太陽探測器
歐洲航天局和美國宇航局的"太陽探測器"正在面臨一定的"任務悖論"：航天器越接近太陽，它面對的光就越多，對其儀器的損害也就越大。科學家們要研究太陽的可見光，但他們還得想辦法讓航天器抵禦太陽光。
德國馬克斯·普朗克太陽系研究所的“極化和日震影像儀”（PHI）團隊成員阿奇姆·甘多夫說："我們想利用航天器上的儀器來觀測來自太陽的可見光，但我們必須想辦法保護它不受可見光的影響。"
這是所有開發太陽航天儀器團隊都面臨的難題，不僅僅是PHI。太陽軌道器有十臺儀器，包括六臺望遠鏡，其中許多儀器是為了直接觀察太陽而設計的。 如果儀器直視太陽，強烈的光和熱會產生不利的影響，但從科學的角度來看，它們需要收集足夠的光。 針對這一挑戰，研究團隊提出了自己的解決方案。
首先，讓我們來看看太陽軌道器要承受什麼樣的環境，以及要採取什麼樣的基本保護措施。 為了接近太陽， 太陽軌道器必須承受非常高的溫度，這是第一個大問題。 太陽軌道器被設計成距離太陽約4200萬公里，這比距離太陽最近的行星水星的軌道還要靠內。 在這樣的距離下，太陽是相當可怕的。即使在距離太陽軌道器很遠的地方，水星的表面溫度也超過400℃，其溫度足以融化鉛。 太陽軌道器的建造必須能夠承受這種高溫，並且仍然能夠安全地進行觀測。
"太陽神"號太陽探測器
第一個如此接近太陽的航天器是在70年代中期被稱為 "太陽神"的儀器。 這兩顆探測器由當時的西德航天局和美國宇航局共同建造，飛行距離太陽4600萬至4300萬公里。 事實上，"太陽神 "號並沒有配備可以直視太陽的望遠鏡或照相機，它主要是測量本身周圍的粒子和磁場。 "太陽神 "以每分鐘60次的速度旋轉，以防止一個方向的溫度過熱。 這樣一來，從某種意義上說，它就 "解決 "了太陽強烈的光和熱的問題。 “極化和日震影像儀”太陽軌道器也配備了類似的儀器，但它與 "太陽神 "不同的是，它拍攝的是太陽的圖像。 通過對太陽圖像的觀測和測量，我們可以將太陽上發生的事件與太陽軌道器周圍的物理環境如何變化聯繫起來。
為了安全地執行任務，太陽軌道器用特殊的隔熱罩保護自己。 這種防護罩由鈦、碳纖維和鋁製成，可以承受超過500攝氏度的溫度，將太陽的能量轉移到兩側，並將其從航天器上散去。 這個屏蔽層可以讓儀器在合適的溫度下工作。
但這不是最終的解決方案。需要直視太陽的相機不能在遮擋物後面使用，它需要通過某種方式讓太陽光進入相機。 基本上，科學家們要在防護盾牌上打一個洞。 “SPICE日冕環境光譜成像”項目的首席研究員弗雷德裡克·奧歇爾表示， 太陽探測器旨在揭示連接被稱為日冕的炎熱太陽大氣和較冷太陽表面的氣體的性質。 這種氣體帶電，稱為等離子體。等離子氣體是帶電的，它會沿著太陽的磁場噴射到空間，SPICE項目觀察到等離子體發出的極端紫外線輻射。 這意味著，太陽軌道器需要面對太陽， 因此，航天器要承受比地球位置大10到15倍的力量。
觀測的關鍵是，SPICE的科學家們要觀測的光只有紫外線。他們不需要收集我們能看到的可見光，相反，如果能切斷可見光，對航天器會更好，因為可見光攜帶了太陽的大部分熱量。 於是SPICE團隊準備了一面只對紫外線敏感的鏡子，作為接收光線的光學儀器。 鏡面只將紫外光反射到探測器上，而可見光和其他波長的光則被跳過，由其它鏡面從航天器上帶走。
EUI極紫外成像儀在太陽探測器上的位置
太陽軌道器上的其餘五臺望遠鏡也有自己的熱處理方式。 例如，“EUI極紫外成像儀”通過隔熱罩上的 "窺視孔 "觀察太陽。 孔中裝有一個很薄的鋁製過濾器，這種過濾器就像你廚房裡的鋁箔，但要薄得多，它可以反射大部分可見光和熱量。
