Rugpjūčio 12 d., 15.31 val., Pekino laiku, Kanaveralo kyšulio oro pajėgų bazėje esantis istorinio parko saulės detektorius („Parker Solar Probe“) slc-37b paleido „Delta 4“ sunkiąsias raketas. Po 43 minučių skrydžio, nors įtariamas trečiojo lygio praradimas jaudinančios akimirkos, laimei, buvo didžiausia nesėkmė, „Parker“ detektorius sėkmingai atsiskyrė nuo raketos, pradėjo ilgą kelią į saulę ir taip atvėrė naują žmonijos Saulės tyrinėjimo kelionę!
Saulės detektorius
Paleidimo vieta
Norint pasiekti pasaulio rekordą pasiekiant artimiausią Saulės tašką, žmonės turi rasti medžiagų, kurios atlaikytų precedento neturintį itin aukštą temperatūrą. Galima sakyti, kad jei nėra šiluminės apsaugos sistemos (TPS), nėra ir Parkerio. Pagal planą, Parkeris įskris 4 milijonų mylių atstumu nuo Saulės paviršiaus (6,11 milijono km). Kad prisitaikytų prie šios itin karštos aplinkos, detektorius turės sudėtinį šilumos skydą, o jo kupolas atlaikys saulės akinimą. Šilumos skydo nebūtų buvę galima pagaminti prieš 10 metų.
Jei esate 1 kvadratinio metro ploto palydovas, skriejantis aplink Žemę, ir Saulės energija jus pasiekia maždaug 1350 vatų, Parkerio zondas yra maždaug 25 kartus arčiau nei ši pozicija, kuri yra apie 850 000 vatų šilumos kvadratiniam metrui. Jei plotas būtų skaičiuojamas, Parkerio saulės zondas turėtų atlaikyti apie 3 milijonus vatų energijos. Detektoriaus šilumos skydas dar žinomas kaip terminės apsaugos sistema (TPS), kurią sudaro du anglies dioksidu sustiprinti kompoziciniai sluoksniai ir anglies putplastis su maždaug 4,5 colio (11,43 cm) tarpiniu spaustuku. Į Saulę nukreiptas šilumos skydas taip pat turi specialią baltą dangą, kuri kuo labiau atspindi Saulės energiją. Ši medžiaga yra atspari 2500 laipsnių Farenheito (apie 1371 ℃) temperatūrai ir užtikrina, kad prietaisas veiktų maždaug 85 laipsnių Farenheito (apie 30 ℃) temperatūroje.
„Jei ši užduotis būtų atlikta septintajame–septintajame dešimtmetyje, net ir dislokavus devintajame dešimtmetyje, galima skraidyti su karščiui atspariais metalais“, – sakė Driesmanas. „Mokslininkai sukonstruos metalinį Jerdoną su labai aukšta lydymosi temperatūra, bet niekada jo nepaskraidins į dangų, nes metalas yra per sunkus. Skirtingai nuo daugumos komercinių anglies pluoštų, jų anglies-anglies struktūra nėra polimerizuojama kietėjant dervoms, nes sukietėjusios dervos garuoja šalia saulės kaip aliejus ant karštų kelio paviršių“, – sakė jis. Norėdama pagaminti šilumos skydą, NASA užpildo dervą „susmulkintu anglies pluoštu“, tada ją sukietina, kepa 3000 laipsnių orkaitėje ir pakartoja procesą 4–5 kartus. „Galiausiai gausite jus apvyniotą anglies pluoštą. Anglies-anglies struktūra, apie kurią kalbame, yra gryna anglis, be dervų ir kitų medžiagų. „Šiluminio skydo priekinė ir galinė pusės pagamintos iš šios anglies-anglies plokštės, kuri, be izoliacijos, pasižymi labai dideliu mechaniniu stiprumu.“ Du anglies-anglies lakštų sluoksniai yra pakankamai ploni, kad galėtų sulinkti ir net persidengti. Dviejų anglies-anglies medžiagos sluoksnių viduryje yra maždaug 4,5 colio storio anglies putplasčio sluoksnis, kuris dabar dažniausiai naudojamas medicinos pramonėje alternatyviems kaulams kurti. Sumuštinio tipo konstrukcija laiko visą konstrukciją – panašų į gofruotą kartoną – kuri sveria vos 160 svarų (apie 73 kg), įskaitant visą 8 pėdų storio šilumos skydą.
