Görev: Parker Solar Probe'un güneş tarafından yanmaktan ve erimekten korkmadığı yüksek teknoloji gizeminin derinlemesine yorumu
Güneşe dokunan Parker Solar Probe, korkusuzca güneşe doğru yürüyen başarıyla fırlatıldı.
Güneş, güneş sisteminin ana gövdesidir ve her zaman ışık ve ısı yayar.Tek başına güneşin yüzey sıcaklığı yaklaşık 5.500 santigrat derece ve çekirdek sıcaklığı şaşırtıcı bir şekilde 20 milyon santigrat dereceye ulaşmıştır.Koronal tabakanın sıcaklığı yaklaşık 5 x 106 santigrat derecedir. 6000 ° C'dir Bu kadar yüksek sıcaklıkta, tüm maddeler ancak gaz halinde var olabilir.
Ve bu sefer Parker, güneş atmosferine önceki tüm görevlerden daha derin bir şekilde girecek. Bu korona bölgesidir, çünkü korona bölgesinde, çok sayıda parçacığı, enerjiyi ve ısıyı bölgeden geçmeye iten şeyin, parçacıkları güneş sistemine, hatta Neptün'ün menzilinin çok ötesine fırlattığını anlayabiliriz. Tabii ki, korona içinde sıcaklık hayal edilemeyecek kadar yüksek. Güçlü güneş ışığı tarafından bombalandığında, uzay aracı 1 milyon Fahrenheit dereceyi aşan bir sıcaklıkta malzemenin içinden geçecek. Öyleyse soru şu: Parker, bu kadar yüksek bir sıcaklıkta yanmasını ve erimesini nasıl önleyebilir?
Hava sıcakken, önce Parker'ın sihirli kalkan kalkanı. Parker Solar Probe tarafından kullanılan ısı kalkanı, yaklaşık 8 fit (2,4 metre) çapında ve yaklaşık 4,5 inç (115 mm) kalınlığında titanyum çerçeveli büyük bir radyatörün tepesinde bulunan Termal Koruma Sistemi veya TPS olarak adlandırılır. Bu birkaç inçlik koruma, kalkanın diğer tarafında, uzay aracının gövdesinin rahatça 85 Fahrenheit (30 santigrat derece) olacağı anlamına geliyor. Koruyucu kaplamanın, iki karbon plaka arasına sıkıştırılmış basit bir karbon kompozit köpük malzemesi olan karbon-karbon İleri Teknolojiler ile yapıldığı anlaşılmaktadır. Güneş paneline uygulanan beyaz seramik boya ile birleştirilen bu hafif ısı yalıtım malzemesi, olabildiğince fazla ısıyı yansıtabilir. Testten sonra TPS, 3000 Fahrenheit (1650 Santigrat derece) sıcaklığa kadar yüksek sıcaklıklara dayanabilir, güneşten gelen her türlü ısıya dayanabilir ve neredeyse tüm aletleri güvende tutabilir. Parker'ın koruyucu örtüsü güneşin yüzeyine uçarken, bu yapı uzay aracının yükünü serin ve karanlık bir gölgede tutar ve serbestçe süzülür. Elbette, korona katmanındaki cep telefonu verilerinin amacı için, tüm solar Parker algılama cihazları TPS'nin arkasında değildir.
Örneğin, ısı kalkanından çıkan güneş algılama kabı, Parker güneş dedektöründeki ısı kalkanı tarafından korunmayan iki cihazdan biridir. Bu cihaz Faraday kabı olarak adlandırılır ve güneş rüzgarından iyonları, elektron akılarını ve hava akış açılarını ölçmek için kullanılan bir sensördür. Güneş atmosferinin gücü nedeniyle, yalnızca cihazın hayatta kalmasını sağlamakla kalmayıp, aynı zamanda gemideki elektronik ekipmanın da doğru okumalar verebilmesini sağlamak için benzersiz bir teknoloji tasarlanmalıdır. Kabın kendisi molibden alaşımı olarak anılan Titanyum-Zirkonyum-Molibden'den (titanyum, zirkonyum, molibden) yapılmıştır ve erime noktası yaklaşık 4260 F'dir (2349 C). Elektrik alanı tespit kabı üreten güneş ızgarası tungstenden yapılmıştır ve erime noktası 6192 F (3422 C) kadar yüksektir. Bu ızgaraların ızgara çizgileri lazerle oyulmuş ve yüksek erime noktalı asitlerle değiştirilmiştir. O zaman bazıları sorabilir: Korona katmanının sıcaklığı, bu yapıların katlandığı sıcaklıktan çok daha yüksek, nasıl erimez? Bu, başka bir bilimsel sağduyudan bahsetmek üzere!
Isı ve sıcaklık arasındaki ilişki budur. Hayatta, yüksek sıcaklık her zaman başka bir nesneyi gerçekten ısıtmak anlamına gelmez.
