Parker Solar Probe: Kako NASA načrtuje "dotikanje sonca" in se ne topi

Parker Solar Probe ni le ena izmed najbolj ambicioznih misij NASA-e, vendar se zdi, da kljubuje logiki. Vesoljsko plovilo, predvideno za letošnje poletje, bo vstopilo v sončno korono in potovalo skozi material s temperaturami več kot milijon stopinj Fahrenheita. Torej, zakaj se ne topi?

Parker Solar Probe se bo 4. avgusta odpravil na tisto, kar NASA imenuje "misija 60 let v nastajanju", ki prihaja na štiri milijone kilometrov od površine, da bi zbrala podatke brez primere o sončni koroni ali zunanji atmosferi. Če bo uspešen, bo postal prvo vesoljsko vozilo, ki bo vstopilo v sončno korono in uživalo v mehki notranji temperaturi le 85 stopinj, medtem ko je zunanja lupina obkrožena v sončnem ognju. Sonda bo v bistvu utelešenje "tega je v redu" psa.

NASA je razkrila znanost, zakaj se ta vesoljski pes v tako ekstremnem okolju v četrtek ne bo stopil. Da bi razumeli, zakaj se Parker Solar Probe ne topi, je vesoljska agencija pojasnila ključne koncepte toplote glede na temperaturo, njen toplotni ščit po meri in edinstveno inovacijo vesoljskega plovila.

Temperatura parne sončne sonde proti toploti

Razlika med toploto in temperaturo bo pripomogla k temu, da se bo misija Parker Solar Probe zdela nekoliko bolj (a ne veliko več) izvedljiva. Temperatura je merilo, kako hitro se delci premikajo, medtem ko se toplota nanaša na to količino te energije. Tako na mestu, ki je večinoma prazno kot prostor, visoke temperature ne pomenijo vedno visoke toplote. Delci se lahko hitro gibljejo in ustvarjajo visoko temperaturo, vendar ker jih je malo, ne bodo prenesli toliko toplote proti vesoljskemu plovilu.

Medtem ko bo Parker Solar Probe potoval skozi prostor s temperature več milijonov stopinj, ne bo čutila večine te toplote in površina toplotnega ščita bo dosegla le 2500 stopinj Fahrenheita.

Toplotni ščit Parker Solar Probe

To je še vedno precej vroče. Doživetje 2.500 stopinj Fahrenheita ne pomeni ničesar, na kar bi se lahko posmehovali, in zagotoviti, da bi neurejena Parker Solar Probe morda povzročila zamude pri načrtovanju lansiranja. Da bi zdržala vročino, je NASA namestila ščit, znan kot sistem toplotne zaščite, ali TPS.

TPS je izdelal laboratorij za uporabno fiziko Johns Hopkins, izdelan iz lahke ogljikove pene, ki je obdana z dvema ogljik-ogljikova kompozitna plošča. Plošča, obrnjena proti soncu, je razpršena z belo prevleko, ki bo čim bolj odbila sončno energijo. Debel je le 4,5 palca, vendar se pričakuje, da bo skoraj vsa oprema varna.

Merilni pokrovček Parker Solar Probe

TPS ne varuje vsak instrument. Faradayjeva skodelica je senzor, ki bo iztisnil toplotni ščit, da bi izmeril sončni veter, in da bi dobil natančno branje, ga ni bilo mogoče zaščititi s TPS.

Zakaj se Faraday ne topi?

"Zaradi intenzivnosti sončnega vzdušja je bilo treba oblikovati edinstvene tehnologije, da bi zagotovili, da ne le preživetje instrumenta, ampak tudi elektronika na krovu lahko pošlje nazaj natančne odčitke," je pojasnila NASA-ina Susannah Darling. Skodelica je narejena iz listov Titan-cirkonij-molibden, zlitine molibdena, kar daje tališče približno 4.260 stopinj Fahrenheita. Čipi, ki proizvajajo električno polje za Faradayjevo skodelico, so izdelani iz volframa, kovina z najvišjo znano točko taljenja. S pragom 6,192 stopinj Fahrenheita pred taljenjem ima Faraday prostor za premikanje za zbiranje podatkov o sončnem vetru, ki jih potrebuje.

Po izstrelitvi 4. avgusta bo Parker Solar Probe uporabil Venusovo gravitacijsko vlečenje, da bo skrčil svojo orbito okoli sonca. Ti letali bodo trajali približno sedem let, sčasoma pa bodo sondo približali 3,7 milijona milj od središča sončnega sistema. Njegova končna zanka v sončni koroni se pričakuje konec leta 2024. Toda zahvaljujoč tej množici inovativnih tehnologij, mora ves čas ohladiti.