നാസയുടെ ഇതിഹാസ വിക്ഷേപണ ദൗത്യത്തിന് കാർബൺ ഫൈബർ ഉത്തേജനം നൽകുന്നു

ബീജിംഗ് സമയം ഓഗസ്റ്റ് 12 3:31 PM, കേപ് കാനവറൽ എയർഫോഴ്‌സ് ബേസിലെ ഹിസ്റ്റോറിക് പാർക്ക് സൺ ഡിറ്റക്ടർ (പാർക്കർ സോളാർ പ്രോബ്) ഡെൽറ്റ 4 ഹെവി റോക്കറ്റുകൾ slc-37b വിക്ഷേപിച്ചു. 43 മിനിറ്റ് പറക്കലിനുശേഷം, ആവേശകരമായ നിമിഷത്തിന്റെ മൂന്നാം ലെവൽ സംശയാസ്പദമായ നഷ്ടം അനുഭവപ്പെട്ടെങ്കിലും, ഭാഗ്യവശാൽ ആത്യന്തികമായി അടുത്ത് തന്നെ പിഴച്ചു, പാർക്കർ ഡിറ്റക്ടർ റോക്കറ്റിൽ നിന്ന് വിജയകരമായി വേർപെട്ടു, സൂര്യനിലേക്കുള്ള നീണ്ട പാതയിൽ കാലുകുത്തി, അങ്ങനെ സൂര്യനെക്കുറിച്ചുള്ള മനുഷ്യന്റെ പര്യവേക്ഷണത്തിന്റെ പുതിയ യാത്ര തുറന്നു!

സൺ ഡിറ്റക്ടർ

വിക്ഷേപണ സ്ഥലം

സൂര്യനിൽ നിന്ന് ഏറ്റവും അടുത്തുള്ള സ്ഥലത്ത് എത്താൻ ലോക റെക്കോർഡ് സൃഷ്ടിക്കണമെങ്കിൽ, അഭൂതപൂർവമായ ഉയർന്ന താപനിലയെ നേരിടാൻ കഴിയുന്ന വസ്തുക്കൾ ആളുകൾ കണ്ടെത്തേണ്ടതുണ്ട്. താപ സംരക്ഷണ സംവിധാനം (TPS) ഇല്ലെങ്കിൽ പാർക്കർ ഇല്ലെന്ന് പറയാം. പദ്ധതി പ്രകാരം, പാർക്കർ സൂര്യന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് 4 ദശലക്ഷം മൈൽ (6.11 ദശലക്ഷം കിലോമീറ്റർ) അകത്തേക്ക് പ്രവേശിക്കും. ഈ വളരെ ചൂടുള്ള അന്തരീക്ഷവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നതിന്, ഡിറ്റക്ടർ ഒരു സംയോജിത താപ കവചം വഹിക്കും, സൂര്യനിൽ നിന്നുള്ള തിളക്കത്തെ താഴികക്കുടം ചെറുക്കും. 10 വർഷം മുമ്പ് താപ കവചം നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയുമായിരുന്നില്ല.

