12. augusta u 15:31 po pekinškom vremenu, detektor Sunca iz Historijskog parka (Parker Solar Probe) na zračnoj bazi Cape Canaveral lansiran je s teškim raketama Delta 4, a detektor je lansiran sc-37b. Nakon 43-minutnog leta, iako je tokom tog perioda postojao treći nivo sumnje na gubitak uzbudljivog trenutka, srećom, Parker detektor se uspješno odvojio od rakete, krenuo na dugi put do Sunca i tako otvorio novo putovanje ljudskog istraživanja Sunca!
Detektor sunca
Mjesto lansiranja
Da bi se postigao svjetski rekord u dosezanju najbliže tačke na Suncu, ljudi moraju pronaći materijale koji mogu izdržati neviđene nivoe ultra visokih temperatura. Može se reći da ako nema sistema termičke zaštite (TPS), nema ni Parkera. Prema planu, Parker će se nalaziti 4 miliona milja od površine Sunca (6,11 miliona km). Kako bi se prilagodio ovom izuzetno vrućem okruženju, detektor će nositi kompozitni toplotni štit, a kupola će izdržati odsjaj sunca. Toplotni štit nije mogao biti napravljen prije 10 godina.
Ako ste satelit od 1 kvadratnog metra u Zemljinoj orbiti, a sunčeva energija je oko 1350 vati da bi vas dosegla, Parker je oko 25 puta bliže od ove pozicije, što je oko 850.000 vati toplote po kvadratnom metru. Ako se računa površina, Parkerova solarna sonda mora izdržati oko 3 miliona vati energije. Toplotni štit detektora poznat je i kao sistem termalne zaštite (TPS), a sastoji se od dva kompozitna sloja poboljšana ugljikom i ugljične pjene sa srednjom stezaljkom od oko 4,5 inča (11,43 cm). Toplotni štit okrenut prema Suncu također ima poseban bijeli premaz kako bi što više reflektovao energiju sunca. Ovaj materijal je otporan na 2.500 stepeni Fahrenheita (oko 1371 ℃) i osigurava da instrument radi na oko 85 stepeni Fahrenheita (oko 30 ℃).
„Ako je ovaj zadatak bio u 60-im do 70-im godinama, čak i kada se koristi 80-ih, moguće je letjeti metalima otpornim na visoke temperature“, rekao je Driesman. „Naučnici će izgraditi metalni Jerdon s vrlo visokom tačkom topljenja, ali ga nikada neće poslati u raj, jer je metal pretežak. Za razliku od većine komercijalnih karbonskih vlakana, njihova ugljik-ugljik struktura nije polimerizirana stvrdnjavanjem smola jer stvrdnute smole isparavaju blizu sunca poput ulja na vrućim površinama ceste“, rekao je. Da bi napravila toplinski štit, NASA puni smolu „sjeckanim karbonskim vlaknima“, zatim stvrdnjava smolu, peče je u pećnici na 3.000 stepeni i ponavlja postupak 4 do 5 puta. „Na kraju ćete dobiti karbonska vlakna koja su omotana oko vas. Ugljik-ugljik struktura o kojoj govorimo je čisti ugljik, bez smola i drugih tvari. „Prednja i zadnja strana toplinskog štita napravljene su od ove ugljik-ugljik ploče, koja, osim što je izolirana, ima vrlo jaku mehaničku čvrstoću.“ Dva sloja ugljik-ugljičnih ploča su dovoljno tanka da se savijaju, pa čak i preklapaju. U sredini dvoslojnog ugljik-ugljičnog materijala nalazi se sloj ugljične pjene debljine oko 11 cm, koja se danas uglavnom koristi u medicinskoj industriji za stvaranje alternativnih kostiju. Sendvič dizajn podupire cijelu strukturu - nalik valovitom kartonu - koja teži samo 73 kg za cijeli toplinski štit debljine 2,4 metra.
Pjena je također najvažnija struktura toplotne izolacije. Ali 97% ugljičnog mjehurića je zrak, kako bi se dodatno smanjila težina svemirskih sondi. Sam ugljik je toplinski provodljiv, a struktura pjene također znači da se ne prenosi toliko topline. Mjehuriće nije lako testirati, izuzetno su krhki. Ali postoji još jedan problem. "Kada se zagriju, gore." rekao je Abel. Gorenje nije veliki problem u vakuumu, ali preostali zrak u testu uzrokovat će da se mjehurići sagore u ugljen. Stoga su inženjeri Nacionalne laboratorije Oak Ridge koristili visokotemperaturne plazma lučne lampe kako bi testirali toplotni štit ove ugljične pjene na otpornost na visoke temperature. Sama toplotna izolacija ovih ugljičnih pjena nije dovoljna da garantuje da će detektori raditi na potrebnoj temperaturi. Budući da u svemiru nema disipacije zraka, jedini način disipacije topline je raspršivanje svjetlosti i emitiranje topline u obliku fotona. Stoga je potreban još jedan zaštitni sloj: bijeli zaštitni sloj se koristi za odbijanje topline i svjetlosti.
Šematski dijagram strukture termalnog štita solarnog detektora Parker
U tu svrhu, Laboratorija za primijenjenu fiziku na Univerzitetu Johns Hopkins i Laboratorija za naprednu tehnologiju Inženjerske škole Whiting (Laboratorija za naprednu tehnologiju na Inženjerskoj školi Whiting Univerziteta Johns Hopkins) formirale su tim stručnih timova za super luksuzne termoizolacijske premaze, s timskim istraživanjem koje pokriva visokotemperaturnu keramiku, hemijske i plazma premaze. Daljnjim testiranjem, tim se na kraju odlučio za bijeli sloj zaštite na bazi aluminijevog oksida. Međutim, zaštitni sloj bi postao siv u okruženju visoke temperature s reakcijom ugljika, pa su inženjeri dodali sloj volframa u sredinu, tanji od dlake, i nanijeli ga između toplotnog štita i bijelog štita kako bi spriječili interakciju između dva sloja. Također su dodali nano-doping sredstvo kako bi štitovi bili bjelji i spriječili termičko širenje čestica aluminijevog oksida. Dennis Nagle, glavni istraživački inženjer u Centru za sistemske nauke i inženjerstvo, rekao je da se obično pri korištenju keramike preferira kruti, porozni premaz, ali materijal se lomi kada se udari čekićem. Na temperaturi kojoj je Parker izložen, glatki premaz se lomi poput prozora udarenog kamenom. Stoga čak i porozni premazi mogu izdržati ovo ekstremno okruženje. Kada se pukotine pojave u poroznim premazima, one prestaju kada dosegnu pore. Premaz se sastoji od nekoliko grubih granularnih slojeva - dovoljno da grupa keramičkih čestica reflektuje svjetlost koja nedostaje iz drugog sloja.
Vrijeme objave: 15. avg. 2018.