Паркер – сонячний зонд NASA, що збирається “доторкнутись” до Сонця і не розплавитись

За тиждень з гаком NASA має запустити один зі своїх найамбітніших проектів. Сонячний зонд Паркер (Parker) збирається “доторкнутися” до Сонця, тобто наблизитися до поверхні нашої зорі ближче, ніж будь-який зонд до нього.

Орбіта Паркера тричі пройде на відстані 6.1 мільйона кілометрів від Сонця. Зонд пролетить через зовнішню атмосферу зорі або корону, де температура сягає мільйонів градусів. Звичайно ж Паркер має серйозні теплові екрани, але як вони витримають такі температури? На Венері, де температура сягає “всього” 460 градусів за Цельсієм, зонди витримували максимум 50-60 хвилин.

Паркеру доведеться мати справу з потужним сонячним вітром та жорстким випромінюванням.

“Хитрість” полягає в різниці понять температури та теплоти.

Температура – це міра швидкості (кінетичної енергії) руху частинок. Теплота ж відповідає за кількість енергії, яку вони фактично передають. В космосі ви можете мати частинки, що рухаються дуже швидко, але не переносять багато тепла, тому що між цими частинками залишається багато простору, а частинок відносно мало.

“Наприклад, корона, через яку збирається пролетіти Паркер, має дуже високу температуру, але дуже малу густину,”

– пояснює Сюзана Дарлінг з NASA –

“Це як різниця між тим, як засунути руку в гарячу піч, і засунути її в каструлю з окропом. В духовці ваша рука може витримати значно вищі температури та значно довше, ніж у воді при 100 °C. У воді рука взаємодіє з набагато більшою кількістю частинок (молекул), ніж в повітрі в духовці.”

 

“Аналогічно, в порівнянні з видимою поверхнею Сонця, корона має значно меншу густину, тому космічний апарат взаємодіятиме з меншою кількістю частинок та отримуватиме менше тепла.”

Обладнання Паркера

Сонячний зонд Паркер використає тепловий щит, відомий як “система захисту від теплової енергії”, або TPS. Його розмір складає 2,4 м в діаметрі та близько 115 мм завтовшки. Завдяки щиту, корпус космічного апарата буде знаходитись в комфортних 30 °C.

Тепловий щит Паркера
Тепловий щит зонда Паркер. Джерело: NASA

 

TPS був розроблений Лабораторією прикладної фізики ім. Джона Гопкінса та виготовлений компанією Carbon-Carbon Advanced Technologies. Щит – це вуглецева композиційна піна, залита між двома пластинами з вуглепластику. Підсонячна сторона TPS пофарбована керамічною фарбою в яскраво-білий колір щоб відбивати якомога більше сонячного світла.

Пальник проти теплового щита. NASA

Але не всі інструменти зонда будуть захищені щитом.

Наприклад, чашка Фарадея – прилад для вивчення потоків іонів та електронів. Вона виготовлена з листів з Титан-Цирконій-Молібденового сплаву який має температуру плавлення 2349 °C.

Кабелі звичайної електропроводки легко розплавились би в таких умовах. А на зонді Паркер їм треба не тільки витримати температуру, а ще й передати дані з пристроїв не прикритих щитом. Тому електропроводку виготовили з ніобію, який має температуру плавлення 2477 °C. Самі ж дроти будуть підвішені за допомогою трубок з кристалічного сапфіра.

Генератори електричного поля для чашки Фарадея частково виготовлені з вольфраму – металу з найбільшою відомою температурою плавлення 3422 °C (серед металів).

Сонячні панелі, у свою чергу, вміють складатися та втягуватися під захист теплового щита на час проходження зонду через корону, залишаючи досяжним для жорсткого випромінювання лише невеликий сегмент.

Сонячні панелі та весь зонд охолоджуються досить простою системою охолодження. Вона складається з резервуара з охолоджувальною рідиною, радіатора та насоса. З іншого боку, система охолодження достатньо потужна, щоб охолодити вітальню середнього розміру, та дозволить підтримувати сонячні панелі та інструменти зонда в межах робочих температур.

В якості охолоджувальної рідини використовується деіонізована вода під тиском (для підвищення температури кипіння).

Космічний апарат спроектований для автономної робити та для збереження себе в безпеці на шляху до Сонця. На його корпусі, вздовж лінії тіні від теплового екрана, прикріплені кілька сенсорів. Якщо будь-який з цих датчиків виявляє сонячне світло, вони сповіщають про це центральний комп’ютер, і космічний апарат виправляє свою позицію.

Космічний зонд Паркер
Сонячний зонд Паркер у лабораторії. Джерело: NASA/Johns Hopkins APL/Ed Whitman

Це все повинно відбуватися без будь-якого втручання людини. Тому програмне забезпечення центрального комп’ютера було ретельно перевірене, щоб переконатися, що всі необхідні виправлення траєкторії та положення будуть виконані точно та вчасно.

Запуск зонда Паркер заплановано на 6 серпня з мису Канаверал за допомогою ракетоносія Delta 4 Heavy.  Місія розрахована на 7 років, за які зонд зробить 24 оберти навколо Сонця.

Оригінал Паркер – сонячний зонд NASA, що збирається “доторкнутись” до Сонця і не розплавитись було опубліковано на Science Ukraine.

Джерело та деталі: Паркер – сонячний зонд NASA, що збирається “доторкнутись” до Сонця і не розплавитись

Місія онлайн-видання Science Ukraine є амбітною та, водночас, важливою для всього суспільства – змінити уявлення про науково-популярну журналістику в Україні; ми створюємо сучасне українське науково-популярне медіа. Ми не абстрагуємось на поверхневій інформації зі ЗМІ, а формуємо та об’єднуємо джерела. Ми навчаємось та навчаємо.

Updated: 29.07.2018 — 22:29
2012 - 2018 © Іменка - RSS новини з сайтів України | Підтримка: Діал інформаційна система | Двигунець: Wordpress | Тема: Frontier