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來源：互聯網

帕克太陽探測器（英文：Parker Solar Probe，簡寫PSP；國際衛星標識符：2018-065A，衛星目錄序號：43592）是約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室（APL）和美國航空航天局（NASA）共同研制的一顆繞日無人探測衛星，由美國國家航空航天局運營管理。它是美國國家航空航天局“與恒星共存”計劃的一部分，以美國天文學家尤金·派克命名，也是第一個以在世科學家命名的探測器，也是截至2024年飛行速度最快、距離太陽最近的探測器。

2016年7月，“太陽探測器Plus”通過美國國家航空航天局的設計審查，次年5月，美國國家航空航天局將“太陽探測器Plus”更名為“帕克太陽探測器”。2017年9月21日，帕克太陽探測器的隔熱罩完成安裝。2018年8月12日15:31，帕克太陽探測器在佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發射成功，將從前所未有的近距離上對太陽進行觀測，是首項將穿越日冕的太陽觀測任務，這也將成為迄今最“熱”的太空探測任務。9月11日，它首次掃描地球，傳回了西半球的紫外線全息圖像。9月25日，帕克太陽探測器返回了其攜帶的WISPR成像儀在太空中拍攝到的地球照片。10月3日，帕克太陽探測器掠過金星，實現第一次“引力彈弓”減速，使其近日點與太陽的距離縮短了643萬公里。2018年10月29日，帕克太陽探測器打破“太陽星君2”（Helios 2）號于1976年創下的（距太陽表面4,273萬公里）紀錄，成為最接近太陽的人造物體。11月11日，帕克太陽探測器快速穿過太陽的外層日冕并收集了數據。2019年4月，帕克太陽探測器完成了第二次近距離接近太陽，并在9月1日第三次飛過近日點。次年1月至2月，帕克太陽探測器第四次與太陽接觸。2021年4月，帕克太陽探測器讓科學家們首次完整地觀察了金星的軌道塵埃環。2024年6月30日，帕克太陽探測器完成了第20次近距離接近太陽。12月25日，它飛越新的近日點，并以192公里每秒（光速的0.064%）的速度飛行，創造了人造物體的最高飛行速度。

帕克太陽探測器高約3米，發射質量646KG，干質量605KG，任務周期為7年。探測器載有菲爾茲實驗（FIELDS）、太陽綜合科學調查（IS☉IS）、太陽探測器廣角成像儀（WISPR）、太陽風電子阿爾法粒子和質子（SWEAP）等設備。探測器設有由碳復合材料制成的厚達11.4厘米的防熱罩，可讓探測器主體在接近1400攝氏度的外部環境下把溫度保持在略高于室溫。它采用太陽能電池陣列供電，推進由聯氨罐和12個4.4牛頓單螺旋槳聯氨推進器提供。

帕克太陽探測器是首個飛入太陽日冕的探測器，僅僅位于太陽表面上方9個太陽半徑處。它收集測量數據和圖像，以擴大人類對太陽風起源和演化的了解，它為預測影響地球生命和技術的太空環境變化做出了重要貢獻。它能夠解決一些長期以來困擾著天文學家的難題，有助于揭示太陽的運行機制，了解太陽與行星、地球的關系，提高人類預測太空天氣的能力，改善會影響地球生命的主要天氣事件，以及協助太空衛星和宇航員對天體的觀測。

命名

美國航空航天局（NASA）的第一個前往太陽的任務是帕克太陽探測器，以美國天體物理學家尤金·派克（Eugene Parker）的名字命名。尤金·帕克首先提出太陽不斷發出稱為太陽風的粒子和能量流的理論，該探測器是美國國家航空航天局第一個以在世科學家命名的探測器。

研發歷程

研發背景

帕克太陽探測器的概念最早可以追溯到1958年的一份報告，報告中提出了包括“一個太陽探測器通過水星軌道內部以研究太陽附近的粒子和場”在內的幾項太空任務。1962年，美國航空航天局制定了“美國“太陽探測器”計劃，但當時尚未出現突破性的技術，尤其是隔熱罩材料。20世紀70年代，材料的進步使美國航空航天局開始考慮近距離飛行，以便直接采集太陽外層大氣（日冕）和太陽風樣本。1978年，美國國家航空航天局噴氣推進實驗室（JPL）的一次研討會上形成最初的任務科學定義。

20世紀90年代，美國國家航空航天局又探索了降低成本的太陽軌道飛行器任務，且追求能力更強的太陽探測器任務成為美國90年代末制定的外行星/太陽探測器?(OPSP)?計劃的核心內容之一。確定想法后，最初的探測器計劃利用木星的重力輔助進入幾乎直接落向太陽的極地軌道。但是，由于太陽輻射強度的極端變化，任務成本變得高昂，甚至需要放射性同位素熱發電機來供電。而且更麻煩的是，前往木星這項任務本身就很耗費時間。

