分类
普林斯顿大学新闻

Princeton in Space: ISʘIS launch lights up the sky

佛罗里达州卡纳维拉尔角——8月12日凌晨3点31分。,三个巨大的助推引擎解除了德尔塔IV重型火箭携带帕克太阳探测器——包括ʘ,乐器套件由普林斯顿大学的大卫·麦科马斯——远离在肯尼迪航天中心发射台。在接下来的43分钟里,乏燃料罐和设备逐渐消失,直到这辆汽车大小的宇宙飞船自由地飞向它与金星和太阳的第一次会合地点。

The rocket carrying the Parker Solar Probe sits on the launch pad

8月10日,移动服务塔从火箭上滚下来,准备发射。

11月初,探测器将首次穿过日冕,即太阳炽热的大气层,收集现场测量数据。科学家们希望,这些数据将解开关于离我们最近的恒星的长期谜团。

普林斯顿大学天体物理学教授、普林斯顿等离子体物理实验室副主任麦克马斯说:“我们对太阳的远程研究已经有很长时间了,但我们从未飞越过太阳的大气层。”“我们有一些基本的问题:如何在太阳5000度的表面上形成100万度的日冕?如何让时速一百万英里的太阳风吹出来?如何使高能粒子达到如此高的能量?我们不知道这些问题的答案,我们永远不会知道,直到我们能够直接观察到它。

“这就是我们的使命。”

麦科马斯是综合科学调查的首席研究员太阳(ʘ,明显EEE-sys和使用的象征太阳中间的缩写),这是一个四个工具套件在调查。ʘ是有两个仪器,EPI-Lo EPI-Hi,测量两个低收入和高能粒子从太阳的日冕和太阳风。这些粒子可以破坏GPS和其他卫星,而了解它们是宇航员在地球磁场之外太空旅行安全的关键。对这些粒子的更多了解也将有助于了解其他恒星及其太阳系。

“太阳只是一颗普通的恒星,”帕克太阳探测器的项目科学家尼基福克斯(Nicky Fox)说。“我们喜欢它,因为它是我们的太阳,但它只是一颗普通的恒星。通过近距离观察,了解我们的恒星是如何工作的,我们还可以获得关于其他太阳系中其他恒星是如何工作的惊人知识,以及它们周围的行星可能会受到恒星风或恒星风暴的影响。”

帕克太阳能探测器第二次发射成功。24小时前的第一次发射经历了一系列的“等待”和延迟,占据了65分钟的发射时间。第二次尝试是在8月12日周日凌晨3点31分,火箭在发射窗口打开的那一刻点火。

Parker Solar Probe mission lauch infographic

这个飞行剖面显示了从点燃火箭到帕克太阳能探测器自由飞行之间的43分钟内所需的许多步骤的大致时间。

McComas说,发射是目前任务中风险最大的部分。“这些火箭有很多能量。有成千上万的事情必须按顺序进行。这是令人难以置信的复杂。”

当德尔塔IV重型火箭的三个助推器引擎点火时,产生了210万磅的推力,将这枚238英尺高的火箭从发射台抬离地面。在点火后的1分18秒,火箭达到了音速1马赫。在T+3:56,左、右舷助推发动机关闭;几秒钟之内,他们就被抛弃了。在T+5:36时,初始阶段的推进剂耗尽,导致最后一个助推发动机关闭。在接下来的半个小时里,第二阶段和第三阶段——德尔塔IV型重型火箭上的第一个阶段——轮流燃烧燃料,加速帕克太阳探测器脱离地球引力,继续前进。在T+43:18,第三阶段下降,释放飞船升起它的太阳能电池板,指向太阳的热屏蔽,并开始它的任务。 

探测器将在8周后与金星会合,在那里它将利用金星释放一些角动量,并朝着更接近太阳的方向前进。如果一切按计划进行,帕克太阳探测器将在六周后到达离我们最近的恒星,并在11月3日迎来它的第一个近日点——离太阳最近的时刻。届时,它将距离太阳约1500万英里,这已经是历史上距离太阳最近的航天器。在七年的名义任务中,探测器将再经过六次金星,每次都会调整轨道,让近日点离太阳越来越近。

每个NASA的任务都有一个“名义上”的计划,这是任务的预期持续时间,如果有足够的燃料和其他可用资源,它可以过渡到一个或多个“扩展任务”。

到它的名义任务结束时,探测器将在距离太阳380万英里的范围内,并以每小时43万英里的速度穿过日冕。从普林斯顿到曼哈顿市中心只要半秒钟。

福克斯说:“如果我们把地球和太阳放在足球场的两端,帕克太阳能探测器就会折叠起来,跑到4码外的红线上,在红色区域内,敲着门要求触地得分。”在想象中的足球场上,金星在地球28码的线上,水星在太阳30码的线上,日冕的环状和耀斑延伸到15码的线上。

ISOIS launches

这长时间曝光的照片,在周日发射,8月12日,显示了德尔塔IV重型火箭将帕克太阳探测器和ʘ进入太空。

ʘ是帕克和其他仪器的太阳探测器将太阳的深处发现电晕,免受高温和太阳辐射的一个革命性的主隔热板,厚度只有4.5英寸。块热所以有效,即使sun-facing边是成千上万的度,背面只有大约600华氏度,感谢其他冷却系统,仪器几英尺远的盾牌将大约85华氏度,同样的温度,他们在佛罗里达发射台上。

麦克马斯说:“通过乘坐帕克太空探测器一直飞到日冕,我们实际上就会到达高能粒子被激发和加速的地方。”“我们将能够直接确定加速度是多少,以及在此之后它们如何运动,以及它们如何变化。在我们掌握了这些知识之后,当我们观察地球附近的太阳高能粒子时,我们将能够建立我们需要的联系,科学地,将这些信息和知识用于太空天气和其他用途。”

试图测量太阳耀斑存在固有的风险,但研究人员计算出,探测器被大型耀斑或日冕物质抛射击中的几率不到1%。

他说:“我的仪器是测量太阳耀斑产生的粒子。我们需要耀斑,但是当宇宙飞船离太阳非常近的时候,我们不想要一个非常大的耀斑。”“我们想要离我们更远的大地震,或者离我们很近的小地震。”

在第一次发射尝试前不久,McComas说:“我刚刚听到有人说,‘我们已经接近尾声了’,但发射并不是结束,而是开始!任何任务中真正令人兴奋的部分是科学。要把火箭和宇宙飞船发射到太空需要做很多艰苦的工作,但是一旦你开始收集数据,开始理解你在那里学习的科学,真正令人兴奋的部分就开始了!”

在第一次和第二次发射之间的那一天,他在肯尼迪航天中心做了一次公开演讲。后来,一个非常年轻的女孩问他,当这个任务完成后,他会做什么。

“我希望我永远不会结束,”McComas告诉她。“我希望我的余生都能和我的学生和博士后一起研究这艘宇宙飞船的数据。你也可以。如果你在普林斯顿上学,想研究太阳,我们还是会使用ʘ数据当你到达那里。”