Parker Solar Probe: Hvordan NASA planlegger å "berøre solen" og ikke smelte

Parker Solar Probe er ikke bare en av NASAs mest ambisiøse oppdrag, men det ser ut til å utfordre logikk. Romskipet slated for å starte denne sommeren kommer inn i solens corona og beveger seg gjennom materiale med temperaturer over en million grader Fahrenheit. Så, hvorfor vil det ikke smelte?

Parker Solar Probe vil påbegynne 4. august på hva NASA kaller "et oppdrag på 60 år i produksjonen", som kommer innenfor fire millioner miles av overflaten for å samle hidtil usete data om solens corona eller ytre atmosfære. Hvis det lykkes, vil det bli det første romfartøyet som kommer inn i solens corona og nyter en mild indre temperatur på bare 85 grader mens det ytre skallet omgiver seg i solens brann. Sonden vil i hovedsak være utførelsen av "dette er fin" hund.

NASA avslørte vitenskapen bak hvorfor denne romhunden ikke vil smelte i et så ekstremt miljø på torsdag. For å forstå hvorfor Parker Solar Probe ikke vil smelte, forklarte romforetaket viktige konsepter av varme mot temperatur, det tilpassede varmeskjoldet og romfartøyets unike innovasjon.

Parker Solar Probe Temperatur vs. Varme

Forskjellen mellom varme og temperatur vil hjelpe til med å gjøre Parker Solar Probe oppdrag til å virke litt mer (men ikke mye mer) mulig. Temperatur er en måling av hvor fort partiklene beveger seg, mens varmen refererer til hvor mye av energien som overføres. På et sted som for det meste er tomt som rom, betyr høye temperaturer ikke alltid høy varme. Partikler kan bevege seg raskt og skape høy temperatur, men siden det er så få av dem, vil de ikke overføre så mye varme mot romfartøyet.

Mens Parker Solar Probe skal reise gjennom et rom med temperaturer av flere millioner grader, vil det ikke føle det meste av den varmen, og overflaten av varmen skjoldet vil bare nå 2500 grader Fahrenheit.

Parker Solar Probe er varmeskjold

Det er fortsatt ganske varmt, skjønt. Oppleve 2,500 grader Fahrenheit er ingenting å scoff på, og å sikre en usmeltet Parker Solar Probe kan ha forårsaket noen forsinkelser i planleggingen av lanseringen. For å motstå varmen, installerte NASA et skjold kjent som termisk beskyttelsessystem eller TPS.

Designet av Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, er TPS laget av en lett karbonskumkjerne som er flankert av to karbon-karbon-komposittpaneler. Det solvendte panelet er sprayet med et hvitt belegg som vil reflektere så mye av solens energi vekk fra romfartøyet som mulig. Det er bare 4,5 tommer tykt, og likevel forventes det å holde nesten alt instrumentasjon trygt.

Parker Solar Probe målebøtte

Ikke alle instrumenter vil imidlertid være beskyttet av TPS. Faraday-koppen er en sensor som vil peke ut over varmenes skjold for å måle solvinden, og for å få en nøyaktig lesning, kan den ikke være beskyttet av TPS.

Så, hvorfor smelter Faraday ikke?

"På grunn av solens atmosfæres intensitet, måtte unike teknologier konstrueres for å sikre at ikke bare instrumentet kan overleve, men også elektronikk ombord kan sende tilbake nøyaktige avlesninger," forklarer NASAs Susannah Darling. Koppen er laget av blader av titan-zirkonium-molybden, en legering av molybden, noe som gir det et smeltepunkt på ca 4 260 grader Fahrenheit. Sjetongene som produserer et elektrisk felt for Faraday-koppen, er laget av wolfram, metallet med det høyeste kjente smeltepunktet. Faraday har en terskel på 6,192 grader Fahrenheit før smelting, slik at det er mulig å samle sollysdataene den trenger.

Etter lanseringen den 4. august, vil Parker Solar Probe bruke Venus 'gravitasjonstrekk for å krympe sin bane rundt solen. Disse flybys vil ta omtrent syv år, og til slutt bringe sonden så nær som 3,7 millioner miles fra sentrum av solsystemet. Den endelige sløyfen i solens korona forventes i slutten av 2024. Men takket være denne slew av innovative teknologier, bør den holde seg kald hele tiden.