Pekingi aja järgi 12. augustil kell 15.31 startis Cape Canaverali õhujõudude baasis asuv Historic Parki päikesedetektor (Parker Solar Probe) slc-37b, mille käigus lasti teele Delta 4 rasket raketti. Pärast 43-minutilist lendu, kuigi kahtlustati kolmanda taseme kaotust põneva hetke puhul, mis õnneks oli peaaegu õnnetus, eraldus Parkeri detektor edukalt raketist, astus pikale teele päikese poole ja avas sellega uue teekonna inimkonna päikeseuurimisse!
Päikesedetektor
Käivituskoht
Päikesele lähima punktini jõudmise maailmarekordi püstitamiseks peavad inimesed leidma materjalid, mis taluvad enneolematuid ülikõrgeid temperatuure. Võib öelda, et kui puudub termiline kaitsesüsteem (TPS), siis pole ka Parkerit. Plaani kohaselt siseneb Parker Päikese pinnast 4 miljoni miili (6,11 miljoni km) kaugusele. Selle äärmiselt kuuma keskkonnaga kohanemiseks kannab detektor komposiitmaterjalist kuumakaitsekilpi, mille kuppel peab vastu päikese pimestamisele. Kuumakaitsekilpi poleks olnud võimalik valmistada 10 aastat tagasi.
Kui oled Maa orbiidil tiirlev 1-ruutmeetrine satelliit ja päikeseenergia on umbes 1350 vatti, et sind jõuda, aga Parker on sellest positsioonist umbes 25 korda lähemal, mis on umbes 850 000 vatti soojust ruutmeetri kohta, siis kui pindala arvestada, peab Parkeri päikesesond vastu pidama umbes 3 miljonile vatile energiale. Detektori kuumakilpi tuntakse ka kui termilise kaitse süsteemi (TPS), mis koosneb kahest süsinikuga rikastatud komposiitkihist ja süsinikvahust, mille vaheklamber on umbes 4,5 tolli (11,43 cm). Päikese poole suunatud kuumakilbil on ka spetsiaalne valge kate, mis peegeldab päikeseenergiat võimalikult palju. See materjal on vastupidav temperatuurile 2500 kraadi Fahrenheiti (umbes 1371 ℃) ja tagab, et seade töötab temperatuuril umbes 85 kraadi Fahrenheiti (umbes 30 ℃).
„Kui see ülesanne oleks olnud 60ndatel–70ndatel, siis isegi 80ndatel kasutusele võttes on võimalik lennata kõrge kuumuskindlusega metallidega,“ ütles Driesman. „Teadlased ehitavad küll väga kõrge sulamistemperatuuriga metallist Jerdoni, kuid ei saada seda kunagi taevasse, sest metall on liiga raske.“ „Erinevalt enamikust kaubanduslikest süsinikkiududest ei polümeriseeru nende süsinik-süsinik struktuur vaikude kõvenemise teel, sest kõvenenud vaigud aurustuvad päikese lähedal nagu õli kuumal teekattel,“ ütles ta. Soojuskilbi valmistamiseks täidab NASA vaigu „tükeldatud süsinikkiuga“, seejärel kõvendab vaiku, küpsetab seda 3000-kraadises ahjus ja kordab protsessi 4–5 korda. „Lõpuks saate süsinikkiu, mis on teie ümber mähitud. Süsinik-süsinikstruktuur, millest me räägime, on puhas süsinik, vaba vaikudest ja muudest ainetest.“ „Soojuskilbi esi- ja tagakülg on valmistatud sellest süsinik-süsinikplaadist, millel lisaks isolatsioonile on ka väga tugev mehaaniline tugevus.“ Kaks süsinik-süsiniklehtede kihti on piisavalt õhukesed, et painduda ja isegi kattuda. Kahekihilise süsinik-süsinikmaterjali keskel on umbes 4,5-tolline süsinikvahtkiht, mida nüüd meditsiinitööstuses üldiselt kasutatakse alternatiivsete luude loomiseks. Võileivakujundus toetab kogu konstruktsiooni – nagu lainepapp –, mis kaalub kogu 8-jala paksuse kuumakilbi kohta vaid 160 naela (umbes 160 kg).
Vaht on ka kõige olulisem soojusisolatsiooni funktsioon. Kuid 97% süsinikmullist on õhk, mis aitab kosmosesondide kaalu veelgi vähendada. Süsinik ise on soojusjuhtiv ja vahtstruktuur tähendab ka seda, et soojust ei kanta nii palju edasi. Mulle pole lihtne testida, nad on äärmiselt haprad. Kuid on veel üks probleem. "Kui nad kuumenevad, siis nad põlevad," ütles Abel. "Põlemine vaakumis ei ole suur probleem, kuid katses järelejäänud õhk põhjustab mullide kõrbemise söeks." Seetõttu testisid National Oak Ridge'i labori insenerid nende süsinikvahtude kuumakilpide vastupidavust kõrge temperatuuriga plasmakaarlampidega. Ainult nende süsinikvahtude soojusisolatsioonist ei piisa, et tagada detektorite töötamine nõutaval temperatuuril. Kuna kosmoses ei haju õhku, on ainus viis soojuse hajutamiseks valguse hajutamine ja soojuse eraldamine footonite kujul. Seetõttu on vaja veel ühte kaitsekihti: valget kaitsekihti kasutatakse soojuse ja valguse peegeldamiseks.
Parkeri päikesedetektori termokilbi struktuuri skeem
Sel eesmärgil on Johns Hopkinsi ülikooli rakendusfüüsika labor ja Whitingi insenerikooli täiustatud tehnoloogia labor (Johns Hopkinsi ülikooli Whitingi insenerikooli täiustatud tehnoloogia labor) moodustanud luksuslike soojusisolatsioonikatete ekspertide meeskonna, mille uurimistöö hõlmab kõrgtemperatuurilisi keraamika-, keemilise ja plasmapihustamise katteid. Edasiste testide abil valis meeskond lõpuks alumiiniumoksiidil põhineva valge kaitsekihi. Kuid kaitsekiht muutuks kõrge temperatuuriga keskkonnas süsiniku reaktsiooni tõttu halliks, seega lisasid insenerid kuumakilbi ja valge kilbi vahele keskele volframikihi, mis oli õhem kui juuksekarv, et vältida kahe kihi vahelist interaktsiooni. Samuti lisasid nad nano-dopeeriva aine, et muuta kilbid valgemaks ja vältida alumiiniumoksiidi osakeste soojuspaisumist. Süsteemiteaduse ja -tehnika keskuse juhtivteadur Dennis Nagle ütles, et tavaliselt eelistatakse keraamika kasutamisel jäika, poorset katet, kuid materjal puruneb haamriga löögil. Parkeri materjali temperatuuril puruneb sile kate nagu kiviga löödud aken. Seetõttu taluvad isegi poorsed katted seda äärmuslikku keskkonda. Kui poorsetesse katetesse tekivad praod, siis need peatuvad poorideni jõudes. Kate koosneb mitmest jämedateralisest kihist – piisavalt, et keraamiliste osakeste rühm suudaks teiselt kihilt puuduvat valgust peegeldada.
Postituse aeg: 15. august 2018