Putplastis taip pat yra svarbiausia struktūra, atliekanti šiluminės izoliacijos funkciją. Tačiau 97 % anglies burbulo sudaro oras, siekiant dar labiau sumažinti kosminių zondų svorį. Pati anglis yra šilumai laidi, o putplasčio struktūra taip pat reiškia, kad nepraleidžiama tiek daug šilumos. Burbulus sunku išbandyti, jie yra itin trapūs. Tačiau yra ir kita problema. „Kai jie įkaista, jie dega“, – sakė Abelis. Degimas vakuume nėra didelė problema, tačiau bandymo metu likęs oras burbulus pavers anglimi. Todėl Nacionalinės Oak Ridge laboratorijos inžinieriai, naudodami aukštos temperatūros plazmos lanko lempas, išbandė šių anglies putplasčio šiluminės izoliacijos atsparumą aukštai temperatūrai. Vien šių anglies putplasčio šiluminės izoliacijos nepakanka, kad detektoriai veiktų reikiamoje temperatūroje. Kadangi kosmose nėra oro išsklaidymo, vienintelis būdas išsklaidyti šilumą yra išsklaidyti šviesą ir skleisti šilumą fotonų pavidalu. Todėl reikalingas dar vienas apsauginis sluoksnis: baltas apsauginis sluoksnis, naudojamas šilumai ir šviesai atspindėti.
„Parker“ saulės detektoriaus šiluminio skydo struktūros schema
Šiuo tikslu Johnso Hopkinso universiteto Taikomosios fizikos laboratorija ir Whitingo inžinerijos mokyklos Pažangiųjų technologijų laboratorija (Johnso Hopkinso universiteto Whitingo inžinerijos mokyklos Pažangiųjų technologijų laboratorija) subūrė prabangių termoizoliacinių dangų ekspertų komandą, kurios tyrimai apims aukštos temperatūros keramiką, cheminio ir plazminio purškimo dangas. Atlikusi tolesnius bandymus, komanda galiausiai pasirinko baltą apsauginį sluoksnį, pagamintą aliuminio oksido pagrindu. Tačiau aukštoje temperatūroje, reaguojant su anglimi, apsauginis sluoksnis taptų pilkas, todėl inžinieriai į vidurį pridėjo volframo sluoksnį, plonesnį už plauką, ir padengė jį tarp šilumos skydo ir balto skydo, kad būtų išvengta dviejų sluoksnių sąveikos. Jie taip pat pridėjo nanodalelių, kad skydai būtų baltesni ir būtų išvengta aliuminio oksido dalelių šiluminio plėtimosi. Sistemų mokslo ir inžinerijos centro vyriausiasis tyrimų inžinierius Dennisas Nagle'as teigė, kad paprastai naudojant keramiką pirmenybė teikiama standžiai, porėtai dangai, tačiau medžiaga lūžta, kai į ją smogiama plaktuku. Esant Parkerio įrangai, lygi danga lūžta kaip akmens smūgio langas. Todėl net porėtos dangos gali atlaikyti tokią ekstremalią aplinką. Kai porėtose dangose atsiranda įtrūkimų, jie nustoja veikti pasiekę poras. Danga susideda iš kelių stambių granuliuotų sluoksnių – pakankamai, kad keraminių dalelių grupė atspindėtų trūkstamą šviesą nuo kito sluoksnio.
Įrašo laikas: 2018 m. rugpjūčio 15 d.