პეკინის დროით, 12 აგვისტოს, 15:31 საათზე, კეიპ კანავერალის საჰაერო ძალების ბაზაზე მდებარე ისტორიული პარკის მზის დეტექტორის (Parker Solar Probe) მიერ გაშვებულმა SLC-37b მძიმე რაკეტამ Delta 4-ის ფრთის ქვეშ გაისროლა. 43-წუთიანი ფრენის შემდეგ, მიუხედავად იმისა, რომ ამ პერიოდში მესამე დონის ამაღელვებელი მომენტის დაკარგვა იყო მოსალოდნელი, საბედნიეროდ, ეს იყო უკიდურესი ავარია, Parker-ის დეტექტორი წარმატებით გამოეყო რაკეტას, დადგა ფეხი მზისკენ მიმავალ გრძელ გზაზე და ამით დაიწყო მზის შესწავლის ახალი გზა ადამიანის მიერ!
მზის დეტექტორი
გაშვების ადგილი
მზის უახლოეს წერტილამდე მისასვლელად მსოფლიო რეკორდის შესაქმნელად, ადამიანებმა უნდა იპოვონ მასალები, რომლებიც გაუძლებენ ულტრამაღალი ტემპერატურის უპრეცედენტო დონეს. შეიძლება ითქვას, რომ თუ არ არსებობს თერმული დაცვის სისტემა (TPS), Parker-იც არ არსებობს. გეგმის თანახმად, Parker-ი მზის ზედაპირიდან 4 მილიონი მილის (6.11 მილიონი კმ) მანძილზე შევა. ამ უკიდურესად ცხელ გარემოსთან ადაპტაციისთვის, დეტექტორი კომპოზიტურ თბოფარს მიიღებს, გუმბათი კი მზის სხივებს გაუძლებს. თბოფარი 10 წლის წინ ვერ დამზადდებოდა.
თუ თქვენ დედამიწის ორბიტაზე 1 კვადრატული მეტრის ფართობის თანამგზავრი ხართ და მზის ენერგია დაახლოებით 1350 ვატია თქვენამდე მისასვლელად, მაგრამ პარკერი ამ პოზიციაზე დაახლოებით 25-ჯერ უფრო ახლოსაა, რაც კვადრატულ მეტრზე დაახლოებით 850,000 ვატი სითბოს უდრის. თუ ფართობიც ჩაითვლება, პარკერის მზის ზონდმა დაახლოებით 3 მილიონი ვატი ენერგია უნდა გაუძლოს. დეტექტორის თბოიზოლაცია ასევე ცნობილია, როგორც თერმული დაცვის სისტემა (TPS), რომელიც შედგება ნახშირბადით გამდიდრებული ორი კომპოზიტური ფენისა და ნახშირბადის ქაფისგან, რომლის შუალედური დამჭერი დაახლოებით 4.5 ინჩის (11.43 სმ) სიგრძისაა. მზისკენ მიმართულ თბოიზოლაციას ასევე აქვს სპეციალური თეთრი საფარი, რათა მზის ენერგია მაქსიმალურად აირეკლავს. ეს მასალა მდგრადია 2,500 გრადუსი ფარენჰეიტის (დაახლოებით 1371 ℃) მიმართ და უზრუნველყოფს, რომ ინსტრუმენტი იმუშაოს დაახლოებით 85 გრადუს ფარენჰეიტზე (დაახლოებით 30 ℃).
„თუ ეს ამოცანა 60-70-იან წლებში შესრულდებოდა, 80-იან წლებშიც კი განლაგების შემთხვევაში, შესაძლებელია მაღალი სითბოსადმი მდგრადი ლითონების ფრენა“, - თქვა დრისმანმა. „მეცნიერები ააგებენ ლითონის ჯერდონს ძალიან მაღალი დნობის წერტილით, მაგრამ არასდროს გაუშვებენ მას სამოთხეში, რადგან ლითონი ძალიან მძიმეა. „კომერციული ნახშირბადის ბოჭკოების უმეტესობისგან განსხვავებით, მათი ნახშირბად-ნახშირბადის სტრუქტურა არ არის პოლიმერიზებული გამკვრივებული ფისებით, რადგან გამკვრივებული ფისები მზის მახლობლად ორთქლდება, როგორც ზეთი ცხელ გზის ზედაპირზე“, - თქვა მან. თბოფარის დასამზადებლად, NASA ფისს ავსებს „დაჭრილი ნახშირბადის ბოჭკოთი“, შემდეგ ამკვრივებს ფისს, აცხობს 3000 გრადუსიან ღუმელში და პროცესს 4-5-ჯერ იმეორებს. „საბოლოოდ თქვენ მიიღებთ ნახშირბადის ბოჭკოს, რომელიც შემოგხვევათ. ნახშირბად-ნახშირბადის სტრუქტურა, რომელზეც ჩვენ ვსაუბრობთ, არის სუფთა ნახშირბადი, ფისებისა და სხვა ნივთიერებებისგან თავისუფალი. „თერმული ფარის წინა და უკანა მხარეები დამზადებულია ამ ნახშირბად-ნახშირბადის ფირფიტისგან, რომელიც, გარდა იმისა, რომ იზოლირებულია, აქვს ძალიან ძლიერი მექანიკური სიმტკიცე.“ ნახშირბად-ნახშირბადის ფურცლების 2 ფენა საკმარისად თხელია, რომ მოხრა და ერთმანეთზე გადაფარვაც კი შეძლოს. ორშრიანი ნახშირბად-ნახშირბადის მასალის შუაში, დაახლოებით 4.5 ინჩის სისქის ნახშირბადის ქაფის ფენაა, რომელიც ამჟამად ზოგადად გამოიყენება სამედიცინო ინდუსტრიაში ალტერნატიული ძვლების შესაქმნელად. სენდვიჩის დიზაინი მთელ სტრუქტურას - გოფრირებულ მუყაოს - უჭერს მხარს, რომელიც მთელი 8 ფუტის სისქის თბოიზოლაციისთვის მხოლოდ 160 ფუნტს (დაახლოებით 73 კგ) იწონის.