2007年，美國航空航天局要求翰霍普金斯大學應用物理實驗室設計一種可以靠近太陽的航天器，由于熱防護技術取得了突破，由此具備了探索條件，也誕生了帕克太陽探測器任務。?2010年初，太陽探測器任務被美國國家航空航天局納入成本較低的Solar Probe Plus計劃中，這一次使用金星重力輔助來實現更直接的飛行路徑，該路徑可由太陽能電池板供電，它具有更高的近日點軌道，這減少了對熱保護系統的要求。

研發過程

2016年7月，“太陽探測器Plus”通過美國國家航空航天局的設計審查，次年5月，美國國家航空航天局將“太陽探測器Plus”更名為“帕克太陽探測器”。2017年9月21日，帕克太陽探測器的隔熱罩完成安裝，之后，在約翰霍普金斯大學應用物理實驗室進行設計和建造。11月6日，帕克太陽探測器抵達馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達德太空飛行中心進行環境測試，工程師和技術人員模擬航天器在執行任務中的極端溫度和其他物理壓力。

2018年4月2日，帕克太陽探測器被運送Astrotech太空運營中心繼續進行測試，進行最終組裝，并安裝在德爾塔IV型重型火箭的第三級。4月4日，帕克太陽探測器被運送到Astrotech的一間潔凈室，隨后開始進行一系列測試。6月27日，帕克太陽探測器的隔熱罩安裝完畢。

任務規劃

帕克”太陽探測器有兩個最基本的科學目標：解開百萬度高溫日冕產生之謎；找到太陽風即太陽能量粒子流的源頭，同時探尋和診斷日冕中以太陽活動初發為特征的爆發式磁能釋放的機理。其科學目標是飛越太陽，觀測太陽大氣的最外層——日冕，收集數據，并幫助人類理解太陽日冕的奇特加熱以及太陽風的起源和演化。

帕克太陽探測器是人類的首次太陽任務，它將直接穿過太陽大氣層（日冕）的軌道，比任何人造物體都更接近表面。在面對殘酷的高溫和輻射時，該任務將揭示驅動太陽風背后的基礎科學，太陽風是太陽不斷涌出的物質，它塑造了行星大氣層并影響了地球附近的太空天氣。在計劃的七年任務期內，該航天器將繞太陽飛行24圈。每次接近太陽時，它都會采集太陽風樣本，研究太陽日冕，并提供近距離觀測恒星周圍情況。

總體設計

系統組合

動力系統

帕克太陽探測器太陽能電池陣列在太陽能接觸時產生384瓦的功率。它們采取主動冷卻的方式運行，每個長1.12米，寬0.69米，總面積為1.55平方米。推進由安裝在帕克太陽探測器中心的聯氨罐和12個4.4牛頓單螺旋槳聯氨推進器提供。

姿控系統

帕克太陽探測器姿態控制是通過反作用輪實現的。帕克太陽探測器設計有自我保護系統去調整姿勢，很多微型傳感器分布在隔熱罩陰影的邊緣，如果任一個感受到陽光，中央電腦便會收到提醒并調整帕克號方位，以確保安全。

通信系統

帕克太陽探測器通信通過一個直徑0.6米的高增益天線（用于數據下行）安裝在圓柱體的中間，兩個扇形波束和兩個低增益天線（用于數據上行和遙測）以及一個34瓦的ka波段TWTA，在1 AU距離上的科學下行速率為167 kb/s。一個支撐科學傳感器的吊桿從背對太陽的航天器末端伸出。

關鍵技術

熱保護技術

帕克太陽探測器近距離靠近太陽，主要的挑戰來自上千攝氏度的高溫?？茖W家采用碳復合材料設計出隔熱罩，給“帕克”特別配了1把厚達11.43厘米的“遮陽傘”，可以承受飛船外部1?377攝氏度的高溫。在近日點，大多數電纜都會因暴露在熱輻射下而熔化。為了解決這個問題，團隊開發了藍寶石晶體管來懸掛線路，并用鈮制成電線。法拉第杯是一種用于測量太陽風離子和電子通量以及流動角度的傳感器，從隔熱罩中探出，是帕克太陽探測器上兩臺不受隔熱罩保護的儀器之一。由于太陽大氣強度高，必須采用獨特的技術，以確保該儀器不僅能夠幸存，而且機上的電子設備也能發回準確的讀數。杯子本身由鈦鋯鉬片制成，鈦鋯鉬是一種鉬合金，熔點約為2349攝氏度。為法拉第杯產生電場的網格由鎢制成，熔點為3422攝氏度。同時，帕克太陽探測器會將熱防護罩對準太陽，采集太陽的熱量，保護自己免受太空寒冷真空的影響。

