Parker Solar Probe: Kā NASA plāno "pieskarties saulei" un ne izkausēt

Parker Solar Probe ir ne tikai viena no NASA ambiciozākajām misijām, bet šķiet, ka tā ir loģika. Kosmosa kuģis, kas šovasar sāks darboties, iekļausies saules koronā un ceļos pa materiālu, kura temperatūra ir lielāka par miljonu grādu pēc Fārenheita. Tātad, kāpēc tā neizkausē?

Parker Solar Probe 4. augustā iekļausies tajā, ko NASA izsauc „60 gadus ilga misija”, nonākot četru miljonu jūdžu attālumā no virsmas, lai savāktu nepieredzētus datus par saules koronu vai ārējo atmosfēru. Ja tas būs veiksmīgs, tas kļūs par pirmo kosmosa kuģi, kas iekļausies saules koronā, un baudīs balmy iekšējo temperatūru, kas ir tikai 85 grādi, kamēr tā ārējais apvalks ir saulainā gaismā. Zonde būtībā būs „tas ir labi” suns.

NASA atklāja zinātni, kāpēc šis kosmosa suns ceturtdien nenonāk šādā galējā vidē. Lai saprastu, kāpēc Parker Solar Probe neizkausē, kosmosa aģentūra izskaidroja galvenās siltuma un temperatūras koncepcijas, tās pielāgoto siltuma vairogu un kosmosa kuģa unikālo inovāciju.

Parker Solar Probe temperatūra un siltums

Atšķirība starp siltumu un temperatūru palīdzēs padarīt Parker Solar Probe misiju par mazliet vairāk (bet ne daudz vairāk) iespējamu. Temperatūra ir mērījums par to, cik ātri kustas daļiņas, bet siltums attiecas uz to, cik daudz šīs enerģijas tiek nodota. Tādējādi vietā, kas ir tukša, piemēram, telpa, augstas temperatūras ne vienmēr nozīmē augstu siltumu. Daļiņas var strauji pārvietoties un radīt augstu temperatūru, bet, tā kā ir tik maz, tās nenodos tik daudz siltuma uz kosmosa kuģi.

Kamēr Parker Solar Probe būs ceļā ar telpu temperatūra dažu miljonu grādu leņķī, tas nejutīs lielāko daļu no šī siltuma, un siltuma vairoga virsma sasniegs tikai 2500 grādus pēc Fārenheita.

Parker Solar Probe siltuma vairogs

Tas joprojām ir diezgan karsts. Pieredze 2500 grādiem pēc Fārenheita nav nekas, kas jāapgrūtina, un, lai nodrošinātu, ka Parker Solar Probe neizturēsies, ir radušās aizkavēšanās uzsākšanas plānošanā. Lai NASA izturētu siltumu, NASA uzstādīja siltumizolācijas sistēmu jeb TPS.

Projektējis Johns Hopkins lietišķās fizikas laboratorija, TPS ir izgatavots no viegla oglekļa putu kodola, ko papildina divi oglekļa-oglekļa kompozītmateriālu paneļi. Saule vērstais panelis ir apsmidzināts ar baltu pārklājumu, kas pēc iespējas vairāk atspoguļosies no saules enerģijas. Tas ir tikai 4,5 collu biezs, un tomēr ir sagaidāms, ka gandrīz visi instrumenti būs droši.

Parker Solar Probe mērīšanas kauss

Tomēr ne katrs instruments tiks aizsargāts ar TPS. Faraday kauss ir sensors, kas pārspēs siltuma vairogu, lai izmērītu saules vējš, un, lai iegūtu precīzu lasījumu, to nevarēja pasargāt no TPS.

Tātad, kāpēc nav Faradejs?

“Saules atmosfēras intensitātes dēļ bija jāveido unikālas tehnoloģijas, lai pārliecinātos, ka ne tikai instruments var izdzīvot, bet arī uz klāja esošā elektronika var nosūtīt precīzus rādījumus,” skaidroja NASA Susannah Darling. Kauss ir izgatavots no titāna-cirkonija-molibdēna, molibdēna sakausējuma, loksnēm, kas ļauj iegūt kausēšanas punktu aptuveni 4 260 Fārenheita grādiem. Šķeldas, kas ražo Faraday kausa elektrisko lauku, ir izgatavotas no volframa, metāla ar augstāko zināmo kušanas temperatūru. Fadrenheita slieksnis ir 6192 grādi pirms kausēšanas, un Faradejā ir vieta, kur savākt nepieciešamos saules vēja datus.

Pēc atklāšanas 4. augustā Parker Solar Probe izmantos Venus gravitācijas vilcienu, lai samazinātu orbītu ap sauli. Šie lidojumi aizņems aptuveni septiņus gadus, un galu galā zonde būs gandrīz 3,7 miljoni jūdžu attālumā no Saules sistēmas centra. Tā galīgā cilpa saules koronā ir gaidāma 2024. gada beigās. Taču, pateicoties inovatīvajām tehnoloģijām, tas visu laiku jāuztur vēsā laikā.