O 12 de agosto ás 15:31, hora de Pequín, lanzouse o detector solar Historic Park Sun (sonda solar Parker) da base da Forza Aérea de Cabo Cañaveral, cun fragmento de lanzamento dos foguetes pesados Delta 4. Tras un voo de 43 minutos, aínda que durante ese período se sospeitou unha terceira perda de nivel, o momento emocionante foi case un accidente. O detector Parker separouse con éxito do foguete, puxo un pé no longo camiño cara ao sol e abriu así unha nova viaxe para a exploración humana do sol!
Detector solar
Sitio de lanzamento
Para crear un récord mundial para chegar ao punto máis próximo no sol, a xente ten que atopar materiais que poidan soportar niveis sen precedentes de temperaturas ultra altas. Pódese dicir que se non hai un sistema de protección térmica (TPS), non hai Parker. Segundo o plan, Parker entrará a 4 millóns de millas da superficie do sol (6,11 millóns de km). Para adaptarse a este ambiente extremadamente quente, o detector levará un escudo térmico composto, a cúpula resistirá o resplandor do sol. O escudo térmico non se podería ter fabricado hai 10 anos.
Se fores un satélite dun metro cadrado en órbita terrestre e a enerxía do sol é duns 1350 vatios para chegar a ti, pero Parker está unhas 25 veces máis preto desta posición, o que supón uns 850.000 vatios de calor por metro cadrado. Se se conta a área, a sonda solar de Parker debe soportar uns 3 millóns de vatios de enerxía. O escudo térmico do detector, tamén coñecido como sistema de protección térmica (TPS), consta de dúas capas compostas melloradas con carbono e unha escuma de carbono cunha abrazadera intermedia duns 4,5 polgadas (11,43 cm). O escudo térmico orientado cara ao Sol tamén ten un revestimento branco especial para reflectir a enerxía do sol tanto como sexa posible. Este material é resistente a 2.500 graos Fahrenheit (uns 1371 ℃) e garante que o instrumento funcione a uns 85 graos Fahrenheit (uns 30 ℃).
"Se esta tarefa se realizou nos anos 60 ou 70, mesmo cando se despregou nos anos 80, é posible facer voar metais altamente resistentes á calor", dixo Driesman. "Os científicos construirán un Jerdon metálico cun punto de fusión moi alto, pero nunca o enviarán ao ceo, porque o metal é demasiado pesado. A diferenza da maioría das fibras de carbono comerciais, a súa estrutura de carbono-carbono non se polimeriza mediante resinas endurecidas porque as resinas endurecidas evapóranse preto do sol como o aceite nas superficies quentes das estradas", dixo. Para fabricar o escudo térmico, a NASA enche a resina con "fibra de carbono picada", logo endurece a resina, cócea nun forno a 3.000 graos e repite o proceso de 4 a 5 veces. "Finalmente, obterás a fibra de carbono que te envolve. A estrutura de carbono-carbono da que estamos a falar é carbono puro, libre de resinas e outras substancias. Os lados dianteiro e traseiro do escudo térmico están feitos desta placa de carbono-carbono, que, ademais de estar illada, ten unha resistencia mecánica moi forte". Dúas capas de láminas de carbono-carbono son o suficientemente delgadas como para dobrarse e mesmo superpoñerse. No medio dun material de carbono-carbono de dúas capas, hai unha capa duns 11 cm de escuma de carbono, que agora se usa xeralmente na industria médica para crear ósos alternativos. O deseño tipo sándwich sostén toda a estrutura (como cartón ondulado) que pesa só 73 kg (160 libras) para todo o escudo térmico de 2,4 metros de grosor.
A escuma é tamén a estrutura máis importante da función de illamento do escudo térmico. Pero o 97 % da burbulla de carbono é aire, para reducir aínda máis o peso das sondas espaciais. O propio carbono é termocondutor e a estrutura da escuma tamén significa que non hai tanta calor que transmitir. As burbullas non son fáciles de probar, son extremadamente fráxiles. Pero hai outro problema. «Cando se quentan, quéimanse», dixo Abel. Queimar non é un gran problema no baleiro, pero o aire restante na proba fará que as burbullas se queimen e se convertan en carbón vexetal. Polo tanto, os enxeñeiros do Laboratorio Nacional de Oak Ridge usaron lámpadas de arco de plasma de alta temperatura para probar o escudo térmico destas escumas de carbono e a súa resistencia a altas temperaturas. O illamento térmico destas escumas de carbono por si só non é suficiente para garantir que os detectores funcionen á temperatura requirida. Debido a que non hai disipación de aire no espazo, a única forma de disipar a calor é dispersar a luz e emitir calor en forma de fotóns. Polo tanto, necesítase outra capa protectora: unha capa protectora branca que se usa para reflectir a calor e a luz.
Diagrama esquemático da estrutura do escudo térmico do detector solar Parker
Con este fin, o Laboratorio de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins e o Laboratorio de Tecnoloxía Avanzada da Escola de Enxeñaría Whiting (Laboratorio de Tecnoloxía Avanzada na Escola de Enxeñaría Whiting da Universidade Johns Hopkins) formaron un equipo de expertos en revestimentos illantes térmicos de superluxo, con investigación en equipo que abarca cerámica de alta temperatura, revestimentos químicos e de pulverización de plasma. Tras probas adicionais, o equipo finalmente escolleu a capa protectora branca baseada en alúmina. Pero a capa protectora volveríase gris nun ambiente de alta temperatura cunha reacción de carbono, polo que os enxeñeiros engadiron unha capa de tungsteno no medio, máis fina que o cabelo, e cubriuna entre o escudo térmico e o escudo branco para evitar a interacción entre as dúas capas. Tamén engaden un axente de nanodopaxe para facer os escudos máis brancos e evitar a expansión térmica das partículas de alúmina. Dennis Nagle, enxeñeiro xefe de investigación do Centro de Ciencia e Enxeñaría de Sistemas, dixo que normalmente, cando se usa cerámica, prefírese un revestimento ríxido e poroso, pero o material rómpese ao golpealo cun martelo. Á temperatura á que se enfronta Parker, o revestimento liso rómpese como unha xanela golpeada por unha pedra. Polo tanto, mesmo os revestimentos porosos poden soportar este ambiente extremo. Cando se producen gretas nos revestimentos porosos, as gretas detéñense cando chegan aos poros. O revestimento consta de varias capas granulares grosas, suficientes para permitir que un grupo de partículas cerámicas reflictan a luz que falta doutra capa.
Data de publicación: 15 de agosto de 2018