小火箭出品
本文作者：邢强博士
本文共3525字，32图。预计阅读时间：6分钟。
太阳是一颗G型主序星，占太阳系总质量的99.8632%。
我们的太阳的银河系中的位置
2007年1月12日，日出卫星拍摄的太阳表面“近照”。大量等离子体呈现出纤维状的线条，像太阳外公的胡子。
太阳的C-3级耀斑。
防热
太阳，很大，直径是地球的109倍，质量是地球的33.3万倍。
太阳，很热。太阳中心温度为1570万℃，表面温度为6051℃，日冕层温度为500万℃。
因此，无论怎样的探测器，只要是想要靠近太阳，就必须考虑防热的问题。
今天成功发射的帕克探测器，其防热性能，为所有人类制造的探测器中，最强的。
在古老的陶罐上，我们就能够发现斯巴达重装步兵对盾牌的重视程度了。
而斯巴达母亲送自己的儿子上战场的那句嘱托，更是流传至今：
带着你的盾牌光荣凯旋，或者光荣牺牲后躺在你的盾牌上回家。
帕克探测器能够抵御太阳热量的诀窍，有两个，一是代表人类防热技术最高水平的防热盾，二是能够让防热盾始终朝向太阳的高精度姿态控制技术。
上图为帕克探测器的防热盾。
帕克探测器的护盾，由五层组成。
最外层，始终面向太阳的那一层，是白色的，用于尽量把热辐射反射出去。
第二层是用于增加护盾结构强度的增强层。
第三层到第五层，是一个由碳-碳薄层夹住厚厚的碳泡沫层组成的夹心结构。
防热盾的核心，是厚厚的碳泡沫结构。这个发泡结构，有97%的体积是空的。这样做，有三个好处：
第一，阻止热量进一步向探测器传递；
第二，让整个结构变得足够轻；
第三，防止白色涂层的裂纹向深处扩展。
正在顶着太阳风向太阳进发的帕克探测器示意图。
弹道
德尔塔IV重型运载火箭是洛克希德·马丁公司和波音公司的发射业务在2006年合并，成立联合发射联盟以来，能够拿得出手的能力最强的运载火箭。
这款高72米，芯级直径5米，宽15米，起飞质量达733吨的重型运载火箭的近地轨道运载能力为28.79吨！
上图为3台RS-68液氢液氧发动机同时点火一瞬间的壮观场景。RS-68是人类有史以来研制的推力最大的液氢液氧火箭发动机。RS-68A的海平面推力达到了3137.2千牛。
上图那标志性的熊熊火焰，是推力巨大的液氢液氧火箭发动机点火时所特有的场景。
与航天飞机不同，德尔塔IV重型运载火箭没有借助固体助推器，而是依靠本身强大的液氢液氧火箭发动机直接起飞。
氢氧机在点火之前，有部分用于吹除和加注操作的气体会泄放出来，另有一些液氢会迅速蒸发为氢气（详见小火箭的公号文章《液态氢，一匹桀骜不驯的野马》）。
于是，在点火瞬间，火花把火箭周围的可燃气体引燃，整枚火箭的下半部分是浸润在熊熊烈焰中的。这种从烈火中拔地而起的场面，是用液氢液氧火箭发动机作为唯一动力来源的重型火箭的专属。
此次发射，在当地是凌晨3点31分，点火升空之前的那团火焰被点火瞬间的耀眼光芒所掩盖。
不过，火箭升空过程中的尾焰更加瞩目璀璨！
咦？德尔塔IV重型运载火箭的能力这么强，能够轻松把20多吨的载荷送入近地轨道，能够把14.22吨的载荷送入地球同步转移轨道。
发射一颗总重不超过685公斤，干重不过将将超过半吨的帕克探测器，需要动用发射报价高达3.5亿美元（23.96亿元人民币）的德尔塔IV重型运载火箭么？
非常需要！
小火箭在这里先给结论，然后争取近期专门写一篇计算报告，定量分析。
结论：
从地球上，发射一颗能够近距离探测太阳的探测器，所需要的总能量相当于把同等质量的探测器发射到火星轨道上的55.2倍！同时也相当于把同等质量的探测器发射到冥王星轨道上的1.97倍！
所以说，这次发射，难度非常大。同时，也就解释了为什么发射685公斤的探测器，需要让一枚重型运载火箭全力以赴了。
这是刚刚发射成功的将帕克探测器送入太空的德尔塔IV重型运载火箭的上升段弹道。
可见，程序转弯发生的时刻非常早。即使是使用了3台人类有史以来推力最强的液氢液氧火箭发动机的重型运载火箭，执行这样的任务，也是要拼尽全力的。
小火箭在此给出德尔塔IV重型运载火箭发射帕克探测器的弹道时序，方便工程师们对此进行弹道校核：
轨道
上图中间黄色圆点，为太阳。绕太阳的绿色轨道为水星轨道；往外是青色的金星轨道；再往外，是蓝色的地球轨道。
穿梭不停的紫色螺旋，就是帕克探测器的设计轨道。
帕克探测器的轨道设计，是巧妙的：
