Rejsen til Solen: hvorfor solenergi probe Parker smelter?

Denne sommer, NASA vil sende en sol-probe, "Parker" (Parker Sol Sonde) til Solen og vil trænge dybt ind i den atmosfære af solen, dybere end nogen mission, før det. Hvis Jorden var i den ene ende af måleren stick og Solen på den anden, sol sonden vil nærme sig ti centimeter for at overfladen af stjernen. At være i denne del af solens atmosfære, der er kendt som corona, Parker Sol Sonden vil give hidtil uset observationer, der styrer alle disse partikler, energi og varme, der kører i kronen, og kører det gennem solsystemet, langt ud over Neptun.

I kronen selvfølgelig en utrolig varm. Rumfartøjet vil rejse gennem det materiale, med temperaturer på over en million grader Fahrenheit under konstant bombardement af den intense sollys.

Hvorfor Parker Sol Probe smelter?

For at forstå, hvad der støtter de rumfartøjer, og dens instrumenter, der er sikkert, er du nødt til at forstå begrebet af forholdet mellem varme og temperatur. Det faktum, at de høje temperaturer ikke altid henvende sig til faktiske varme et andet objekt.

I rum temperaturen kan være tusindvis af grader, men ingen specifikke objekt, der skal opvarmes, og varmen vil ikke kunne mærkes. Hvorfor? Temperaturen er bestemt af hastigheden af partikler, så varme er opgjort som den samlede mængde af energi, som de udfører. Partikler kan bevæge sig hurtigt (høj temperatur), men hvis det er lavt, så vil energi blive en smule (en lidt varme). Da rummet er for det meste tomme, meget få partikler kan overføre energi til enheden.

Den Krone, hvorigennem flying probe "Parker", for eksempel, har en meget høj temperatur, men meget lav tæthed. Tænk på forskellen mellem, hvordan du lægger din hånd i den varme ovn og holde det i en gryde med kogende vand (bare ikke gøre det) — i ovn din hånd kan tåle en langt højere temperatur i længere tid end i vand, hvor det vil have for at interagere med et stort antal partikler. På samme måde, når der sammenlignes med den synlige overflade af Solen, kronen er mindre tætte, så rumfartøjet vzaimodeistvuet med færre varme partikler og er ikke stærkt opvarmet.

Dette betyder, at selv om Parker vil bevæge sig gennem rummet med en temperatur på flere millioner grader, til overfladen af varmeskjold, som er rettet mod Solen vil varme op til 2500 grader Fahrenheit (det er 1400 grader Celsius).

skjold

Naturligvis, for et par tusinde grader, det er stadig utrolig varmt. (Til sammenligning, lava fra et vulkanudbrud kan være temperaturen fra 700 til 1200 grader). Og til at kunne modstå denne varme, sonde Parker har brug for et varme skjold, kaldet den Termiske Beskyttelse System (TPS), 2,4 meter i diameter 115 mm tyk. Disse par inches af beskyttelse betyder, at kun den ene side af skjoldet, hvor Kabinettet være i en behagelig temperatur på 30 grader.

TPS blev udviklet af applied physics Laboratory ved Johns Hopkins og bygget af Carbon-Carbon Avancerede Teknologier, som tog carbon komposit skum og klemmes fast mellem to carbon plader. Denne let isolering, vil være ledsaget af en belægning af hvide keramiske maling på solen side til at reflektere varme til det maksimale. Tests viste, at skjold kan modstå temperaturer til 1650 grader, og for at beskytte udstyr fra enhver varme, der udsendes af Solen.

måling af vinden ved hjælp af skålen

Ikke alle værktøjer er "Parker" vil være et skjold for TPS.

Lige over varmeskjold er Sol Probe Cup er et af de to instrumenter "Parker", der ikke er beskyttet af et varmeskjold. Dette værktøj er kendt som den Kop (eller collector) Faraday-sensor til måling af udbrud af ioner og elektroner og de vinkler af de strømme af solvinden. På grund af intensiteten af solens atmosfære kræver en unik teknologi, der sikrer, at værktøjet ikke kun overleve flyvningen, men vil være i stand til at sende præcise data tilbage.