ქაფი ასევე წარმოადგენს თბოფარის იზოლაციის უმნიშვნელოვანეს სტრუქტურას. თუმცა, ნახშირბადის ბუშტის 97% ჰაერია, რაც კოსმოსური ზონდების წონის კიდევ უფრო შემცირებას უწყობს ხელს. თავად ნახშირბადი თბოგამტარია და ქაფის სტრუქტურა ასევე ნიშნავს, რომ დიდი რაოდენობით სითბო არ გადაიცემა. ბუშტების ტესტირება ადვილი არ არის, ისინი ძალიან მყიფეა. თუმცა, არსებობს კიდევ ერთი პრობლემა. „როდესაც ისინი ცხელდებიან, იწვის“, - თქვა აბელმა. ვაკუუმში წვა დიდი პრობლემა არ არის, მაგრამ ტესტის დროს დარჩენილი ჰაერი ბუშტების ნახშირად გადაქცევას გამოიწვევს. ამიტომ, ეროვნული ოუკ-რიჯის ლაბორატორიის ინჟინრებმა მაღალი ტემპერატურის პლაზმური რკალური ნათურებით შეამოწმეს ამ ნახშირბადის ქაფის მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობა. მხოლოდ ამ ნახშირბადის ქაფის თბოიზოლაცია არ არის საკმარისი იმის გარანტირებისთვის, რომ დეტექტორები საჭირო ტემპერატურაზე იმუშავებენ. რადგან კოსმოსში ჰაერის გაფრქვევა არ ხდება, სითბოს გაფანტვის ერთადერთი გზა სინათლის გაფანტვა და სითბოს გამოყოფა ფოტონების სახითაა. ამიტომ, საჭიროა კიდევ ერთი დამცავი ფენა: თეთრი დამცავი ფენა გამოიყენება სითბოს და სინათლის ასახვისთვის.
Parker-ის მზის დეტექტორის თერმული ფარის სტრუქტურის სქემატური დიაგრამა
ამ მიზნით, ჯონს ჰოპკინსის უნივერსიტეტის გამოყენებითი ფიზიკის ლაბორატორიამ და უაიტინგის საინჟინრო სკოლის მოწინავე ტექნოლოგიების ლაბორატორიამ (ჯონს ჰოპკინსის უნივერსიტეტის უაიტინგის საინჟინრო სკოლის მოწინავე ტექნოლოგიების ლაბორატორია) შექმნეს თბოიზოლაციის საფარის სუპერ ფუფუნების ექსპერტთა გუნდი, რომელიც მოიცავს მაღალი ტემპერატურის კერამიკის, ქიმიური და პლაზმური შესხურების საფარის ჯგუფურ კვლევას. შემდგომი ტესტირების შედეგად, გუნდმა საბოლოოდ აირჩია ალუმინის ბაზაზე დაფუძნებული დამცავი თეთრი ფენა. თუმცა, მაღალი ტემპერატურის გარემოში ნახშირბადის რეაქციის შედეგად დამცავი ფენა ნაცრისფერი იქნებოდა, ამიტომ ინჟინრებმა შუაში დაამატეს ვოლფრამის ფენა, თმაზე თხელი, და დაფარეს თბოფარსა და თეთრ ფარს შორის, რათა თავიდან აიცილონ ორ ფენას შორის ურთიერთქმედება. ისინი ასევე დაამატეს ნანო-დოპინგის აგენტი, რათა ფარები უფრო თეთრი გახადონ და თავიდან აიცილონ ალუმინის ნაწილაკების თერმული გაფართოება. სისტემების მეცნიერებისა და ინჟინერიის ცენტრის მთავარმა კვლევითმა ინჟინერმა დენის ნაგლმა განაცხადა, რომ კერამიკის გამოყენებისას, როგორც წესი, უპირატესობა ენიჭება ხისტ, ფოროვან საფარს, მაგრამ მასალა იშლება ჩაქუჩით დარტყმისას. იმ ტემპერატურაზე, რომელზეც პარკერი დგას, გლუვი საფარი იშლება ქვის დარტყმის ფანჯარასავით. ამგვარად, ფოროვან საფარებსაც კი შეუძლიათ ამ ექსტრემალურ გარემოს გაუძლონ. როდესაც ფოროვან საფარებში ბზარები წარმოიქმნება, ისინი ფორებამდე მიღწევისას წყდება. საფარი შედგება რამდენიმე უხეშად მარცვლოვანი ფენისგან - საკმარისი იმისათვის, რომ კერამიკული ნაწილაკების ჯგუფმა სხვა ფენიდან დაკარგული სინათლე ასახოს.
გამოქვეყნების დრო: 2018 წლის 15 აგვისტო