A viagem para o Sol: por que a solar, a sonda "Parker" não se derreter?

Este verão, a NASA enviará solar probe "Parker" (Parker Solar Probe) para o Sol e o penetrado profundamente na atmosfera, a luz, mais profunda do que qualquer missão. Se a Terra fosse em um final de metros de vara, e o Sol de outro, a sonda solar adequado dez centímetros a superfície de uma estrela. Encontrando-se nesta parte da atmosfera solar, conhecida como a coroa, Parker Solar Probe fornecer sem precedentes de vigilância que controla todas essas partículas, a energia e o calor, курсирующими a coroa, e lança é através do sistema Solar, muito além de Netuno.

A coroa, é claro, inimaginavelmente quente. A nave vai viajar através do material com a temperatura de mais de um milhão de graus centígrados e sob o contínuo bombardeio de luz solar intensa.

Por que Parker Solar Probe não se derreter?

Para entender o que suporta a nave espacial e suas ferramentas de segurança, deve-se entender o conceito de relações de calor e de temperatura. O fato é que a alta temperatura não é sempre ir na real, o calor de outro objeto.

No espaço, a temperatura pode estar a milhares de graus, mas um objeto específico, não será aquecido, o calor seja sentida. Por quê? A temperatura é determinada pela velocidade do movimento das partículas, enquanto o calor é medida a quantidade total de energia que eles sofrem. As partículas podem se mover rapidamente (temperatura elevada), mas se houver pouco, e a energia será um pouco (um pouco de calor). Porque o espaço para a maior parte em branco, muito poucas partículas podem passar a energia do aparelho.

A Coroa, através do qual voa a sonda "Parker", por exemplo, são extremamente alta temperatura, mas de muito baixa densidade. Pense sobre a diferença entre o modo como enfiar a mão num forno quente e enfiá-lo em uma panela com água fervente (só não faça isso) — no forno de sua mão pode suportar muito mais alta temperatura durante um longo período de tempo, do que na água, onde ela vai ter que interagir com uma enorme quantidade de partículas. Da mesma forma, se comparar com a superfície visível do Sol, a coroa é menos denso, por isso a nave espacial взаимодействут com menor quantidade de partículas quentes e muito calor.

Isto significa que, apesar de "Parker" vai se mover através do espaço, a temperaturas de vários milhões de graus, a superfície do escudo térmico que visa o Sol vai aquecer até um total de 2500 graus Fahrenheit (esta é a 1400 graus Celsius).

escudo Protetor

é Claro, de alguns milhares de graus — ainda é fantástico quente. (Para comparação, de lava de uma erupção vulcânica pode ser a temperatura de 700 a 1200 graus). E para suportar esse calor, uma ponta de prova de "Parker" precisa de calor escudo chamado Thermal Protection System (TPS), de 2,4 metros de diâmetro e 115 milímetros de espessura. Estes alguns centímetros de proteção, significa que apenas um lado do escudo, onde está localizado o gabinete do aparelho, será no conforto de uma temperatura de 30 graus.

TPS foi desenvolvido pelo Laboratório de física aplicada John Hopkins university e construído em Carbono-Carbono Advanced Technologies, que tomaram de compósito de carbono espuma e segurando entre os dois carbono pastilhas. Este легковесная isolamento será acompanhado de costado branco cerâmico pintura para banhos de sol, para refletir o calor ao máximo. Os testes mostraram que o escudo é capaz de suportar a temperatura em 1650 graus e proteger os dispositivos de qualquer calor, recebida do Sol.

sistema de Medição do vento com a ajuda de uma tigela

Nem todas as ferramentas de "Parker" será por um escudo de TPS.

Um Pouco acima do escudo térmico está Solar Probe Cup — uma das duas ferramentas de "Parker", não protegido por um escudo de calor. Esta ferramenta é conhecida como bacia (ou coletor) de Faraday, um sensor para a medição de surtos de íons e de elétrons e ângulos de fluxos de vento solar. Devido à intensidade solar a atmosfera necessária uma tecnologia única, o que garante que a ferramenta não só para sobreviver vôo, mas também será capaz de enviar dados precisos de volta.

