12. ágúst, klukkan 15:31 að staðartíma í Peking, var sólarskynjarinn (Parker Solar Probe) frá Cape Canaveral flugherstöðinni, skotið á loft með Delta 4 þungum eldflaugum. Eftir 43 mínútna flug, þótt grunur léki um þriðja stigs slys, tókst sem betur fer að Parker skynjarinn losnaði frá eldflauginni, steig fæti á langa leið til sólarinnar og opnaði þannig nýja ferð mannkynsins til að kanna sólina!
Sólskynjari
Sjósetningarstaður
Til að slá heimsmet í að ná næsta stað í sólinni þurfa menn að finna efni sem þola fordæmalausa ofurháan hita. Segja má að ef ekkert hitavarnarkerfi (TPS) er til staðar, þá er enginn Parker. Samkvæmt áætluninni mun Parker fara inn í 4 milljónir mílna frá yfirborði sólarinnar (6,11 milljónir km). Til að aðlagast þessu afar heita umhverfi mun skynjarinn bera samsettan hitaskjöld og hvelfingin mun þola glampa frá sólinni. Hitaskjöldurinn hefði ekki verið hægt að smíða fyrir 10 árum.
Ef þú ert eins fermetra gervihnöttur á braut um jörðu og orka sólarinnar er um 1350 vött til að ná til þín, þá er Parker um 25 sinnum nær en þessi staða, sem er um 850.000 vött af hita á fermetra. Ef flatarmálið er talið verður sólarkönnunartæki Parkers að þola um 3 milljónir vötta af orku. Hitaskjöldur skynjarans er einnig þekktur sem Thermal Protection System (TPS), sem samanstendur af tveimur kolefnisbættu samsettum lögum og kolefnisfroðu með milliklemmu sem er um 4,5 tommur (11,43 cm). Hitaskjöldurinn sem snýr að sólinni er einnig með sérstaka hvíta húð til að endurkasta orku frá sólinni eins mikið og mögulegt er. Þetta efni þolir 2.500 gráður Fahrenheit (um 1371 ℃) og tryggir að tækið starfi við um 85 gráður Fahrenheit (um 30 ℃).
„Ef þetta verkefni væri framkvæmt á sjöunda til áttunda áratugnum, jafnvel þegar það er notað á níunda áratugnum, væri mögulegt að fljúga með mjög hitaþolnum málmum,“ sagði Driesman. „Vísindamenn munu smíða Jerdon úr málmi með mjög háu bræðslumarki, en aldrei senda það til himins, því málmurinn er of þungur. Ólíkt flestum koltrefjum sem fást í verslunum, þá er kolefnis-kolefnisbygging þeirra ekki fjölliðuð með herðandi plastefnum því herðandi plastefni gufa upp nálægt sólinni eins og olía á heitum vegyfirborðum,“ sagði hann. Til að búa til hitaskjöldinn fyllir NASA plastefnið með „söxuðum kolefnisþráðum“, herðir það síðan, bakar það í 3.000 gráðu heitum ofni og endurtekur ferlið 4 til 5 sinnum. Að lokum færðu kolefnisþráðinn sem er vafinn utan um þig. Kolefnis-kolefnisbyggingin sem við erum að tala um er hreint kolefni, laust við plastefni og önnur efni. Fram- og bakhlið hitaskjöldsins eru úr þessari kolefnis-kolefnisplötu, sem, auk þess að vera einangruð, hefur mjög sterkan vélrænan styrk.“ Tvö lög af kolefnis-kolefnisplötum eru nógu þunn til að beygja sig og jafnvel skarast. Í miðju tveggja laga kolefnis-kolefnis efnisins er um 4,5 tommu lag af kolefnisfroðu, sem nú er almennt notað í læknisfræði til að búa til önnur bein. Samlokuhönnunin styður við alla uppbygginguna - eins og bylgjupappa - sem vegur aðeins 160 pund (um 73 kg) fyrir allan 8 feta þykkan hitaskjöld.
Froða er einnig mikilvægasta uppbyggingin í einangrun varmaskildis. En 97% af kolefnisbólunum eru loft, til að draga enn frekar úr þyngd geimfaranna. Kolefnið sjálft er varmaleiðandi og froðuuppbyggingin þýðir einnig að það er ekki eins mikill hiti sem berst. Það er ekki auðvelt að prófa loftbólur, þær eru mjög brothættar. En það er annað vandamál. „Þegar þær hitna brenna þær,“ sagði Abel. Bruni er ekki stórt vandamál í lofttæmi, en loftið sem eftir er í prófuninni veldur því að loftbólurnar brenna í kol. Þess vegna notuðu verkfræðingar National Oak Ridge rannsóknarstofunnar háhitaplasmalampa til að prófa hitaskildi þessara kolefnisfroðu við háan hitaþol. Varmaeinangrun þessara kolefnisfroðu ein og sér er ekki nóg til að tryggja að skynjararnir virki við tilskilinn hita. Þar sem engin loftdreifing er í geimnum er eina leiðin til að dreifa hita að dreifa ljósi og gefa frá sér hita í formi ljóseinda. Þess vegna er þörf á öðru verndarlagi: hvítt verndarlag er notað til að endurkasta hita og ljósi.
Skýringarmynd af uppbyggingu varmahlífar Parker sólarskynjara
Í þessu skyni hafa Hagnýtt eðlisfræðirannsóknarstofa Johns Hopkins háskólans og Háþróaða tæknirannsóknarstofa Whiting verkfræðideildar (Advanced Technology Laboratory in Johns Hopkins University's Whiting School Engineering) myndað teymi sérfræðinga í einangrandi húðun sem hefur unnið að rannsóknum á háhita keramik, efna- og plasmaúðunarhúðun. Með frekari prófunum valdi teymið að lokum hvítt verndarlag byggt á áloxíði. En verndarlagið myndi grána í umhverfi með kolefnishvörfum, svo verkfræðingar bættu wolframlagi í miðjuna, þynnra en hárið, og húðuðu það á milli hitahlífarinnar og hvíta hlífarinnar til að koma í veg fyrir víxlverkun milli laganna tveggja. Þeir bættu einnig við nanó-dópunarefni til að gera hlífarnar hvítari og koma í veg fyrir varmaþenslu áloxíðagnanna. Dennis Nagle, aðalrannsóknarverkfræðingur við Center for Systems Science and Engineering, sagði að venjulega þegar keramik er notað sé stíft, porous húðun æskilegri, en efnið brotnar þegar það er höggvið með hamri. Við hitastigið sem Parker stendur frammi fyrir brotnar slétta húðin eins og steinn þegar gluggi er höggvið. Þess vegna geta jafnvel porous húðanir þolað þetta öfgakennda umhverfi. Þegar sprungur myndast í porous húðun stöðvast sprungurnar þegar þær ná til svitaholanna. Húðunin samanstendur af nokkrum grófum kornlaga lögum - nægilega til að leyfa hópi keramikagna að endurkasta týndu ljósi frá öðru lagi.
Birtingartími: 15. ágúst 2018