帕克太阳探测器数据显示超高速尘埃撞击如何造成损害

美国宇航局的帕克太阳探测器几年来一直在探索太阳附近的空间并观察金星。该探测器于2018年8月12日发射，到目前为止已经创造了许多航天器的记录。最近，科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室和约翰-霍普金斯大学应用物理实验室的科学家利用该探测器研究了航天器与超高速尘埃颗粒之间的碰撞造成的影响。

很难想象一粒尘埃能够对任何东西造成损害，但是当以难以置信的速度飞行时，一些微小的东西可以造成毁灭性的损害。

研究人员利用帕克太阳探测器的电磁和光学观测数据，提供了迄今为止关于超高速尘埃撞击如何导致航天器损坏和中断其运行的最佳数据。目前，帕克正在太阳附近运行，速度约为每小时40万英里。它目前正在穿越一个被称为黄道云的区域，这是一个厚厚的尘埃云，形状像一个煎饼，延伸到整个太阳系。这片云是由小行星和彗星在穿越太阳系时脱落的微小尘粒组成的。

航天器在穿越这一区域时，遇到了数以千计的微小尘粒，直径从2微米到20微米不等，还不到人类头发宽度的四分之一。这些尘粒的速度超过每小时6700英里，撞击会造成严重的损害。当尘埃粒子撞击航天器时，它将尘埃和航天器表面加热到足以使材料汽化，然后电离。当材料电离时，它被分离成其离子和电子成分，产生等离子体。

快速的汽化和电离产生了一个持续千分之一秒的等离子体爆炸。在与较大的尘埃颗粒的撞击中，撞击产生了一团碎片，慢慢地从航天器上扩展开来。研究人员能够利用航天器上的天线和磁场传感器来测量航天器电磁环境中的这些干扰。研究人员认为，这些发现可能会导致对太阳周围空间天气的深入了解。

这些数据使研究小组能够研究等离子体爆炸以及它们如何与太阳风互动。研究人员认为，通过研究这个过程在小范围内如何运作，他们可能会更好地理解像金星和火星这样的行星周围更大的等离子体区域是如何被太阳风扫荡的。该小组收集的数据也对帕克太阳探测器和未来可能在同一地区运行的航天器的安全有影响。

至于对帕克本身的影响，研究小组发现，许多图像条纹看起来是径向的，并且起源于至关重要的热盾附近。数据还显示，一些碎片可能将阳光散射到导航相机中，导致航天器暂时无法确定它在空间的方向。这对太阳探测器来说是一个特别危险的问题，因为它必须准确地确定其隔热罩的方向，以便在其运行的极其恶劣的环境中生存。

帕克太阳探测器将在2025年之前执行其主要的科学任务，在此期间还将围绕太阳进行15次轨道运行。2018年10月，该探测器创下了历史上最接近太阳的记录。到2018年12月，该探测器已经返回了那次接近的数据。到2019年8月，帕克已经返回了22GB的接近太阳的数据，接下来还有更多。