Parker Solar Probe: Jak NASA plánuje „dotknout se slunce“ a ne taveniny

Parker Solar Probe není jen jednou z nejambicióznějších misí NASA, ale zdá se, že se vzdává logice. Kosmická loď, která má být spuštěna letos v létě, vstoupí do sluneční korony a projde materiálem s teplotou vyšší než milion stupňů Fahrenheita. Tak proč se nerozpustí?

Parker Solar Probe se pustí 4. srpna na to, co NASA nazývá „misí 60 let ve výrobě“, která přichází do čtyř milionů mil od povrchu, aby sbírala bezprecedentní údaje o sluneční koroně nebo vnější atmosféře. Bude-li to úspěšné, stane se první kosmickou lodí, která vstoupí do sluneční koróny a bude si užívat vnitřní teploty pouhých 85 stupňů, zatímco její vnější plášť je obklopen slunečním zářením. Sonda bude v podstatě provedením „tohoto jemného“ psa.

NASA odhalila vědu, proč se tento vesmírný pes ve čtvrtek v tak extrémním prostředí neroztaví. Abychom pochopili, proč se Parker Solar Probe neroztaví, kosmická agentura vysvětlila klíčové koncepty tepla versus teplota, vlastní tepelný štít a unikátní inovaci kosmické lodi.

Teplotní a teplotní teplota solární sondy Parker

Rozdíl mezi teplotou a teplotou přispěje k tomu, že se mise Parker Solar Probe bude zdát o něco více (ale ne mnohem více) proveditelná. Teplota je měření toho, jak rychle se částice pohybují, zatímco teplo se týká toho, kolik této energie se přenáší. V místě, které je většinou prázdné jako prostor, ne vždy vysoké teploty znamenají vysoké teplo. Částice by se mohly pohybovat rychle a vytvářet vysokou teplotu, ale protože jich je tak málo, nepřevedou to velké teplo na kosmickou loď.

Zatímco Parker Solar Probe bude cestovat vesmírem teploty Několik milionů stupňů, nebude cítit většinu tohoto tepla a povrch tepelného štítu dosáhne pouze 2500 stupňů Fahrenheita.

Tepelný štít Solarer Solar Probe

To je ale pořád dost horké. Zkušenosti s 2500 stupňů Fahrenheita nejsou ničím, na co by se měl posmívat, a zajištění neporušené Parkerovy sluneční sondy mohlo způsobit určité zpoždění při plánování startu. Aby NASA odolala teplu, instalovala štít známý jako systém tepelné ochrany nebo TPS.

Navržený Johns Hopkins aplikovanou fyzikální laboratoří, TPS je vyroben z lehkého uhlíkového pěnového jádra, které je lemováno dvěma uhlíkovými uhlíkovými kompozitními panely. Panel orientovaný na slunce je stříkán bílým povlakem, který odráží co nejvíce energie Slunce od kosmické lodi. Je to jen 4,5 palce tlustý, a přesto se očekává, že bude udržovat téměř všechny přístroje v bezpečí.

Měřící pohár Parker Solar Probe

Ne každý nástroj bude chráněn TPS. Faradayův pohár je senzor, který bude vycházet z tepelného štítu, aby změřil sluneční vítr, a aby nemohl být chráněn TPS.

Proč se tedy Faraday nerozpustí?

„Vzhledem k intenzitě sluneční atmosféry musely být vyvinuty unikátní technologie, aby bylo zajištěno, že přístroj nejenže přežije, ale také elektronika na palubě může poslat zpět přesné údaje,“ vysvětlila Susannah Darlingová z NASA. Šálek je vyroben z listů titan-zirkonium-molybden, slitina molybdenu, což jí bod tání asi 4,260 stupňů Fahrenheita. Čipy, které produkují elektrické pole pro Faradayův pohár, jsou vyrobeny z wolframu, kovu s nejvyšším bodem tání. S práhem 6,192 stupňů Fahrenheita před roztavením má Faraday prostor pro to, aby shromáždil údaje o slunečním větru, které potřebuje.

Po spuštění 4. srpna bude Parker Solar Probe používat gravitační tah Venuše ke zmenšení své dráhy kolem Slunce. Tyto průlety potrvá zhruba sedm let a nakonec přivedou sondu co nejblíže 3,7 milionu mil od centra sluneční soustavy. Jeho poslední smyčka v koroně Slunce se očekává na konci roku 2024. Díky této inovativní technologii by však měla být po celou dobu chladná.