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泡沫碳是太阳探测器关键材料
发布时间:2021-10-06 08:56:32  浏览次数:

编者按:

从珠海航展传出消息称,我国将在年内发射太阳探测器。来自业界资深专家称,泡沫碳是太阳探测器完成探测任务的关键材料。

美国航空航天局(NASA)所发射的PARKER太阳探测器采用了与广东煤基碳材料研究院所研发的相同泡沫碳,因此得以保证在强大的宇宙辐射和高达6000 ℃无氧环境下能正常工作。广东煤基碳材料研究院专家表示,泡沫碳是保证太阳探测器正常运行的关键材料。


第十三届中国国际航空航天博览会日前正式开幕。从珠海航展传出的消息称,我国首颗太阳探测卫星“太阳双超卫星”预计今年发射,卫星的发射成功将标志中国正式进入“探日时代”。
“太阳探测器当然包含了相当庞大的关键技术和创新思路,但要保证其在强大的宇宙辐射和高达6000 ℃无氧环境下能正常工作,防辐射和保温材料一定是其中最关键的技术之一。”广东煤基碳材料研究院相关专家强调。
该专家还介绍,美国航空航天局(NASA)所发射的PARKER太阳探测器配备了十分先进的隔热罩,它是由两个过热的碳-碳复合板组成,其中再夹上一个11.5厘米的泡沫炭核心。因此,隔热技术是太阳探测器绕不过去的坎,而泡沫碳则是迈过这道坎的关键材料。

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太阳探测意义重大

据来自中国科协等机构的专家介绍,对太阳进行探测有两大意义:一是作为宇宙中目前唯一可以进行高空间分辨表面观测的恒星,而具有天体物理学上的重要性;二是由于人类依存于太阳,所以需要认识太阳的变化及对人类的影响。

太阳给人类带来光的同时也会带来一些不便甚至灾难。耀斑是太阳活动中最剧烈的事件,在几分钟内,一个大的耀斑要释放的能量要比最大地震所释放的多百万倍,能量超过几千个核弹同时爆炸的威力。

太阳的变化深刻地影响着地球上生命的生存。强耀斑和日冕物质抛射等太阳活动事件更是时刻影响着地球的空间环境,干扰通信和导航、威胁航天员的健康,甚至毁坏航天器。因此,对太阳活动的观测和研究不仅具有重要的科学意义,更具有巨大的应用价值。

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太阳探测欧美暂时领先

2018年8月,美国成功发射“帕克”太阳探测器(Parker Solar Probe),这是人类首个将穿越日冕“触摸太阳”的探测器。“帕克”太阳探测器将第一次穿过太阳外层大气层日冕,在距离太阳表面大约9个太阳半径的地方——约600万千米,对太阳进行全方位探测,获取日冕、太阳风等方面的信息,具有重要意义。

2020 年2月,新的探测器——“太阳轨道器”(SO)发射成功。“太阳轨道器”项目由欧空局(ESA)牵头,美国宇航局参与并合作制造。该探测器将近距离观察太阳的一些前所未见的区域,比如太阳的两极计划,并近距离探测太阳风等离子体、高能粒子等。
目前,我国已初步建立了地面太阳监测网,并在太阳光谱、太阳磁场领域取得了一定的成果,但空间探测仍属空白。开展空间太阳探测将有效服务于我国基础科学研究,带动相关高科技产业链发展,甚至在不远的将来引领国际太阳物理研究发展。

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泡沫碳保护太阳探测器安全

那么,为什么如此靠近太阳的帕克太阳探测器不会熔化呢?它究竟是如何做好隔热措施的呢?

NASA科学家Susannah Darling博士对此作出的解释是,帕克太阳探测器配备了十分先进的隔热罩,它是由两个过热的碳-碳复合板组成,其中再夹上一个11.5厘米的泡沫炭核心。朝向太阳的一面被涂上了亮白的陶瓷颜料,它的直径大约为2.4米,能够有效多地反射太阳光,以减少热量。由于泡沫的轻盈性,这个防热盾的质量只有72.5公斤。有了这样的隔热罩之后,帕克太阳探测器的大部分仪器所处环境的温度只有30摄氏度。

来自广东煤基碳材料研究院专家介绍说,该机构不仅有研制碳-碳复合板的材料——碳纤维,并且该机构研制的泡沫碳已经完全达到与PARKER探测器所使用的泡沫碳相同的技术指标。

为此,该专家称,该机构所研制的泡沫碳及碳-碳复合材料及相关技术完全可以为我国太阳探测器保驾护航。

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文章来源:澎湃新闻、人民网、火星科普



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