Den 12. august kl. 15:31 i Beijing blev den historiske Park Sun-detektor (Parker Solar Probe) på Cape Canaveral Air Force Base, opsendelsen af den slc-37b, affyret af tunge Delta 4-raketter. Efter en 43-minutters flyvning, selvom perioden oplevede en tredje grad af mistanke om tab af det spændende øjeblik, heldigvis var det ultimative nærved-uheld, at Parker-detektoren med succes kunne adskilles fra raketten, satte foden på den lange vej til solen og åbnede dermed den nye rejse for menneskelig udforskning af solen!
Soldetektor
Lanceringssted
For at sætte en verdensrekord i at nå det nærmeste punkt på solen, er man nødt til at finde materialer, der kan modstå hidtil usete niveauer af ultrahøje temperaturer. Man kan sige, at hvis der ikke er et termisk beskyttelsessystem (TPS), er der ingen Parker. Ifølge planen vil Parker bevæge sig 6,11 millioner km fra solens overflade. For at tilpasse sig dette ekstremt varme miljø vil detektoren have et kompositvarmeskjold, og kuplen vil modstå blænding fra solen. Varmeskjoldet kunne ikke have været lavet for 10 år siden.
Hvis du er en satellit på 1 kvadratmeter i kredsløb om Jorden, og solens energi er omkring 1350 watt for at nå dig, er Parker omkring 25 gange tættere på denne position, hvilket er omkring 850.000 watt varme pr. kvadratmeter. Hvis arealet tælles, skal Parkers solsonde modstå omkring 3 millioner watt energi. Detektorens varmeskjold er også kendt som Thermal Protection System (TPS), der består af to kulstofforstærkede kompositlag og et kulstofskum med en mellemliggende klemme på omkring 11,43 cm. Varmeskjoldet, der vender mod solen, har også en speciel hvid belægning for at reflektere solens energi så meget som muligt. Dette materiale er modstandsdygtigt over for 2.500 grader Fahrenheit (ca. 1371 ℃) og sikrer, at instrumentet fungerer ved omkring 30 ℃ (85 grader Fahrenheit).
"Hvis denne opgave blev udført i 60'erne til 70'erne, selv når den blev indsat i 80'erne, er det muligt at flyve med meget varmebestandige metaller," sagde Driesman. "Forskere vil bygge en metal-Jerdon med et meget højt smeltepunkt, men aldrig sende den til himlen, fordi metallet er for tungt. I modsætning til de fleste kommercielle kulfibre polymeriseres deres kulstof-kulstofstruktur ikke af hærdende harpikser, fordi hærdede harpikser fordamper nær solen som olie på varme vejbelægninger," sagde han. For at lave varmeskjoldet fylder NASA harpiksen med "hakket kulfiber", hærder derefter harpiksen, bager den i en ovn på 3.000 grader og gentager processen 4 til 5 gange. "Til sidst får du den kulfiber, der er viklet omkring dig. Den kulstof-kulstofstruktur, vi taler om, er rent kulstof, fri for harpikser og andre stoffer. For- og bagsiden af varmeskjoldet er lavet af denne kulstof-kulstofplade, som udover at være isoleret har en meget stærk mekanisk styrke." To lag kulstof-kulstofplader er tynde nok til at bøje og endda overlappe hinanden. Midt i et tolags kulstof-kulstofmateriale ligger et lag på ca. 11 cm kulstofskum, som nu generelt bruges i medicinalindustrien til at skabe alternative knogler. Sandwichdesignet understøtter hele strukturen - som bølgepap - som kun vejer ca. 73 kg for hele det 2,4 meter tykke varmeskjold.
Skum er også den vigtigste struktur for termisk skjoldisoleringsfunktion. Men 97% af kulboblen er luft, for yderligere at reducere vægten af rumsonder. Kulstoffet i sig selv er termisk ledende, og skumstrukturen betyder også, at der ikke er så meget varme at overføre. Bobler er ikke lette at teste, de er ekstremt sprøde. Men der er et andet problem. "Når de bliver varme, brænder de," sagde Abel. Afbrænding er ikke et stort problem i et vakuum, men den resterende luft i testen vil få boblerne til at brænde til trækul. Derfor brugte ingeniører fra National Oak Ridge Laboratory højtemperatur-plasmabuelamper til at teste varmeskjoldet på disse kulskumtyper med højtemperaturresistens. Den termiske isolering af disse kulskumtyper alene er ikke nok til at garantere, at detektorerne fungerer ved den krævede temperatur. Fordi der ikke er nogen luftafledning i rummet, er den eneste måde at aflede varme på at sprede lys og udsende varme i form af fotoner. Derfor er et andet beskyttende lag nødvendigt: et hvidt beskyttende lag bruges til at reflektere varme og lys.
Skematisk diagram over Parker Solar Detectors termiske skjoldstruktur
Med dette formål har Applied Physics Laboratory på Johns Hopkins University og Advanced Technology Laboratory på Whiting School of Engineering (Advanced Technology Laboratory på Johns Hopkins Universitys Whiting School Engineering) dannet et team af ekspertteams af superluksus termisk isolerende belægninger, der har forsket i højtemperaturkeramik, kemiske belægninger og plasmasprøjtebelægninger. Gennem yderligere testning valgte teamet i sidste ende det hvide beskyttelseslag baseret på aluminiumoxid. Men det beskyttende lag ville blive gråt i et miljø med en kulstofreaktion, så ingeniørerne tilføjede et lag wolfram i midten, tyndere end håret, og lagde det mellem varmeskjoldet og det hvide skjold for at forhindre interaktion mellem de to lag. De tilføjede også et nanodopingsmiddel for at gøre skjoldet hvidere og forhindre termisk udvidelse af aluminiumoxidpartiklerne. Dennis Nagle, chefforskningsingeniør ved Center for Systems Science and Engineering, sagde, at når man bruger keramik, foretrækkes normalt en stiv, porøs belægning, men materialet går i stykker, når det rammes med en hammer. Ved den temperatur, Parker står over for, går den glatte belægning i stykker som et stenslag på et vindue. Derfor kan selv porøse belægninger modstå dette ekstreme miljø. Når der opstår revner i porøse belægninger, stopper revnerne, når de når porerne. Belægningen består af flere grove, granulære lag – nok til at en gruppe keramiske partikler kan reflektere det manglende lys fra et andet lag.
Opslagstidspunkt: 15. august 2018