最快的人造物体在接触时会蒸发太空尘埃

美国宇航局的帕克太阳探测器以惊人的速度冲向太阳，并撞破了一阵尘暴。

根据一项新研究的公告，探测器团队成员发现，高速撞击尘埃颗粒不仅比预期的更为常见，而且还会在飞船表面形成微小的超热等离子体羽流。

科罗拉多大学博尔德分校天体物理和行星科学系及大气和空间物理实验室的空间等离子体物理学家戴维·马拉斯皮纳 (David Malaspina) 表示，该探测器的主要任务目标是测量太阳附近的电场和磁场，并进一步了解太阳风（太阳发出的粒子流）。马拉斯皮纳领导了这项研究，研究小组将在本周的一次会议上介绍这项研究。

马拉斯皮纳表示，科学家已经从远处研究了太阳风，但“关于太阳风如何诞生还有很多基本问题……我们无法仅通过靠近地球的测量来回答这些问题。”

该探测器是速度最快的人造物体，目前以超过每小时 100,000 英里的速度穿越黄道尘云——这是一团巨大的云，由“整个太阳系的小行星和彗星的残余物”组成，它们正缓慢地向太阳坠落，马拉斯皮纳说。

帕克太阳探测器并非为研究尘埃而制造。但为了接近太阳并研究太阳风，它“直接穿过黄道云最密集的部分”，马拉斯皮纳说。它可以通过跟踪尘埃碰撞来粗略估计尘埃的密度。随着每次轨道运行，航天器越来越接近太阳并加速。“想象一下驶入沙尘暴，但每次速度都越来越快，”他说。

任务团队预计探测器会遇到尘埃，但由于没有当地测量数据作为依据，他们没想到会有这么多尘埃。马拉斯皮纳说，在之前的轨道上，也就是探测器绕太阳的第九次飞行中，它平均每 12 秒就会被尘埃撞击一次。他说，如果你能站在航天器旁边，你就会看到航天器的聚酯薄膜保护涂层（称为惠普尔防护罩）上的洞。但到目前为止，这层防护罩“抵挡住了所有撞击”。

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马拉斯皮纳表示，团队最担心的是冷却系统，因为飞船面向太阳的部分温度可达到近 2000°C。水管在隔热罩后面运行，将热量传输到散热器，散热器再将热量散发到太空中。他说，如果其中一根水管被刺破，飞船肯定会烧毁。

建造一艘能够在这种恶劣环境下生存的飞船“归根结底在于选择能够经受住这些撞击的正确材料，并提前进行大量测试和分析，”约翰霍普金斯大学应用物理实验室的吉姆·金尼森 (Jim Kinnison) 说道，他是帕克探测器的任务系统工程师。金尼森表示，这些测试包括一个超高速撞击室，它可以通过向地球上的物质发射微小的、速度极快的粒子来重现太空尘埃撞击。

马拉斯皮纳说，尽管太阳附近的尘埃颗粒似乎更加丰富，但它们的质量却比预期的要小——这对帕克太阳探测器来说很幸运——因此航天器受到严重损坏的风险仍然很低。

马拉斯皮纳说，尽管尘埃颗粒很轻，但当它们以巨大的能量撞击航天器时，“它们不仅会蒸发自身，并使航天器表面的一小部分气化，还会使其电离”，这意味着它们会将电子从原子核中剥离出来，并在每次撞击中产生微小、短暂的等离子爆炸。

等离子体具有强电荷，因此这些小喷射会导致飞船周围电场出现峰值，而航天器可以测量到。

马拉斯皮纳表示，航天器以前也曾探测到过这些峰值，但探测器周围的等离子云比预期的要强烈。它们非常密集，以至于可以明显地与太阳风相互作用，这一过程类似于太阳风与金星、火星和其他没有磁场的行星相互作用的方式。在这些行星上，阳光会使部分大气电离，从而使太阳风将其中一部分吹走。

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探测器继续向太阳靠近，进入了科学家们早就预测的强烈太阳热量已经烧毁所有尘埃的区域。事实上，探测器的成像团队可能已经首次观察到了这一现象。在接下来的几次轨道飞行中，探测器将靠近太阳，以便通过直接电场测量来验证这一发现。

尽管条件如此极端，但探测器很可能能够存活到计划中的销毁阶段。最终，探测器将非常接近太阳，燃烧殆尽，成为太阳风的一部分，马拉斯皮纳说，这是“一种诗意的结局”。