冷卻技術

帕克太陽探測器系統使用的冷卻劑是大約一加侖（3.7升）去離子水。雖然存在大量化學冷卻劑，但航天器將暴露在10攝氏度和125攝氏度之間的溫度范圍內，很少有液體能像水一樣承受該溫度范圍。為了防止水在高溫下沸騰，將對水加壓，使沸點超過125攝氏度。

帕克太陽探測器還有其他幾種設計，使帕克太陽探測器免受高溫影響。如果沒有保護，太陽能電池板可能會過熱。每次接近太陽時，太陽能電池陣列都會縮回到隔熱罩的陰影后面，只留下一小部分暴露在太陽的強烈射線下。太陽能電池陣列的冷卻系統為一個加熱罐，防止冷卻劑在發射過程中結冰。兩個散熱器，防止冷卻劑結冰，冷卻系統能在太陽的高溫下保持太陽能電池陣列和儀器的冷卻和運轉。

性能參數

資料來源

載荷信息

帕克太陽探測器載有菲爾茲實驗（FIELDS）、太陽綜合科學調查（IS☉IS）、太陽探測器廣角成像儀（WISPR）、太陽風電子阿爾法粒子和質子（SWEAP）等。帕克太陽探測器還攜帶了美國航空航天局收集到的110萬公眾的名字，還有尤金·派克的照片和那篇太陽風（solarwind）論文。

運載火箭

帕克太陽探測器由德爾塔IV型重型火箭（Delta IV-Heavy with Upper Stage）發射。

任務經過

2018年8月11日凌晨3時33分原計劃在佛羅里達州卡納維拉爾角用德爾塔IV型重型火箭發射“帕克太陽探測器”執行首次探日任務。但發射進入倒計時后，因技術故障致使計劃推遲。距離發射只剩1分55秒時，火箭制造商聯合發射聯盟公司表示解決氦氣壓力問題后，將于12日再次嘗試發射。2018年8月12日15:31，帕克太陽探測器在佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發射成功，將從前所未有的近距離上對太陽進行觀測，是首項將穿越日冕的太陽觀測任務。同年9月初，帕克太陽探測器的四套儀器全部啟動，并在探測器前往太陽的旅程中傳回了第一批觀測數據。9月11日，帕克太陽探測器首次掃描地球，傳回了西半球的紫外線全息圖像。

2018年9月25日，帕克太陽探測器在第一個金星重力輔助加速時，攜帶的WISPR成像儀捕捉到了地球的景象。10月3日，帕克太陽探測器掠過金星，實現第一次“引力彈弓”減速。當探測器靠近金星軌道時，帕克太陽探測器滑到了金星前方，金星的引力扭轉了它的路徑并改變了它的速度，使探測器相對于太陽的速度降低了10%（相當于每小時11,265公里），使其軌道的最近點（即近日點）與恒星的距離縮短了643萬公里，并于美國東部時間凌晨4:45左右到達最近點。

2018年10月29日，創下了距離太陽表面2655萬英里的記錄，打破"太陽神2"（Helios 2）號保持的紀錄，成為最接近太陽的人造物體。11月5日，帕克太陽探測器在近日點（即最近點）達到最高時速213200英里，創下了航天器速度的新紀錄。11月7日，帕克太陽探測器發回信號，表示運行良好。11月11日，帕克太陽探測器快速穿過太陽的外層日冕，并通過四套尖端儀器收集了數據。

2019年4月，帕克太陽探測器完成了第二次近距離接近太陽，9月1日第三次飛過近日點?！芭量恕碧柼綔y器于2020年1月29日4時37分美國東部時間/17時37分北京時間完成了第四次近日飛行，并從太陽和地球之間穿過。2020年6月9日，帕克太陽探測器用無線電信號發出第五次近距離掠過太陽的成功信號，在距離太陽表面1160萬英里的范圍內飛行，最高速度約為每小時244225英里。7月11日，帕克太陽探測器第三次金星引力輔助飛行期間，從7693英里外拍攝到了金星的夜間圖像。

2021年4月，帕克太陽探測器越過阿爾文臨界面，進入太陽大氣層。5月，帕克太陽探測器發現金星大氣中的天然射電輻射。12月14日，帕克太陽探測器飛越太陽的上層日冕，并采集了粒子和磁場樣本。2022年4月，帕克太陽探測器首次從太空拍攝了金星表面的可見光圖像。9月5日穿越日冕物質拋射（CME）。