ഭൂമിയുടെ ഭ്രമണപഥത്തിൽ ഒരു ചതുരശ്ര മീറ്റർ വിസ്തീർണ്ണമുള്ള ഒരു ഉപഗ്രഹമാണെങ്കിൽ, സൂര്യന്റെ ഊർജ്ജം നിങ്ങളിലേക്ക് എത്താൻ ഏകദേശം 1350 വാട്ട് ആണെങ്കിൽ, പാർക്കർ ഈ സ്ഥാനത്തിന്റെ ഏകദേശം 25 മടങ്ങ് അടുത്താണ്, അതായത് ഒരു ചതുരശ്ര മീറ്ററിന് ഏകദേശം 850,000 വാട്ട് താപം. വിസ്തീർണ്ണം കണക്കാക്കിയാൽ, പാർക്കറിന്റെ സോളാർ പ്രോബ് ഏകദേശം 3 ദശലക്ഷം വാട്ട് ഊർജ്ജത്തെ ചെറുക്കണം. ഡിറ്റക്ടറിന്റെ താപ കവചം തെർമൽ പ്രൊട്ടക്ഷൻ സിസ്റ്റം (TPS) എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു, ഇതിൽ രണ്ട് കാർബൺ-മെച്ചപ്പെടുത്തിയ സംയുക്ത പാളികളും ഏകദേശം 4.5 ഇഞ്ച് (11.43cm) ഇന്റർമീഡിയറ്റ് ക്ലാമ്പുള്ള ഒരു കാർബൺ നുരയും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. സൂര്യനെ അഭിമുഖീകരിക്കുന്ന താപ കവചത്തിന് സൂര്യനിൽ നിന്നുള്ള ഊർജ്ജത്തെ പരമാവധി പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നതിന് ഒരു പ്രത്യേക വെളുത്ത പൂശും ഉണ്ട്. ഈ മെറ്റീരിയൽ 2,500 ഡിഗ്രി ഫാരൻഹീറ്റിനെ (ഏകദേശം 1371 ℃) പ്രതിരോധിക്കും, കൂടാതെ ഉപകരണം ഏകദേശം 85 ഡിഗ്രി ഫാരൻഹീറ്റിൽ (ഏകദേശം 30 ℃) പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നു.

"ഈ ദൗത്യം 60-കളിലും 70-കളിലും ആയിരുന്നെങ്കിൽ, 80-കളിൽ വിന്യസിച്ചാലും, ഉയർന്ന താപ പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള ലോഹങ്ങൾ പറക്കാൻ സാധിക്കും," ഡ്രൈസ്മാൻ പറഞ്ഞു. "വളരെ ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കമുള്ള ഒരു ലോഹ ജെർഡൺ ശാസ്ത്രജ്ഞർ നിർമ്മിക്കും, പക്ഷേ ലോഹം വളരെ ഭാരമുള്ളതിനാൽ അതിനെ ഒരിക്കലും സ്വർഗത്തിലേക്ക് അയയ്ക്കില്ല. "മിക്ക വാണിജ്യ കാർബൺ നാരുകളിൽ നിന്നും വ്യത്യസ്തമായി, അവയുടെ കാർബൺ-കാർബൺ ഘടന കാഠിന്യമുള്ള റെസിനുകൾ വഴി പോളിമറൈസ് ചെയ്യപ്പെടുന്നില്ല, കാരണം ചൂടുള്ള റോഡ് പ്രതലങ്ങളിലെ എണ്ണ പോലെ സൂര്യനു സമീപം കാഠിന്യമുള്ള റെസിനുകൾ ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുന്നു," അദ്ദേഹം പറഞ്ഞു. താപ കവചം നിർമ്മിക്കാൻ, നാസ റെസിനിൽ "അരിഞ്ഞ കാർബൺ ഫൈബർ" നിറയ്ക്കുന്നു, തുടർന്ന് റെസിൻ കഠിനമാക്കുന്നു, 3,000 ഡിഗ്രി ഓവനിൽ ചുടുന്നു, കൂടാതെ പ്രക്രിയ 4 മുതൽ 5 തവണ വരെ ആവർത്തിക്കുന്നു. "ഒടുവിൽ നിങ്ങൾക്ക് ചുറ്റും പൊതിഞ്ഞ കാർബൺ ഫൈബർ ലഭിക്കും. നമ്മൾ സംസാരിക്കുന്ന കാർബൺ-കാർബൺ ഘടന ശുദ്ധമായ കാർബണാണ്, റെസിനുകളും മറ്റ് വസ്തുക്കളും ഇല്ലാത്തതാണ്." "താപ കവചത്തിന്റെ മുൻവശവും പിൻവശവും ഈ കാർബൺ-കാർബൺ പ്ലേറ്റ് കൊണ്ടാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, ഇത് ഇൻസുലേറ്റ് ചെയ്തിരിക്കുന്നതിനു പുറമേ, വളരെ ശക്തമായ മെക്കാനിക്കൽ ശക്തിയും ഉണ്ട്." കാർബൺ-കാർബൺ ഷീറ്റുകളുടെ 2 പാളികൾ വളയാനും ഓവർലാപ്പ് ചെയ്യാനും പോലും നേർത്തതാണ്. രണ്ട് പാളികളുള്ള കാർബൺ-കാർബൺ മെറ്റീരിയലിന്റെ മധ്യത്തിൽ, ഏകദേശം 4.5 ഇഞ്ച് കാർബൺ നുരയുടെ ഒരു പാളി, ഇത് ഇപ്പോൾ മെഡിക്കൽ വ്യവസായത്തിൽ ബദൽ അസ്ഥികൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. സാൻഡ്‌വിച്ച് ഡിസൈൻ മുഴുവൻ ഘടനയെയും പിന്തുണയ്ക്കുന്നു - കോറഗേറ്റഡ് കാർഡ്ബോർഡ് പോലുള്ളത് - 8 അടി കട്ടിയുള്ള മുഴുവൻ ഹീറ്റ് ഷീൽഡിനും 160 പൗണ്ട് (ഏകദേശം 73 കിലോഗ്രാം) ഭാരം മാത്രം.