在7年的时间里，通过24次精心设计的变轨操作，实现对金星的7次飞掠，从而借助引力弹弓效应来以有限的能量完成几乎不可能完成的任务。
如果一切顺利，7年后，也就是到2025年，帕克探测器将会以609.8万公里的距离，穿入日冕层，成功实现人类对太阳的首次“触摸”。
同时，人类迄今为止制造的探测器到太阳的最近距离纪录，将会从4342.9公里一下子拉近到609.8万公里。
要知道，太阳系里，距离太阳最近的自然天体为水星，其到太阳的平均距离为5791万公里。
到2025年，帕克探测器的近日点将会处于水星和太阳之间，相当于水星到太阳距离的9.5分之一。
通过7年来的不懈努力，帕克探测器最终的最大速度将会达到192.2公里/秒！
192.2公里/秒，这是人类有史以来能够研制的所有太空探测器当中，飞行速度最快的！
这是什么概念呢？
从北京到上海，如果我们乘坐复兴号高铁的话，需要4小时。如果是驾车的话，按1214公里的公路里程，需要13小时35分钟。
按飞机的飞行里程，北京到上海，1069公里，一般的喷气式客机，需要飞行1小时10分钟。
如果有人在北京吼了一声，如果声音强度足够的话，52分钟后，我们能够从上海听到这个声音。
而如果是由帕克探测器来飞的话，从北京到上海，仅需要：
6秒钟。
帕克探测器的最大飞行速度，与我们的太阳围绕银河系中心进行公转的速度（200公里/秒）相当。
192.2公里/秒，是地球逃逸速度的17倍！
这个速度，相当于银河系逃逸速度的0.36倍，如果人类再努力一下子，说不定，未来飞出银河系是有可能的。
这个速度，是典型的太阳风速度的0.43倍。
192.2公里/秒，是水星绕太阳公转速度的4倍！
（水星是太阳系内，绕太阳速度最快的自然天体，速度为47.362公里/秒。）
在巨舰大炮时代，战列舰是一切军舰的王者。
上图和上上图是衣阿华战列舰BB-61的9门16英寸（406毫米）主炮进行齐射的场景。
通过瞬间燃尽300公斤重的发射药，406毫米口径的巨型炮弹能够获得20.55海里，也就是38.06公里的射程！
这样的战列舰主炮炮弹的出膛速度远远超过声速，其1.225吨的弹头，拥有762米/秒的出膛速度。而862公斤重的战列舰专用核弹头，则拥有820米/秒的出膛速度，是声速的2.4倍。
帕克探测器的最大速度，是战列舰主炮炮弹出膛速度的234倍以上！
金星可以说是帮了大忙了！
上图是按轨道设计，在2019年12月26日的一次变轨操作（从2019年12月21日开始准备）。借助金星的引力，帕克探测器实现了速度的变化，为进一步靠近太阳提供了基础。
为了方便今后7年的时间里，大家对帕克探测器的情况随时进行了解（虽然公众对这种发射的热度不会超过3天，即使她是人类有史以来最牛的探测器），小火箭专门制作了一个表：
以上就是从今天帕克探测器发射升空到2025年12月7日，未来7年时间里的重要节点。
原因
对于大部分人来说，发射帕克探测器有两个主要原因：
第一，了解日地空间环境，为太阳风暴等空间极端环境产生的原因进行探索，有助于更精确的空间环境预报技术的诞生。
第二，太阳或许是人类在以后几百年的时间里，唯一一颗能够近距离接触的恒星了。我们对恒星的了解还非常有限。
有关太阳风暴的威力，小火箭在公号文章《核恐慌大停电与报废的卫星：太阳风暴的威力》里面已经非常详细地论述了，本文不再赘述。
当然，小火箭还是愿意说这样的原因：
探索未知，满足人类的好奇心，哪用得着找那么多借口！
勇敢去探索，勇敢去发现，然后热爱这个世界，让人类的生活变得更加美好，这就是工程师的唯一使命！
小火箭思考题：
地球到太阳的距离，定义为1个天文单位。
假如我们现在有一门威力巨大的火炮。现在，我们要从两个任务当中选一个：
从地球发射一枚炮弹，命中太阳；
或者从地球发射一枚炮弹，命中太阳系外，距离我们有10000个天文单位远的目标。
假设人类的科技水平，已经使得精确瞄准目标与炮弹的可靠飞行能够实现，那么仅从能量的角度来分析，命中太阳更难，还是命中太阳系外的遥远目标更难？
或者一句话，从地球飞到太阳和从地球飞到太阳系以外遥远的地方，哪个更难？
小火箭将会为此专门写一篇报告定量计算分析。
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