2023年6月27日，帕克太陽探測器完成第16次繞太陽運行。8月3日進行了一次短暫機動，使航天器保持在軌道上，8月21日，帕克太陽探測器以每秒約24公里的速度飛過金星表面4003公里，繞過金星，飛向太陽系內部。9月27日完成第17次近距離接近太陽，距離太陽表面僅726萬公里，12月28日完成了第18次近距離接近太陽，與太陽表面距離約726萬公里。

2024年3月30日，帕克太陽探測器完成了第19次近距離接近太陽，距離太陽表面約726萬公里，追平了自己保持的距離記錄。6月30日完成了第20次近距離接近太陽，距離太陽表面約726萬公里。

2024年12月20日，約翰斯·霍普金斯大學應用物理實驗室的地面控制人員收到帕克太陽探測器傳來的信號，顯示所有系統運轉正常。12月25日晚7時53分（北京時間），帕克太陽探測器飛越新的近日點，此次飛越以192公里每秒（光速的0.064%）的速度進行，創造了人造物體的最高飛行速度。此次飛躍正值太陽活動周的極大期，帕克太陽探測器將收集測量數據和圖像，以便人類更深入地了解太陽風的起源和演化。?如果成功，PSP發出的第一個返回信號會于當地時間12月27日到達美國航空航天局，獲取到的數據和圖像將于2025年1月開始傳回地球。

主要成果

帕克太陽探測器不斷刷新接近太陽的最短距離紀錄和最高飛行速度紀錄。2018年11月6日，帕克太陽探測器觀測到其首次太陽風磁場逆轉（僅指帕克太陽探測器的首次，并非人類首次）；帕克太陽探測器發現了距太陽半徑560萬公里的宇宙無塵區的證據；2019年12月4日，英國《自然》雜志公開4篇天體物理學重要研究成果——帕克太陽探測器的原始數據。在其中的一項研究中，密歇根大學安娜堡分校團隊報告稱，磁場變化增加了太陽風外流的速度。他們測量所得的速度高于模型研究預測的速度。在另一項研究中，加利福尼亞大學伯克利分校重點研究了慢太陽風（速度低于500公里/秒），其起源不如快太陽風明確。他們發現慢太陽風起源于太陽赤道附近的日冕洞。2021年4月28日，帕克太陽探測器在18.8個太陽半徑處遇到了特定的磁場和粒子條件，表明它穿透了阿爾文表面。

2022年9月25日，帕克太陽探測器的圖像中首次發現了彗星，這顆彗星被命名為PSP-001；自此，帕克太陽探測器拍攝的圖像中又陸續發現了19顆掠日彗星，其中包括兩顆非群彗星；2024年，在帕克太陽探測器觀測到的日冕物質拋射過程中檢測到了開爾文-亥姆霍茲不穩定性（KHI），這是第一個探測到這一長期理論事件的航天器。

價值意義

帕克太陽探測器的目的是更好地理解太陽，而理解太陽的目的，是為了更準確地預報太陽活動導致的空間天氣，保護地球和人類的安全。帕克太陽探測器可以探測到初始太陽風的性質，研究太陽局地日冕磁場和粒子運動的耦合，這是地面及地球軌道探測器所不可比擬的。帕克太陽探測器也會在太陽磁場和波、等離子體、高能粒子、塵埃、太陽風性質等方面展開深入研究，回答一些長期以來困擾著天文學家的難題，有助于揭示太陽的運行機制，了解太陽與行星、地球的關系，提高人類預測太空天氣的能力，改善會影響地球生命的主要天氣事件，以及協助太空衛星和宇航員對天體的觀測。

帕克太陽探測器也是首個飛入太陽大氣層的最外層日冕的探測器，它收集測量數據和圖像，以擴大人類對太陽風起源和演化的了解，它還為預測影響地球生命和技術的太空環境變化做出了重要貢獻。

參考資料 >

“帕克”太陽探測器成果首秀太陽風謎團有望破解？.今日頭條.2024-12-27

人類最快探測器與太陽上演最近距離接觸.上海熱線.2024-12-27

ParkerSolarProbeComestoNASAGoddardforTesting.nasa.gov.2024-07-04

PARKER SOLAR PROBE.satcat.2024-12-27

parker-solar-probe.science.nasa.gov.2024-07-04

“帕克”逐日，史上最接近太陽的航天器.微信公眾平臺.2024-12-27

Parker Solar Probe.nasa.2024-12-27

今晚，最快探測器將以迄今最近距離“觸摸”太陽 | 環球科學要聞.騰訊網.2024-12-27

heliophysics-division/nasas-mission-to-touch-the-sun-arrives-in-the-sunshine-state/.nasa.2024-07-04

人類最快探測器與太陽上演最近距離接觸.上海熱線.2024-12-27