O Próprio cálice é feita de titânio-zircônio-молибденовых chapas de liga de molibdénio com o ponto de fusão 2349 graus Celsius. Chips, gerando um campo elétrico para "Parker", são feitos de tungstênio, metal de maior ponto de fusão (3422 graus). Normalmente, para a gravação das linhas de grade em estes chips são utilizados lasers, no entanto, devido a alta temperatura de fusão foi utilizado ácido.

Um Outro problema veio na forma de um cabo eletrônicos — a maioria dos cabos расплавились menos quando expostos a radiação de calor para essa proximidade ao Sol. Para resolver esse problema, os engenheiros criaram pequenos tubos de safira cristal, para fechar a fio, e fez a si mesmo um fio de nióbio.

Para se certificar de que a ferramenta está pronta para ambiente hostil, o cientista foi necessário simular a intensa radiação térmica do sol no laboratório. Para criar um nível decente de calor, os cientistas usaram um acelerador de partículas e holofotes IMAX. Holofotes imitou o calor do sol, e o acelerador de partículas облучал o cálice. É precisamente para se certificar de que uma tigela de "Parker" será capaz de resistir a duras condições, foi utilizada Одейлийская o forno solar, a maior do mundo, que concentra o calor do sol com o auxílio de 10 000 personalizados espelhos.

Solar probe "Parker" passou no teste para alegrar — na verdade, ele funcionou melhor e mais clara os resultados deu, quanto mais tiver sido exposto a atmosfera de ensaio. "Nós pensamos que a emissão de corrigir eventuaisa poluição", diz Justine Casper, o pesquisador de ferramentas de SWEAP. "Ele de fato самоочистился".

Perto do sol no frescor

Alguns outros projetos no exterior do aparelho suportam Parker Solar Probe protegidos do calor. Sem a proteção de painéis solares — que usam a energia mais estrelas para o aparelho — pode sobreaquecer. Ao se aproximar do sol, solar matriz de esconde-se na sombra de calor escudo, deixando apenas um pequeno segmento de código intensa aos raios do sol.

Mas quanto mais perto do sol, mais precisa de proteção. A matriz da bateria é equipado surpreendentemente simples sistema de arrefecimento: bomba de calor, tanque, que não dá хладагенту congelar durante a inicialização, dois do radiador, que não dão хладагенту congelar, alumínio, aleta para maximizar a superfície de resfriamento, bombas para circulação de refrigerante. O sistema de refrigeração suficiente poderoso para esfriar uma sala pequena, e irá manter uma matriz de painéis solares e ferramentas de frio, e um funcionamento mesmo no calor do Sol.

O Que é o refrigerante? A ordem de 3,7 litros de água deionizada. Apesar de existirem muitos produtos químicos de refrigerantes faixa de temperatura, o que será exposto a nave espacial, varia entre 10 graus e 125 graus. Muito poucos líquidos podem lidar com tais intervalos, como a água. Para que a água não вскипала no final de alta temperatura, ela vai estar sob pressão, portanto, a temperatura de ebulição será maior do que 125 graus.

Outro problema com a proteção de qualquer nave — descobrir como se comunicar com ele. "Parker" é, na maior parte, concedido a si mesmo. Para mensagens com a Terra, a luz precisa de oito minutos — assim que os engenheiros não serão capazes de controlar o aparelho com a Terra, se algo der errado.

Portanto, a nave espacial deve off-line e manter-se em segurança no caminho para o sol. Vários sensores do tamanho de metade de um telefone celular, será fixada ao corpo da nave sobre a borda da sombra do calor da tela. Se qualquer um destes sensores detecta a luz solar, ele avisa o computador central e a nave espacial irá corrigir sua posição para proteger os sensores e outros instrumentos. Tudo isso deve ocorrer sem intervenção humana, de modo que o software será cuidadosamente verificado para fazer todos os ajustes em tempo real.

Executar ao Sol

Após o lançamento de "Parker", detecta a posição do Sol, alinhará o protetor de tela e vai continuar a sua viagem para os próximos três meses, congratulando-se com o calor do Sol e proteger contra o frio do vácuo do espaço.

Durante O período de sete anos de duração prevista do vôo espacial обогнет uma estrela em órbita em 24 vezes. A cada rodada ele vai se aproximar do Sol e coletar amostras do vento solar, estudar coroa e servir os olhos para os nossos cientistas.