Pekingin aikaa 12. elokuuta kello 15.31 Historic Parkin aurinkodetektori (Parker Solar Probe) Cape Canaveralin lentotukikohdassa laukaisi slc-37b:n Delta 4 -raskaiden rakettien avulla. 43 minuutin lennon jälkeen, vaikka lennon aikana koettiin kolmannen tason epäilty menetyksen jännittävä hetki, onneksi on olemassa äärimmäiset läheltä piti -tilanteet, Parkerin ilmaisin irtosi onnistuneesti raketista, asetti jalansijan pitkällä tiellä kohti aurinkoa ja avasi siten uuden matkan ihmisen auringon tutkimiseen!
Aurinkoilmaisin
Käynnistyspaikka
Jotta lähimpään auringon pisteeseen päästäisiin maailmanennätyksen avulla, ihmisten on löydettävä materiaaleja, jotka kestävät ennennäkemättömän korkeita lämpötiloja. Voidaan sanoa, että jos ei ole lämpösuojausjärjestelmää (TPS), ei ole Parkeria. Suunnitelman mukaan Parker lentäisi 6,11 miljoonan kilometrin päähän auringon pinnasta. Sopeutuakseen tähän erittäin kuumaan ympäristöön ilmaisimessa on komposiittinen lämpösuoja, jonka kupu kestää auringon häikäisyä. Lämpösuojaa ei olisi voitu valmistaa 10 vuotta sitten.
Jos olet Maan kiertoradalla oleva yhden neliömetrin satelliitti ja auringon energia on noin 1350 wattia tavoittaaksesi sinut, Parker on noin 25 kertaa lähempänä tätä sijaintia, joka on noin 850 000 wattia lämpöä neliömetriä kohden. Jos pinta-ala lasketaan, Parkerin aurinkoluotaimen on kestettävä noin 3 miljoonaa wattia energiaa. Ilmaisimen lämpösuoja tunnetaan myös nimellä Thermal Protection System (TPS), ja se koostuu kahdesta hiilivahvisteisesta komposiittikerroksesta ja hiilivaahdosta, jonka välissä on noin 4,5 tuuman (11,43 cm) puristin. Aurinkoon päin olevassa lämpösuojassa on myös erityinen valkoinen pinnoite, joka heijastaa auringon energiaa mahdollisimman paljon. Tämä materiaali kestää 2 500 Fahrenheit-astetta (noin 1371 ℃) ja varmistaa, että laite toimii noin 85 Fahrenheit-asteessa (noin 85 Fahrenheit-asteessa (noin 30 ℃).
"Jos tämä tehtävä oli 60-70-luvuilla, jopa 80-luvulla käytettynä on mahdollista lentää korkean lämmönkestävien metallien kanssa", Driesman sanoi. "Tiedemiehet rakentavat metallisen Jerdonin, jolla on erittäin korkea sulamispiste, mutta eivät koskaan lähetä sitä taivaaseen, koska metalli on liian raskasta. Toisin kuin useimmat kaupalliset hiilikuidut, niiden hiili-hiilirakenne ei polymeroidu kovettuneilla hartseilla, koska kovettuneet hartsit haihtuvat auringon lähellä kuin öljy kuumilla tiepinnoilla", hän sanoi. Lämpösuojan valmistamiseksi NASA täyttää hartsin "silputuilla hiilikuiduilla", kovettaa sitten hartsin, paistaa sen 3 000 asteen uunissa ja toistaa prosessin 4–5 kertaa. "Lopulta saat hiilikuidun, joka on kiedottu ympärillesi. Puhumme hiili-hiilirakenteesta, joka on puhdasta hiiltä, vapaa hartseista ja muista aineista. Lämpösuojan etu- ja takapuolet on valmistettu tästä hiili-hiililevystä, jolla on eristyksen lisäksi erittäin vahva mekaaninen lujuus." Kaksi kerrosta hiili-hiili-arkkeja ovat riittävän ohuita taipumaan ja jopa menemään päällekkäin. Kaksikerroksisen hiili-hiilimateriaalin keskellä on noin 11 cm paksu kerros hiilivaahtoa, jota nykyään käytetään yleisesti lääketieteessä vaihtoehtoisten luiden luomiseen. Voileipärakenne tukee koko rakennetta – kuten aaltopahvia – joka painaa vain 73 kg koko 2,4 metriä paksun lämpökilven osalta.
