最远的一次。

帕克太阳探测器是人类发射的第一个专注于近距离探测太阳的太空探测器,也是美国国家航空航天局历史上第一个以世界命名的航天器。虽然帕克太阳探测器并不是人类历史上发射的第一个专门用于太阳探测的航天器,比如早在冷战时期,苏联发射的月球2号,美国发射的水手2号和水手4号,以及后来的阿波罗和SOHO探测器都是为了接近太阳探测太阳风。当时由于当时的技术限制和太阳附近几万度的高温,早期的航天器无法承受长时间的近距离高温辐射。所以,虽然人类较早发射了几次太阳探测器,但当时都是站着的。当时人类永远无法理解太阳表面温度只有6000摄氏度。为什么周围太阳风组成的日冕温度达到几百万摄氏度,太阳风中粒子的速度超过音速?所以,我们需要一个能忍受日冕几百万度高温,真正深入虎穴一探究竟的探测器。

因此,帕克太阳探测器带着沉重的负担出发了。按照计划,帕克探测器将深入距离太阳仅600万公里的日冕进行实际探测。这个距离比离太阳最近的4300万公里要近得多。这里要忍受的温度对于任何人类发射的飞船来说也太高了。

那么帕克太阳探测器是如何抵御日冕中几百万度的最低温度的呢?答案就在帕克太阳探测器携带的“太阳帽”里。首先,夏天气温最高的时候,室外温度可以达到40度以上。那时,如果我们长时间接触暴露在阳光下的石头或金属吸热物体,我们很可能会被烫伤,因为虽然温度只有40多一点,但这些长时间暴露在阳光下的物体吸收的太阳光能量积累的热量往往已经达到70度以上。

那么,对于太阳周围有几百万高温的日冕——温度不等于热量,因为日冕中的粒子非常稀疏,这就使得同一时间日冕中被帕克太阳探测器击中的粒子数量较少,所以帕克太阳探测器吸收的热量不会达到几百万度。这就像下雨一样。密集的暴雨很可能一两秒钟就把伞打湿,但雨滴间距大的时候,可能会把伞泡几分钟。

因此,对于帕克太阳探测器来说,凭借日冕中粒子分布非常稀疏的优势,帕克太阳探测器主要可以承受上千度的高温烘烤而安全飞行。所以帕克·皮尔戴的太阳帽是美国国家航空航天局十年研发的黑科技隔热板。它的外层是白色陶瓷材料,可以发射和隔离高温,让太阳帽后面的探测器安全运行。而且帕克还在日冕中绕着太阳飞行,所以帕克身上配备的太阳帽可以根据不同方向的温度实时调整太阳帽与探测器之间的角度,使其后面的探测器始终属于“最凉爽的位置”。

此外,美国国家航空航天局为帕克太阳探测器设计的轨道并不总是在日冕中飞行,而是类似于更多航天器的椭圆轨道,在太阳附近探测日冕,并在它飞得更远、更冷、更靠近地球时将探测到的数据发回地球。