Un voyage au Soleil: pourquoi le solaire sonde «Parker» n'est pas fondu?

Cet été, la NASA enverra solaire sonde «Parker» (Parker Solar Probe) au Soleil et le pénètre profondément dans l'atmosphère de l'astre, plus profondément que n'importe quelle mission. Si la Terre était une fin mètres du bâton, et le Soleil à l'autre, solaire sonde de un à dix centimètres de la surface de l'étoile. Une fois dans cette partie de l'atmosphère solaire, connue sous le nom de la couronne, Parker Solar Probe fournira sans précédent de la surveillance de ce que gère l'ensemble de ces particules, de l'énergie et de la chaleur, parcourent à la couronne, et lance c'est à travers le système Solaire, bien au-delà de Neptune.

Dans la couronne, bien sûr, incroyablement chaud. Le vaisseau spatial voyager à travers le matériau à une température de plus d'un million de degrés Fahrenheit continue sous un bombardement intense de la lumière du soleil.

Pourquoi Parker Solar Probe ne fondra pas?

Pour comprendre que soutient le vaisseau spatial et de ses outils de sécurité, il faut comprendre la notion de relation de la chaleur et de la température. Le fait que les températures élevées ne sont pas toujours passent dans le chauffage d'un autre objet.

Dans l'espace de la température peut être des milliers de degrés, mais un objet spécifique ne sera chaud, la chaleur ne se fera pas. Pourquoi? La température est déterminée par la vitesse de mouvement des particules, alors que la chaleur est mesurée par le total de l'énergie qu'ils transportent. Les particules peuvent se déplacer rapidement (à haute température), mais si un peu, et de l'énergie sera un peu (un peu de chaleur). Parce que l'espace en grande partie vide, très peu de particules peuvent transmettre l'énergie de la machine.

La Couronne, à travers laquelle vole la sonde «Parker», par exemple, dispose de très haute température, mais de très faible densité. Pensez à la différence entre la façon dont les à mettre la main dans le four chaud et le pousser dans une casserole d'eau bouillante (ne le faites pas) — dans le four de votre main ne peut résister à beaucoup plus haute température sur une longue période de temps, que dans l'eau, où il devra interagir avec une énorme quantité de particules. De la même manière, si l'on compare avec une apparente de la surface du Soleil, la couronne est moins dense, donc un vaisseau spatial взаимодействут avec un plus petit nombre de particules chaudes et ne pas trop chauffer.

Cela signifie que, bien que «Parker» va se déplacer à travers l'espace, à des températures de plusieurs millions de degrés, la surface du bouclier thermique, qui vise au Soleil, à chauffer, à seulement jusqu'à 2500 degrés Fahrenheit (c'est 1400 degrés Celsius).

un bouclier Protecteur

Bien Sûr, plusieurs milliers de degrés — c'est toujours fantastique chaud. (Pour comparaison, la lave de l'éruption volcanique peut être la température de 700 à 1200 degrés). Et pour résister à cette chaleur, la sonde «Parker» besoin d'un bouclier thermique sous le nom de Thermal Protection System (TPS), de 2,4 m de diamètre et de 115 millimètres d'épaisseur. Ces quelques centimètres de protection signifie que seulement une partie de bouclier, où se trouve le boîtier de l'appareil, sera dans le confort et la température de 30 degrés.

La TPS a été développé par le Laboratoire de physique appliquée Johns Hopkins et construit Carbon-Carbon Advanced Technologies, qui ont pris en carbone composite de mousse et de pincer entre deux plaques de carbone. Cette légère isolation sera accompagné par pulvérisation blanc en céramique de la peinture bien exposée, afin de refléter la chaleur au maximum. Les tests ont montré que le bouclier est capable de résister à la température en 1650 degrés et de protéger les appareils de toute la chaleur, qui est envoyé par le Soleil.

la Mesure du vent à l'aide de bols

Tous les outils de «Parker» sont derrière le bouclier de la TPS.

Juste au-dessus de bouclier thermique est Solar Probe Cup — l'un des deux outils de «Parker», non protégés par un bouclier thermique. Cet outil est connu comme un bol (ou collecteur) de Faraday, une sonde de mesure de déclenchements d'ions et d'électrons et les angles de flux de vent solaire. En raison de l'intensité de l'atmosphère solaire sont nécessaires à une technologie unique, qui garantit que l'outil n'est pas seulement de survivre à un vol, mais aussi être en mesure d'envoyer des données précises de retour.