Uzayda, sıcaklık, belirli bir nesneye önemli bir ısı getirmeden veya sıcak hissetmeden binlerce dereceye ulaşabilir. Sıcaklık, parçacık hareketinin hızına bağlıdır, ısı ise aktardıkları toplam enerjiyi ölçer. Parçacıklar çok hızlı hareket edebilir (yüksek sıcaklık), ancak az iseler çok fazla enerji aktarmazlar (düşük ısı). Alanın çoğu boş olduğu için, enerjiyi uzay aracına aktarabilen çok az parçacık var. Parker Solar Probe'nin içinden geçtiği koronal sıcaklık son derece yüksektir, ancak yoğunluk son derece düşüktür. Elinizi buharlı bir ocağın önüne koymakla onu kaynar su dolu bir tencereye koymak (dikkatli olun, hafifçe denemeyin!), Örneğin bir fırında, iç duvarı 3 milyon derece plazma, eğer elinizdeyse İç duvara dokunmadan, suda daha fazla partikül olduğu için yüksek sıcaklığa suya göre önemli ölçüde daha fazla dayanabilir. Benzer şekilde, korona güneşin görünen yüzeyinden daha az yoğun olduğundan, uzay aracı daha az sıcak parçacıkla etkileşime girer ve fazla ısı almaz. Bu, Parker Solar Probe'nin milyonlarca derece sıcaklığa sahip bir uzayda uçmasına rağmen, yalıtım katmanının güneşe bakan yüzeyinin yalnızca yaklaşık 2500 Fahrenheit'e (yaklaşık 1400 santigrat derece) ısıtılacağı anlamına gelir.
Bu nedenle, bu uzay aracını tasarlayan bilim adamları ve mühendisler, uzay aracındaki bilimsel alet ve ekipmanların görev sırasında erimekten çok donacağından daha çok endişe duyuyorlar. Bu durumla karşılaşmamak için bu alet ve ekipmanların dışı termal battaniyelere sarılarak ayrı güneş ısıtıcıları ile eşleştirilir.
Bir başka zorluk da elektronik devrelerden geliyor - çoğu kablo güneşe yakın bir ortamda termal radyasyona maruz kaldığında eriyecek. Bu sorunu çözmek için ekip, telleri asmak için safir kristal tüpler yerleştirdi ve telleri yapmak için niyobyum kullandı.
Diğer birkaç uzay aracı tasarımı, Parker Solar Probe'yi yüksek sıcaklıklardan korur. Koruma olmadan güneş panelleri aşırı ısınır. Güneş panelleri, uzay aracına güç sağlamak için incelenen yıldızın enerjisini kullanır. Güneşe her yaklaştığında, güneş paneli ısı kalkanının gölgesinin arkasında küçülür ve yalnızca küçük bir kısmı güçlü güneş ışığına maruz kalır. Örneğin, Parker'ın güneş pili dizisi inanılmaz derecede basit bir soğutma sistemine sahiptir: başlatma sırasında soğutucunun donmasını önlemek için bir ısıtma suyu tankı, soğutucunun donmasını önlemek için iki radyatör, soğutma yüzeyini en üst düzeye çıkarmak için alüminyum kanatçıklar ve soğutmayı devridaim ettirmek için bir pompa. Ajan. Bu soğutma sistemi, sıradan büyüklükteki bir oturma odasını soğutacak kadar güçlüdür ve güneş pili dizisini ve aletleri serin tutabilir ve güneşin ısısı altında çalışır.
Sistemde kullanılan soğutucu yaklaşık bir galon (3,7 litre) deiyonize sudur. Çok sayıda kimyasal soğutucu olmasına rağmen, uzay aracı 50 derece Fahrenheit (10 santigrat derece) ve 257 derece Fahrenheit (125 santigrat derece) arasında farklı bir sıcaklık aralığına maruz kalıyor. Suyun daha yüksek sıcaklıklarda kaynamasını önlemek için, su, kaynama noktası 257 Fahrenheit'i (125 santigrat derece) aşacak şekilde basınçlandırılacaktır.
Herhangi bir uzay aracını korumanın bir diğer sorunu da onunla nasıl iletişim kurulacağıdır. Parker Solar Probe esas olarak ayrı bir yolculuk olacak. Işığın dünyaya ulaşması 8 dakika sürüyor, yani mühendisler uzay aracını dünyadan kontrol etmek zorunda kalırsa, kaza olduğunda çok geç olacak.
Bu nedenle uzay aracı, güneş boyunca kendi güvenliğini ve yörüngesini otomatik olarak sürdürecek şekilde tasarlanmıştır. Uzay aracının gövdesine, ısı kalkanının gölgesinin kenarı boyunca bir cep telefonunun yaklaşık yarısı boyutunda birkaç sensör bağlanmıştır. Bu sensörler güneş ışığını tespit ederse, merkezi bilgisayarı uyarırlar ve uzay aracı sensörlerin ve diğer aletlerin korunması için konumunu düzeltebilir. Tüm bunlar herhangi bir insan müdahalesi olmadan gerçekleşmelidir, bu nedenle merkezi bilgisayar yazılımı, tüm düzeltmelerin anında yapılabilmesini sağlamak için programlanmış ve kapsamlı bir şekilde test edilmiştir.
Bilim adamları, Parker'ın fırlatıldıktan sonra güneşin konumunu tespit edeceğini, termal kalkanı güneşe hedefleyeceğini ve önümüzdeki üç ay boyunca yolculuğuna devam edeceğini söyledi. Planlanan 7 yıllık görev sırasında uzay aracı, güneş yıldızının etrafında 24 kez dönecek. Güneşe her yaklaştığında, güneş rüzgârını örnekleyecek, güneşin koronasını inceleyecek ve güneşin etrafından eşi görülmemiş yakın gözlemler sağlayacak.Parker, onu serin ve eksiksiz tutacak bir dizi yenilikçi teknolojiye sahip. Görevi tamamlamak için.