“EUI極紫外成像儀”項目的首席研究員大衛·伯格曼斯說："從工程和安全的角度來看，我們希望窺視孔儘可能小。但望遠鏡的分辨率主要是由其孔徑的大小以及感興趣的波長決定的。"
X射線光譜儀/望遠鏡
太陽軌道器上還安裝有"X射線光譜儀/望遠鏡"(STIX)，這是一種觀測波長更短的X射線儀。STIX的主要研究者薩姆·克魯克解釋說："為了觀測X射線，我們在儀器前面放了一塊薄薄的金屬板，以保護它不受熱。 這塊板子是由鈹製成的，非常輕，可以讓X射線比較好地通過。"
太陽軌道器觀察可見光，繪製太陽亮度圖，然後測量太陽表面附近的磁場。科學家們意識到，研究只需要可見光波長的寬光譜中的一個狹窄區域的光，其他的光都需要逃逸到太空。 PHI團隊通過開發一種非常複雜的窗口來解決這個問題，這種窗被塗上了塗層，除了科學家們想觀察的紅色波長外，其它的都被擋住了。如果你看著這扇窗戶，觀察者可以看到自己，它就像一面鏡子。
Metis日冕儀圖像
太陽軌道器還安裝了Metis日冕儀，它是一種觀測太陽日冕的設備，不僅用於太陽軌道器，還用於太陽觀測。
SoloHI日光層成像儀
日光層成像儀（SoloHI）也包含在太陽軌道器當中，這種儀器不是用於觀察太陽，而是捕捉在太陽風中遠離太陽時散射的光。它還是配備了一塊板子，以減少航天器太陽能電池板和隔熱罩反射的光線。
太陽軌道器要克服的不僅僅是極端高溫。 許多對航天器周圍環境進行測量的儀器必須承受寒冷的溫度。儀器有一個被稱為 "吊杆 "的4.4米長的臂上，它位於航天器的後部，始終處於熱屏蔽的陰影中。"SWA太陽能風力分析儀"就位於這個區域，它包括三個傳感器，要經受住極熱和極冷的考驗。 分析電子的系統位於吊杆的末端，始終處於隔熱罩的陰影中。科學家們必須給它保暖，如果不這樣，它可以達到零下100攝氏度。
"SWA太陽能風力分析儀"位於太陽軌道器的末端
"SWA太陽能風力分析儀"的另外兩個傳感器必須對準太陽，才能捕捉到研究人員想要觀測的粒子。 這些傳感器，一個是捕捉被稱為質子和阿爾法粒子的粒子，另一個是捕捉重離子的粒子，它們被放置在熱盾的角落裡，有自己的小熱盾。 粒子是通過 "迷你隔熱罩 "的小縫隙被帶入的，但由於是小縫隙，可能損壞傳感器的光線也會進入。 同樣，科學家不得不做專門的設計。
質子和重離子是帶電的，當有電場時，它們可以彎曲行進方向。為了利用這一點，這兩個傳感器被設計成在狹縫後面局部，產生一個強電場，這樣科學家們想要檢測的粒子就可以在熱屏蔽後面獲取，而從狹縫中射入的光線在設備後面通過也不會彎曲，它就像一個帶有靜電的潛望鏡。
太陽軌道器是一個複雜的航天器，有多種儀器，包含了這些防護措施。 太陽軌道器航天器要承受的溫度範圍很廣，從隔熱罩前的500多攝氏度到吊杆尾部的零下100攝氏度。但要回答關於太陽的問題，就需要儘可能地接近太陽，儘可能地使用不同類型的儀器。
對於太陽軌道器的項目科學家揚尼斯·祖加尼利斯來說，這讓太陽軌道器任務變得有價值。 他說："我們要研究四個大課題。 但為了推進這項研究，我們需要逐一回答數百個小問題。
四個課題分別是：研究太陽風和日冕的磁場；研究太陽的自發事件及其對太陽風和日冕的影響；研究太陽的物質噴發及其產生的高能粒子；研究太陽磁場的產生。
太陽軌道器的獨特之處在於，它既能拍攝太陽的圖像，又能觀察自己的周圍。這樣的探測器此前從未出現過，美國宇航局2018年發射的"帕克太陽探測器"也將更接近太陽進行觀測，但其上沒有攝像頭。 用帕克太陽探測器進行觀測固然重要，但如果能像太陽軌道器一樣，以圖像的形式看到它，可能會對更多的觀眾產生更大的影響。
太陽軌道器任務和其他所有的太空探索任務一樣，會有一些令人驚奇的發現。
