Pekinško vrijeme, 12. kolovoza u 15:31, detektor Sunca iz Historic Parka (Parker Solar Probe) u zračnoj bazi Cape Canaveral lansiran je s teškim raketama Delta 4, a detektor je lansiran s LC-37B. Nakon 43-minutnog leta, iako je tijekom tog razdoblja postojala sumnja na gubitak treće razine uzbudljivog trenutka, srećom, to je bio krajnji zamah promašaja. 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
Kako bi se postigao svjetski rekord u dosezanju najbliže točke na Suncu, ljudi moraju pronaći materijale koji mogu izdržati neviđene razine ultra visokih temperatura. Može se reći da ako nema sustava toplinske zaštite (TPS), nema ni Parkera. Prema planu, Parker će se udaljiti 4 milijuna milja od površine Sunca (6,11 milijuna km). Kako bi se prilagodio ovom izuzetno vrućem okruženju, detektor će nositi kompozitni toplinski štit, a kupola će izdržati odsjaj sunca. Toplinski štit nije mogao biti napravljen prije 10 godina.
Ako ste satelit od 1 četvornog metra u Zemljinoj orbiti, a sunčeva energija je oko 1350 vata da bi vas dosegla, Parker je oko 25 puta bliže od ove pozicije, što je oko 850 000 vata topline po četvornom metru. Ako se računa površina, Parkerova solarna sonda mora izdržati oko 3 milijuna vata energije. Toplinski štit detektora poznat je i kao sustav toplinske zaštite (TPS), a sastoji se od dva kompozitna sloja poboljšana ugljikom i ugljične pjene s međustezaljkom od oko 4,5 inča (11,43 cm). Toplinski štit okrenut prema Suncu također ima poseban bijeli premaz kako bi što više reflektirao energiju sunca. Ovaj materijal otporan je na 2500 stupnjeva Fahrenheita (oko 1371 ℃) i osigurava da instrument radi na oko 85 stupnjeva Fahrenheita (oko 30 ℃).
„Ako je ovaj zadatak bio u 60-ima do 70-ima, čak i kada se koristi u 80-ima, moguće je letjeti s metalima otpornim na visoke topline“, rekao je Driesman. „Znanstvenici će izgraditi metalni Jerdon s vrlo visokom točkom taljenja, ali ga nikada neće poslati u nebo, 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. Za izradu toplinskog štita, NASA puni smolu „sjeckanim karbonskim vlaknima“, zatim stvrdnjava smolu, peče je u pećnici na 3000 stupnjeva 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 stražnja strana toplinskog štita izrađene su od ove ugljik-ugljik ploče, koja, osim što je izolirana, ima vrlo jaku mehaničku čvrstoću.“ Dva sloja ugljik-ugljičnih ploča dovoljno su tanka da se mogu savijati, pa čak i preklapati. U sredini dvoslojnog ugljik-ugljičnog materijala nalazi se sloj ugljične pjene debljine oko 11 cm, koja se danas općenito 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 toplinske izolacije. No, 97% ugljičnog mjehurića je zrak, kako bi se dodatno smanjila težina svemirskih sondi. Sam ugljik je toplinski vodljiv, a struktura pjene također znači da se ne prenosi toliko topline. Mjehuriće nije lako testirati, izuzetno su krhki. Ali postoji još jedan problem. "Kad se zagriju, izgaraju." rekao je Abel. Izgaranje nije veliki problem u vakuumu, ali preostali zrak u testu uzrokovat će da se mjehurići sagore u ugljen. Stoga su inženjeri Nacionalnog laboratorija Oak Ridge pomoću visokotemperaturnih plazma lučnih lampi testirali toplinski štit ove ugljične pjene na visoku temperaturu. Sama toplinska izolacija ovih ugljičnih pjena nije dovoljna da jamči da će detektori raditi na potrebnoj temperaturi. Budući da u svemiru nema raspršivanja zraka, jedini način raspršivanja topline je raspršivanje svjetlosti i emitiranje topline u obliku fotona. Stoga je potreban još jedan zaštitni sloj: bijeli zaštitni sloj koristi se za odbijanje topline i svjetlosti.
Shematski dijagram strukture termalnog štita solarnog detektora Parker
U tu svrhu, Laboratorij za primijenjenu fiziku Sveučilišta Johns Hopkins i Laboratorij za naprednu tehnologiju Tehničkog fakulteta Whiting (Advanced Technology Laboratory in the Johns Hopkins's Whiting School Engineering) formirali su tim stručnih timova za super luksuzne toplinsko-izolacijske premaze, s timskim istraživanjem koje pokriva visokotemperaturnu keramiku, kemijske i plazma premaze. Daljnjim testiranjem, tim je na kraju odabrao bijeli sloj zaštite na bazi aluminijevog oksida. No, zaštitni sloj bi bio siv u okruženju visoke temperature s reakcijom ugljika, pa su inženjeri dodali sloj volframa u sredinu, tanji od kose, i nanijeli ga između toplinskog štita i bijelog štita kako bi spriječili interakciju između dva sloja. Također su dodali nano-dopirajuće sredstvo kako bi štitovi bili bjelji i spriječili toplinsko širenje čestica aluminijevog oksida. Dennis Nagle, glavni istraživački inženjer u Centru za sistemsku znanost 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 skupina keramičkih čestica reflektira svjetlost koja nedostaje iz drugog sloja.
Vrijeme objave: 15. kolovoza 2018.