太空有多冷？太阳有多热？这些都是极好的问题。与我们地球上温和的环境不同，我们的太阳系充满了极端温度。太阳是一个由气体和火焰组成的团块，其核心温度约为华氏 2700 万度，表面温度为华氏 10000 度。同时，宇宙背景温度——一旦远离地球宜人的大气层，太空的温度——徘徊在 -455 华氏度。
但是，为什么我们银河系中的一部分会结冰，而另一部分却炙热难耐呢？学者们（以及 NFL 球员）永远都在为这个悖论感到困惑。
好吧，有一个合理的解释。热量以辐射的形式穿过宇宙，这是一种能量的红外波，从较热的物体迁移到较冷的物体。辐射波会激发它们接触到的分子，使它们升温。这就是热量从太阳传到地球的方式，但关键是辐射只会加热直接在其路径上的分子和物质。其他一切都保持凉爽。以水星为例：根据 NASA 的说法，这颗行星的夜间温度可能比暴露在辐射下的白天温度低 1000 华氏度。
与地球相比，在地球上，即使你在阴影中，甚至在某些季节的夜晚，你周围的空气也会保持温暖。这是因为热量通过三种方式在我们美丽的蓝色星球上传播，而不仅仅是一种：传导、对流和辐射。当太阳的辐射撞击并加热我们大气中的分子时，它们会将多余的能量传递给周围的分子。然后，这些分子会撞击并加热自己的邻居。这种分子间的热传递称为传导，它是一种会加热太阳路径以外区域的连锁反应。
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然而，太空是真空的——这意味着它基本上是空的。太空中的气体分子太少且相距太远，无法定期相互碰撞。所以，即使太阳用红外线加热它们，也无法通过传导来传递热量。同样，对流——一种在重力作用下发生的传热形式——在地球上传播热量方面很重要，但在零重力的太空中不会发生。
这些都是 NASA DART 项目的热工程师 Elisabeth Abel 在准备车辆和设备进行长途太空旅行时会考虑的事情。她说，尤其是在她参与帕克太阳探测器项目时更是如此。
正如其名称所示，帕克太阳探测器是 NASA 研究太阳任务的一部分。它以极高的速度穿过太阳最外层的日冕，收集数据。 2021 年 4 月，探测器进入距离这个炽热天体 650 万英里的近距离，这是航天器离太阳最近的一次。探测器一侧的隔热罩使这一切成为可能。
Abel 说，“那个隔热罩的工作是确保‘太阳辐射不会触碰到航天器上的任何东西’。” 因此，虽然隔热罩正在经历我们宿主星的极端高温（约 250 华氏度），但航天器本身要冷得多——大约 -238 华氏度。
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作为 DART（一个旨在撞击小行星并使其偏离轨道的微型航天器）的首席热工程师，Abel 采取了实际措施来管理深空温度。冰冷的虚空和太阳沸腾的热量之间的极端温差带来了独特的挑战。航天器的一些部分需要帮助才能保持足够低的温度以避免短路，而另一些部分则需要加热元件来保持足够的温度以正常工作。
准备承受数百度的温度变化听起来可能很疯狂，但这只是太空的常态。真正奇怪的是地球：在极寒和炽热的火焰之间，我们的空气却能保持相对温和——至少目前是这样。
本文已更新。最初发布于 2019 年 7 月 24 日。
