Օգոստոսի 12-ին, Պեկինի ժամանակով, ժամը 15:31-ին, Քեյփ Քանավերալի ռազմաօդային բազայում գտնվող Historic Park Sun դետեկտորը (Parker Solar Probe) արձակեց slc-37b Delta 4 ծանր հրթիռը։ 43 րոպե տևած թռիչքից հետո, չնայած ենթադրաբար, երրորդ մակարդակի հուզիչ կորստին, բարեբախտաբար, դա վերջնական մոտիկից վրիպում էր, Parker դետեկտորը հաջողությամբ անջատվեց հրթիռից, ոտք դրեց դեպի Արեգակ տանող երկար ճանապարհին և այդպիսով բացեց Արեգակի մարդկային ուսումնասիրության նոր ճանապարհորդությունը։
Արևի դետեկտոր
Մեկնարկի վայր
Արեգակի ամենամոտ կետին հասնելու համաշխարհային ռեկորդ սահմանելու համար մարդիկ պետք է գտնեն նյութեր, որոնք կարող են դիմակայել աննախադեպ գերբարձր ջերմաստիճաններին: Կարելի է ասել, որ եթե ջերմային պաշտպանության համակարգ (TPS) չկա, ապա Parker-ը նույնպես գոյություն չունի: Ըստ ծրագրի՝ Parker-ը կմտնի Արեգակի մակերևույթից 4 միլիոն մղոն հեռավորության վրա (6.11 միլիոն կմ): Այս չափազանց շոգ միջավայրին հարմարվելու համար դետեկտորը կունենա կոմպոզիտային ջերմային վահան, գմբեթը կդիմանա արևի շողշողուն լույսին: Ջերմային վահանը չէր կարող պատրաստվել 10 տարի առաջ:
Եթե դուք Երկրի ուղեծրում գտնվող 1 քառակուսի մետր մակերեսով արբանյակ եք, և արևի էներգիան մոտ 1350 վատտ է ձեզ հասնելու համար, բայց Parker-ը մոտ 25 անգամ ավելի մոտ է այս դիրքին, ինչը կազմում է մոտ 850,000 վատտ ջերմություն մեկ քառակուսի մետրի համար: Եթե տարածքը հաշվարկվի, Parker-ի արևային զոնդը պետք է դիմանա մոտ 3 միլիոն վատտ էներգիայի: Դետեկտորի ջերմային վահանը հայտնի է նաև որպես ջերմային պաշտպանության համակարգ (TPS), որը բաղկացած է երկու ածխածնով հարստացված կոմպոզիտային շերտերից և ածխածնային փրփուրից՝ մոտ 4.5 դյույմ (11.43 սմ) միջանկյալ սեղմակով: Արևին ուղղված ջերմային վահանը նաև ունի հատուկ սպիտակ ծածկույթ՝ արևի էներգիան հնարավորինս շատ արտացոլելու համար: Այս նյութը դիմացկուն է 2,500 աստիճան Ֆարենհայտի (մոտ 1371 ℃) ջերմաստիճանին և ապահովում է, որ գործիքը աշխատի մոտ 85 աստիճան Ֆարենհայտի (մոտ 30 ℃) ջերմաստիճանում:
«Եթե այս խնդիրը լիներ 60-70-ական թվականներին, նույնիսկ 80-ականներին տեղակայվելիս հնարավոր է թռցնել բարձր ջերմակայուն մետաղներ», - ասաց Դրիսմանը: «Գիտնականները կկառուցեն մետաղական Ջերդոն՝ շատ բարձր հալման կետով, բայց երբեք այն չեն ուղարկի դրախտ, քանի որ մետաղը չափազանց ծանր է: «Ի տարբերություն առևտրային ածխածնային մանրաթելերի մեծ մասի, դրանց ածխածնային-ածխածնային կառուցվածքը չի պոլիմերացվում կարծրացնող խեժերով, քանի որ կարծրացված խեժերը գոլորշիանում են արևի մոտ, ինչպես յուղը տաք ճանապարհային մակերեսների վրա», - ասաց նա: Ջերմային վահանը պատրաստելու համար NASA-ն խեժը լցնում է «կտրատած ածխածնային մանրաթելով», այնուհետև կարծրացնում է խեժը, թխում այն 3000 աստիճան ջեռոցում և կրկնում գործընթացը 4-5 անգամ: «Ի վերջո, դուք կստանաք ածխածնային մանրաթել, որը փաթաթված է ձեզ շուրջը: Ածխածնային-ածխածնային կառուցվածքը, որի մասին մենք խոսում ենք, մաքուր ածխածնային է՝ առանց խեժերի և այլ նյութերի: «Ջերմային վահանի առջևի և հետևի կողմերը պատրաստված են այս ածխածնային-ածխածնային թիթեղից, որը, բացի մեկուսացված լինելուց, ունի նաև շատ ուժեղ մեխանիկական ամրություն»: Ածխածնային-ածխածնային թերթերի 2 շերտերը բավականաչափ բարակ են՝ ծռվելու և նույնիսկ միմյանց վրա համընկնելու համար: Երկշերտ ածխածնային-ածխածնային նյութի կենտրոնում՝ մոտ 4.5 դյույմ հաստությամբ ածխածնային փրփուրի շերտ, որն այժմ ընդհանուր առմամբ օգտագործվում է բժշկական արդյունաբերության մեջ՝ այլընտրանքային ոսկորներ ստեղծելու համար: Սենդվիչի դիզայնը հենարան է հանդիսանում ամբողջ կառուցվածքի՝ ալիքավոր ստվարաթղթի համար, որը կշռում է ընդամենը 160 ֆունտ (մոտ 73 կգ)՝ ամբողջ 8 ոտնաչափ հաստությամբ ջերմային վահանի համար:
Փրփուրը նաև ջերմային վահանի մեկուսացման ամենակարևոր կառուցվածքն է։ Սակայն ածխածնային պղպջակի 97%-ը օդ է՝ տիեզերական զոնդերի քաշը հետագայում նվազեցնելու համար։ Ածխածինն ինքնին ջերմահաղորդիչ է, և փրփրային կառուցվածքը նաև նշանակում է, որ այդքան շատ ջերմություն չի փոխանցվում։ Պղպջակները հեշտ չէ ստուգել, դրանք չափազանց փխրուն են։ Սակայն կա մեկ այլ խնդիր։ «Երբ դրանք տաքանում են, այրվում են», - ասաց Աբելը։ Վակուումում այրումը մեծ խնդիր չէ, բայց փորձարկման ընթացքում մնացած օդը կհանգեցնի պղպջակների այրվելուն՝ վերածվելով ածխի։ Հետևաբար, Ազգային Օուք Ռիջի լաբորատորիայի ինժեներները բարձր ջերմաստիճանի պլազմային աղեղային լամպերով ստուգել են այս ածխածնային փրփուրի բարձր ջերմաստիճանային դիմադրությունը։ Այս ածխածնային փրփուրների ջերմամեկուսացումը միայն բավարար չէ երաշխավորելու համար, որ դետեկտորները կաշխատեն անհրաժեշտ ջերմաստիճանում։ Քանի որ տիեզերքում օդի ցրում չկա, ջերմությունը ցրելու միակ միջոցը լույսը ցրելն ու ֆոտոնների տեսքով ջերմություն արձակելն է։ Հետևաբար, անհրաժեշտ է մեկ այլ պաշտպանիչ շերտ. սպիտակ պաշտպանիչ շերտն օգտագործվում է ջերմությունն ու լույսը արտացոլելու համար։
Parker Solar Detector-ի ջերմային վահանի կառուցվածքի սխեմատիկ դիագրամ
Այս նպատակով Ջոնս Հոփքինսի համալսարանի կիրառական ֆիզիկայի լաբորատորիան և Ուայթինգի ճարտարագիտական դպրոցի առաջադեմ տեխնոլոգիաների լաբորատորիան (Ջոնս Հոփքինսի համալսարանի Ուայթինգի ճարտարագիտական դպրոցի առաջադեմ տեխնոլոգիաների լաբորատորիա) ստեղծել են ջերմամեկուսիչ ծածկույթների գերշքեղ փորձագիտական խմբեր, որոնք հետազոտում են բարձր ջերմաստիճանային կերամիկայի, քիմիական և պլազմային ցողման ծածկույթները: Հետագա փորձարկումների միջոցով թիմը, ի վերջո, ընտրեց ալյումինի վրա հիմնված սպիտակ պաշտպանության շերտը: Սակայն բարձր ջերմաստիճանային միջավայրում պաշտպանիչ շերտը մոխրագույն կլիներ ածխածնային ռեակցիայի պատճառով, ուստի ինժեներները մեջտեղում ավելացրին վոլֆրամի շերտ, որն ավելի բարակ էր, քան մազերը, և ծածկեցին ջերմային վահանի և սպիտակ վահանի միջև՝ երկու շերտերի միջև փոխազդեցությունը կանխելու համար: Նրանք նաև ավելացնում են նանո-դոգացնող նյութ՝ վահաններն ավելի սպիտակ դարձնելու և ալյումինի մասնիկների ջերմային ընդարձակումը կանխելու համար: Համակարգային գիտության և ճարտարագիտության կենտրոնի գլխավոր հետազոտող-ինժեներ Դենիս Նագլն ասել է, որ կերամիկա օգտագործելիս սովորաբար նախընտրելի է կոշտ, ծակոտկեն ծածկույթ, բայց նյութը կոտրվում է մուրճով հարվածելիս: Այն ջերմաստիճանում, որին Փարքերը բախվում է, հարթ ծածկույթը կոտրվում է ինչպես քարի հարվածից պատուհանը: Հետևաբար, նույնիսկ ծակոտկեն ծածկույթները կարող են դիմակայել այս ծայրահեղ միջավայրին: Երբ ծակոտկեն ծածկույթներում ճաքեր են առաջանում, դրանք դադարում են, երբ հասնում են ծակոտիներին: Ծածկույթը բաղկացած է մի քանի խոշոր հատիկավոր շերտերից՝ բավարար, որպեսզի կերամիկական մասնիկների խումբը կարողանա արտացոլել մեկ այլ շերտից բացակայող լույսը:
Հրապարակման ժամանակը. Օգոստոսի 15-2018