The Cup i sig Selv er lavet af titanium, zirconium-molybdæn plade, molybdæn legering med smeltepunkt er 2349 grader Celsius. Chips at producere et elektrisk felt for "Parker" lavet af tungsten, metallet med det højeste smeltepunkt (3422 grader). Typisk, for ætsning af gitterlinjer i disse chips anvendes i lasere, men på grund af den høje smeltetemperaturer, der anvendes syre.

Et Andet problem kom i form af elektroniske kabler — de fleste kabler ville smelte, når de udsættes for varmestråling i så tæt nærhed til Solen. For at løse dette problem, ingeniører rejste rør af safir krystaller til hot tråd og lavet den tråd af niobium.

For at bekræfte, at værktøjet er klar til det barske miljø, videnskabsfolk, der er nødvendig for at simulere den intense termisk stråling fra solen i laboratoriet. For at skabe et anstændigt niveau af varme, forskerne brugte en partikel accelerator og projektorer IMAX. Projektører, der efterlignede den varme af solen, og partikel-accelerator, der er bestrålet skålen. Bare for at sørge for, at skålen er "Parker" vil være i stand til at modstå barske betingelser, der bruges Odalisca sol ovn, verdens største, som koncentrerer varmen fra solen i 10 000 tilpassede spejle.

Sol-probe Parker bestået den test til at juble — i virkeligheden, at han arbejdede bedre og mere præcise resultater fik, jo mere blev udsat for testmiljøet. "Vi tror, at den stråling, fjernes eventuelleforurening," siger Justin Kasper, en forsker SWEAP instrumenter. "Det er hovedsageligt samoochistilsya".

i Nærheden af solen i den kølige

Flere andre strukturer på rumfartøjer til at støtte Sol-Probe Parker beskyttet mod varme. Uden beskyttelse af solpaneler — der bruger energi af stjernen sig til magten enheden kan blive overophedet. Som det nærmer sig solen, solfangeranlæg, som er skjult i skyggen af den varme skjold, så der kun er et lille segment er åbne for intense stråler fra solen.

Men jo tættere på solen, jo mere brug for beskyttelse. Array batteriet er udstyret med den utroligt simple kølesystem: termisk tank, som forhindrer kølevæske fra at fryse under opstart, to radiatorer, som ikke tillader, at kølemidlet til at fryse, aluminium vinger til at maksimere kølefladen, pumper til cirkulation af kølemiddel. Køling system er stærke nok til at køle en lille værelse, og vil støtte en vifte af solpaneler og værktøjer cool og fungere, selv i varmen fra Solen.

Hvilken type af kølemiddel? Om 3.7 liter demineraliseret vand. Selv om der er mange kemiske kølemidler temperaturområde, som vil være rumfartøjet varierer mellem 10 grader og 125 grader. Meget få væsker kan håndtere sådanne intervaller, som vand. Forhindre, at vand fra kogning i den høje ende af temperaturer, vil det være under pres, så det kogende temperaturen bliver over 125 grader.

Et Andet problem med forsvar af ethvert rumfartøj, der er til at regne ud, hvordan til at kommunikere med ham. "Parker" vil være det meste overladt til sig selv. Til kommunikation med Jorden, lyset tager otte minutter — så ingeniører vil ikke være i stand til at styre kameraet fra Jorden, hvis noget går galt.

Således, sonden skal autonomt opretholde en sikker på vej til solen. Flere sensorer halv størrelse af en mobiltelefon, vil være knyttet til kroppen af rumfartøjet på kanten af skygge fra den varme skjold. Hvis nogen af disse sensorer, der registrerer sollys, vil det advare Central computer og rumfartøjet vil rette sin position til at beskytte sensorer og andre instrumenter. Alt dette bør ske, uden menneskelig indgriben, så softwaren vil blive nøje overvåget for at foretage eventuelle justeringer på farten.

Køre til Solen

Efter at have startet "Parker" vil bestemme positionen af Solen, vil bringe den beskyttende skærm og fortsætte din rejse i løbet af de næste tre måneder, indbydende Solens varme og beskyttet mod de kolde vakuum af rummet.

For syv år den planlagte varighed af det fly, rumfartøjer vil omkranse stjernen i sin bane 24 gange. I hver runde vil det være tættere på Solen og til at indsamle prøver af solvinden, at studere corona og fungere som øjne for vores forskere.