Waktu Beijing 12 Agustus 3:31 PM, Detektor Matahari Taman Bersejarah (Parker Solar Probe) di Pangkalan Angkatan Udara Cape Canaveral slc-37b diluncurkan oleh roket berat Delta 4. Setelah penerbangan selama 43 menit, meskipun periode tersebut mengalami kehilangan tingkat ketiga yang diduga sebagai momen yang mendebarkan, untungnya adalah yang paling dekat, detektor Parker berhasil dipisahkan dari roket, menginjakkan kaki di jalan panjang menuju matahari, dan dengan demikian membuka perjalanan baru eksplorasi manusia terhadap matahari!
Detektor Matahari
Situs peluncuran
Untuk menciptakan rekor dunia untuk mencapai titik terdekat di bawah sinar matahari, orang harus menemukan bahan yang dapat menahan suhu sangat tinggi yang belum pernah terjadi sebelumnya. Dapat dikatakan bahwa jika tidak ada sistem perlindungan termal (TPS), tidak ada Parker. Menurut rencana, Parker akan memasuki 4 juta mil dari permukaan matahari (6,11 juta km). Untuk beradaptasi dengan lingkungan yang sangat panas ini, detektor akan membawa pelindung panas komposit, kubah akan menahan silau dari matahari. Pelindung panas tidak mungkin dibuat 10 tahun yang lalu.
Jika Anda adalah satelit berukuran 1 meter persegi di orbit Bumi, dan energi matahari sekitar 1350 watt untuk mencapai Anda, tetapi Parker sekitar 25 kali lebih dekat dari posisi ini, yaitu sekitar 850.000 watt panas per meter persegi. Jika area tersebut dihitung, wahana surya Parker harus menahan sekitar 3 juta watt energi. Pelindung panas detektor juga dikenal sebagai sistem Perlindungan Termal (TPS), yang terdiri dari dua lapisan komposit yang ditingkatkan karbon dan busa karbon dengan penjepit antara sekitar 4,5 inci (11,43 cm). Pelindung panas yang menghadap Matahari juga memiliki lapisan putih khusus untuk memantulkan energi dari matahari sebanyak mungkin. Bahan ini tahan terhadap 2.500 derajat Fahrenheit (sekitar 1371 ℃) dan memastikan bahwa instrumen beroperasi pada sekitar 85 derajat Fahrenheit (sekitar 30 ℃).
"Jika tugas ini dilakukan pada tahun 60-an hingga 70-an, bahkan ketika diterapkan pada tahun 80-an, logam yang sangat tahan panas dapat diterbangkan," kata Driesman. "Ilmuwan akan membangun Jerdon logam dengan titik leleh yang sangat tinggi, tetapi tidak akan pernah mengirimkannya ke surga, karena logamnya terlalu berat. "Tidak seperti kebanyakan serat karbon komersial, struktur karbon-karbonnya tidak dipolimerisasi oleh resin yang mengeras karena resin yang mengeras menguap di dekat matahari seperti minyak di permukaan jalan yang panas," katanya. Untuk membuat pelindung panas, NASA mengisi resin dengan "serat karbon cincang", kemudian mengeraskan resin, memanggangnya dalam oven bersuhu 3.000 derajat, dan mengulangi proses tersebut 4 hingga 5 kali. "Akhirnya Anda akan mendapatkan serat karbon yang melilit Anda. Struktur karbon-karbon yang kita bicarakan adalah karbon murni, bebas dari resin dan zat lainnya. "Sisi depan dan belakang pelindung termal terbuat dari pelat karbon-karbon ini, yang selain terisolasi, memiliki kekuatan mekanis yang sangat kuat." 2 lapisan lembaran karbon-karbon cukup tipis untuk ditekuk dan bahkan saling tumpang tindih. Di tengah bahan karbon-karbon dua lapis, terdapat lapisan busa karbon sekitar 4,5 inci, yang sekarang umumnya digunakan dalam industri medis untuk membuat tulang alternatif. Desain sandwich menopang seluruh struktur—seperti karton bergelombang—yang beratnya hanya 160 pon (sekitar 73 kg) untuk seluruh pelindung panas setebal 8 kaki.
Busa juga merupakan struktur terpenting dari fungsi insulasi pelindung termal. Namun, 97% gelembung karbon adalah udara, untuk lebih mengurangi berat wahana antariksa. Karbon itu sendiri bersifat konduktif secara termal, dan struktur busa juga berarti tidak banyak panas yang harus disalurkan. Gelembung tidak mudah diuji, gelembung sangat rapuh. Namun, ada masalah lain. "Saat menjadi panas, gelembung akan terbakar," kata Abel. Pembakaran bukanlah masalah besar dalam ruang hampa, tetapi udara yang tersisa dalam pengujian akan menyebabkan gelembung hangus menjadi arang. Oleh karena itu, para insinyur Laboratorium Oak Ridge Nasional menggunakan lampu busur plasma suhu tinggi untuk menguji pelindung panas busa karbon ini yang tahan suhu tinggi. Isolasi termal busa karbon ini saja tidak cukup untuk menjamin bahwa detektor akan bekerja pada suhu yang dibutuhkan. Karena tidak ada pembuangan udara di luar angkasa, satu-satunya cara untuk menghilangkan panas adalah dengan menyebarkan cahaya dan memancarkan panas dalam bentuk foton. Oleh karena itu, diperlukan lapisan pelindung lain: lapisan pelindung putih digunakan untuk memantulkan panas dan cahaya.
Diagram skematik struktur pelindung termal Parker Solar Detector
Untuk tujuan ini, Laboratorium Fisika Terapan di Universitas Johns Hopkins dan Laboratorium Teknologi Lanjutan di Sekolah Teknik Whiting (Laboratorium Teknologi Lanjutan di Sekolah Teknik Whiting Universitas Johns Hopkins) telah membentuk tim ahli pelapis isolasi termal super mewah, dengan cakupan penelitian tim keramik suhu tinggi, pelapis penyemprotan kimia dan plasma. Melalui pengujian lebih lanjut, tim akhirnya memilih lapisan pelindung putih berbasis alumina. Namun lapisan pelindung akan berwarna abu-abu di lingkungan suhu tinggi dengan reaksi karbon, sehingga para insinyur menambahkan lapisan tungsten di bagian tengah, lebih tipis dari rambut, dan melapisi di antara pelindung panas dan pelindung putih untuk mencegah interaksi antara kedua lapisan. Mereka juga menambahkan agen nano-doping untuk membuat pelindung lebih putih dan mencegah pemuaian termal partikel alumina. Dennis Nagle, kepala insinyur penelitian di Pusat Sains dan Teknik Sistem, mengatakan bahwa biasanya saat menggunakan keramik, lapisan yang kaku dan berpori lebih disukai, tetapi materialnya pecah saat dipukul dengan palu. Pada suhu yang dihadapi Parker, lapisan halus tersebut pecah seperti jendela yang dihantam batu. Oleh karena itu, lapisan berpori pun dapat bertahan dalam lingkungan ekstrem ini. Ketika retakan terjadi pada lapisan berpori, retakan tersebut berhenti saat mencapai pori-pori. Lapisan tersebut terdiri dari beberapa lapisan granular kasar yang cukup untuk memungkinkan sekelompok partikel keramik memantulkan cahaya yang hilang dari lapisan lain.
Waktu posting: 15-Agu-2018