Vaahto on myös tärkein lämpösuojan eristystoimintoa suorittava rakenne. Mutta 97 % hiilikuplasta on ilmaa, mikä vähentää avaruusluotainten painoa entisestään. Hiili itsessään on lämpöä johtavaa, ja vaahtorakenne tarkoittaa myös sitä, että lämpöä ei siirry niin paljon. Kuplia ei ole helppo testata, ne ovat erittäin hauraita. Mutta on olemassa toinenkin ongelma. "Kun ne kuumenevat, ne palavat", Abel sanoi. Palaminen ei ole suuri ongelma tyhjiössä, mutta jäljelle jäänyt ilma kokeessa saa kuplat palamaan hiileksi. Siksi National Oak Ridge Laboratoryn insinöörit testasivat näiden hiilivaahtomuovien lämpösuojaa korkeiden lämpötilojen kestävyydessä korkean lämpötilan plasmakaarilamppujen avulla. Pelkkä näiden hiilivaahtojen lämpöeristys ei riitä takaamaan, että ilmaisimet toimivat vaaditussa lämpötilassa. Koska avaruudessa ei ole ilman haihtumista, ainoa tapa haihduttaa lämpöä on sirottaa valoa ja säteillä lämpöä fotonien muodossa. Siksi tarvitaan toinen suojakerros: valkoinen suojakerros heijastamaan lämpöä ja valoa.
Parkerin aurinkodetektorin lämpösuojarakenteen kaaviokuva
Tätä varten Johns Hopkinsin yliopiston sovelletun fysiikan laboratorio ja Whiting School of Engineeringin edistyneen teknologian laboratorio (Johns Hopkinsin yliopiston Whiting School of Engineeringin edistyneen teknologian laboratorio) ovat muodostaneet asiantuntijatiimin, joka koostuu ylellisistä lämpöeristepinnoitteista. Tiimin tutkimusalueina ovat korkean lämpötilan keramiikka, kemialliset ja plasmaruiskutuspinnoitteet. Lisäkokeiden perusteella tiimi valitsi lopulta valkoisen alumiinioksidipohjaisen suojakerroksen. Suojakerros kuitenkin harmaantuisi korkeassa lämpötilassa hiilireaktion vuoksi, joten insinöörit lisäsivät keskelle volframikerroksen, joka oli ohuempi kuin hius, ja päällysti sen lämpösuojan ja valkoisen suojan väliin estääkseen kahden kerroksen välisen vuorovaikutuksen. He lisäsivät myös nanodopingainetta, joka teki suojasta valkoisemman ja esti alumiinioksidihiukkasten lämpölaajenemisen. Systeemitieteen ja -tekniikan keskuksen tutkimusinsinööri Dennis Nagle kertoi, että yleensä keramiikkaa käytettäessä suositaan jäykkää, huokoista pinnoitetta, mutta materiaali rikkoutuu vasaralla lyötäessä. Parkerin kohtaamassa lämpötilassa sileä pinnoite rikkoutuu kuin kiven osuma ikkuna. Siksi jopa huokoiset pinnoitteet kestävät tätä äärimmäistä ympäristöä. Kun huokoisiin pinnoitteisiin syntyy halkeamia, ne pysähtyvät saavutettuaan huokoset. Pinnoite koostuu useista karkeista rakeisista kerroksista – riittävästi, jotta ryhmä keraamisia hiukkasia voi heijastaa puuttuvan valon toisesta kerroksesta.
Julkaisun aika: 15. elokuuta 2018