Le bol est fabriqué à partir de titane-zirconium-molybdène-plaques, alliage de molybdène avec un point de fusion 2349 degrés Celsius. Les puces, produisant un champ électrique pour «Parker», fabriqués à partir de tungstène, le métal avec le plus haut point de fusion (3422 degrés). Habituellement, pour la gravure des lignes de la grille dans ces composants utilisent des lasers, mais en raison de la haute température de fusion a été utilisée acide.

Un Autre problème est venu sous la forme de feuilles de câbles — la plupart des câbles fondu se lors d'une exposition à un rayonnement thermique à une telle proximité au Soleil. Pour résoudre ce problème, les ingénieurs ont cultivé des conduits de сапфировых de cristaux, pour fermer le fils, et le fils de niobium.

Pour vous assurer que l'outil est prêt à l'environnement hostile, les scientifiques besoin était de simuler un intense rayonnement de la chaleur du soleil dans le laboratoire. Pour créer un niveau de chaleur, les chercheurs ont utilisé un accélérateur de particules, et les projecteurs IMAX. Les projecteurs imité la chaleur du soleil, et d'un accélérateur de particules облучал bol. Pour être certain que le bol «Parker» sera capable de résister à des conditions difficiles, a été utilisé Одейлийская le four solaire, le plus grand dans le monde, qui concentre la chaleur du soleil à l'aide de 10 000 personnalisés miroirs.

Solaire sonde «Parker» a passé le test à l'unanimité — en réalité, il a travaillé d'autant mieux et d'autant plus précis donnait, plus il est soumis à un laboratoire de test. «Nous pensons que le rayonnement a éliminé la mesure du possible, lesde la pollution», dit Justine Casper, le chercheur d'outils SWEAP. «Il fait самоочистился».

Près du soleil, à l'abri

Plusieurs autres conceptions sur l'appareil prennent en charge Parker Solar Probe protégé de la chaleur. Sans la protection des panneaux solaires qui utilisent l'énergie de la star pour l'alimentation de l'appareil — peuvent surchauffer. En approchant du soleil, solaire tableau se cache dans l'ombre des doublages, en laissant seulement un petit segment ouvert intense aux rayons du soleil.

Mais la plus proche du soleil, plus besoin de protection. Un tableau de batterie est équipé étonnamment simple système de refroidissement: thermique du réservoir, qui ne donne pas au de geler pendant le démarrage, les deux radiateur qui ne donnent pas au de geler, les lames aluminium afin de maximiser la surface de refroidissement, les pompes de circulation de fluide frigorigène. Système de refroidissement assez puissant pour refroidir une petite pièce, et de maintenir un tableau de cellules solaires et des outils froids et fonctionnent même dans la chaleur du Soleil.

C'est fluide frigorigène? De l'ordre de 3,7 litres de l'eau déminéralisée. Bien qu'il existe de nombreux produits chimiques réfrigérants, plage de température, qui seront exposés à un vaisseau spatial, oscille entre 10 ° et 125 degrés. Très peu de liquide peuvent traiter de telles bandes, comme de l'eau. Pour que l'eau n'est pas вскипала sur le haut de gamme de températures, elle sera sous pression, la température d'ébullition est supérieur à 125 degrés.

Un Autre problème avec la protection de n'importe quel vaisseau spatial — comprendre comment communiquer avec lui. «Parker» sera en grande partie fourni lui-même. Pour la communication avec la Terre à la lumière de besoin de huit minutes — c'est pourquoi les ingénieurs ne sont pas capables de contrôler l'appareil à la Terre, si quelque chose ne va pas.

Ainsi, le vaisseau spatial doit autonome de maintenir la sécurité sur le chemin vers le soleil. Plusieurs capteurs, de la taille de la moitié de téléphone portable, seront fixés au corps de la sonde spatiale sur le bord de l'ombre de la chaleur de l'écran. Si l'un de ces capteurs, détecte la lumière du soleil, il avertit l'ordinateur central et le vaisseau spatial fixera sa position, afin de protéger les capteurs et le reste des outils. Tout cela doit se produire sans l'intervention de l'homme, de sorte que le logiciel sera soigneusement vérifié, pour apporter les ajustements à la volée.

le Lancement du Soleil

Après le lancement de «Parker» permet de détecter la position du Soleil, alignera un écran de protection et de poursuivre son voyage dans un délai de trois mois, se félicitant de la chaleur du Soleil et se protégeant du froid, le vide de l'espace.

Dans un délai de sept ans de la durée prévue du vol, le vaisseau spatial обогнет une étoile en orbite le 24 fois. Lors de chaque tour, il se rapprochera du Soleil et de recueillir des échantillons de vent solaire, d'étudier la couronne et de servir les yeux de nos scientifiques.