താപ കവച ഇൻസുലേഷൻ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ഘടനയും നുരയാണ്. എന്നാൽ കാർബൺ കുമിളയുടെ 97% വായുവാണ്, ബഹിരാകാശ പേടകങ്ങളുടെ ഭാരം കൂടുതൽ കുറയ്ക്കുന്നതിന്. കാർബൺ തന്നെ താപചാലകമാണ്, കൂടാതെ നുരകളുടെ ഘടന അർത്ഥമാക്കുന്നത് അത്രയധികം താപം കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നില്ല എന്നാണ്. കുമിളകൾ പരീക്ഷിക്കാൻ എളുപ്പമല്ല, അവ വളരെ പൊട്ടുന്നവയാണ്. എന്നാൽ മറ്റൊരു പ്രശ്നമുണ്ട്. "അവ ചൂടാകുമ്പോൾ അവ കത്തുന്നു." "ആബേൽ പറഞ്ഞു. ഒരു ശൂന്യതയിൽ കത്തിക്കുന്നത് വലിയ പ്രശ്നമല്ല, പക്ഷേ പരിശോധനയിൽ ശേഷിക്കുന്ന വായു കുമിളകൾ കരിയിലേക്ക് കത്താൻ കാരണമാകും. അതിനാൽ, ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള പ്ലാസ്മ ആർക്ക് ലാമ്പുകളുള്ള നാഷണൽ ഓക്ക് റിഡ്ജ് ലബോറട്ടറി എഞ്ചിനീയർമാർ ഈ കാർബൺ നുരകളുടെ ഉയർന്ന താപനില പ്രതിരോധത്തിന്റെ താപ കവചം പരിശോധിക്കുന്നു. ഡിറ്റക്ടറുകൾ ആവശ്യമായ താപനിലയിൽ പ്രവർത്തിക്കുമെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ ഈ കാർബൺ നുരകളുടെ താപ ഇൻസുലേഷൻ മാത്രം പര്യാപ്തമല്ല. ബഹിരാകാശത്ത് വായു വിസർജ്ജനം ഇല്ലാത്തതിനാൽ, താപം പുറന്തള്ളാനുള്ള ഏക മാർഗം പ്രകാശം വിതറുകയും ഫോട്ടോണുകളുടെ രൂപത്തിൽ താപം പുറപ്പെടുവിക്കുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ്. അതിനാൽ, മറ്റൊരു സംരക്ഷണ പാളി ആവശ്യമാണ്: താപവും പ്രകാശവും പ്രതിഫലിപ്പിക്കാൻ ഒരു വെളുത്ത സംരക്ഷണ പാളി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

പാർക്കർ സോളാർ ഡിറ്റക്ടർ തെർമൽ ഷീൽഡ് ഘടനയുടെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം

ഇതിനായി, ജോൺസ് ഹോപ്കിൻസ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ അപ്ലൈഡ് ഫിസിക്സ് ലബോറട്ടറിയും വൈറ്റിംഗ് സ്കൂൾ ഓഫ് എഞ്ചിനീയറിംഗിലെ അഡ്വാൻസ്ഡ് ടെക്നോളജി ലബോറട്ടറിയും (ജോൺസ് ഹോപ്കിൻസ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയുടെ വൈറ്റിംഗ് സ്കൂൾ എഞ്ചിനീയറിംഗിലെ അഡ്വാൻസ്ഡ് ടെക്നോളജി ലബോറട്ടറി) തെർമൽ ഇൻസുലേറ്റിംഗ് കോട്ടിംഗ് സൂപ്പർ ലക്ഷ്വറി ടീമുകളുടെ ഒരു വിദഗ്ധ സംഘത്തെ രൂപീകരിച്ചു, ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള സെറാമിക്സ്, കെമിക്കൽ, പ്ലാസ്മ സ്പ്രേയിംഗ് കോട്ടിംഗുകൾ എന്നിവയുടെ ടീം ഗവേഷണ കവറേജും ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. കൂടുതൽ പരിശോധനയിലൂടെ, അലുമിനയെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള വെളുത്ത സംരക്ഷണ പാളി ടീം ഒടുവിൽ തിരഞ്ഞെടുത്തു. എന്നാൽ ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള അന്തരീക്ഷത്തിൽ കാർബൺ പ്രതിപ്രവർത്തനം മൂലം സംരക്ഷിത പാളി ചാരനിറമാകും, അതിനാൽ എഞ്ചിനീയർമാർ മധ്യഭാഗത്ത് ടങ്സ്റ്റണിന്റെ ഒരു പാളി ചേർത്തു, മുടിയേക്കാൾ കനംകുറഞ്ഞതും, രണ്ട് പാളികൾ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം തടയുന്നതിനായി ഹീറ്റ് ഷീൽഡിനും വെളുത്ത ഷീൽഡിനും ഇടയിൽ പൂശുന്നു. ഷീൽഡുകൾ വെളുത്തതാക്കാനും അലുമിന കണങ്ങളുടെ താപ വികാസം തടയാനും അവർ ഒരു നാനോ-ഡോപ്പിംഗ് ഏജന്റും ചേർക്കുന്നു. സെന്റർ ഫോർ സിസ്റ്റംസ് സയൻസ് ആൻഡ് എഞ്ചിനീയറിംഗിലെ ചീഫ് റിസർച്ച് എഞ്ചിനീയർ ഡെന്നിസ് നാഗ്ലെ പറഞ്ഞു, സാധാരണയായി സെറാമിക്സ് ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, ഒരു കർക്കശമായ, സുഷിരങ്ങളുള്ള കോട്ടിംഗ് ആണ് അഭികാമ്യം, പക്ഷേ ഒരു ചുറ്റിക കൊണ്ട് അടിക്കുമ്പോൾ മെറ്റീരിയൽ പൊട്ടുന്നു. പാർക്കർ നേരിടുന്ന താപനിലയിൽ, മിനുസമാർന്ന കോട്ടിംഗ് ഒരു കല്ല് തട്ടിയ ജനൽ പോലെ പൊട്ടുന്നു. അതിനാൽ, സുഷിരങ്ങളുള്ള കോട്ടിംഗുകൾക്ക് പോലും ഈ തീവ്രമായ പരിസ്ഥിതിയെ നേരിടാൻ കഴിയും. സുഷിരങ്ങളുള്ള കോട്ടിംഗുകളിൽ വിള്ളലുകൾ ഉണ്ടാകുമ്പോൾ, അവ സുഷിരങ്ങളിൽ എത്തുമ്പോൾ വിള്ളലുകൾ നിലയ്ക്കും. കോട്ടിംഗിൽ നിരവധി പരുക്കൻ ഗ്രാനുലാർ പാളികൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു - മറ്റൊരു പാളിയിൽ നിന്ന് നഷ്ടപ്പെട്ട പ്രകാശത്തെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കാൻ ഒരു കൂട്ടം സെറാമിക് കണങ്ങളെ അനുവദിക്കാൻ ഇത് പര്യാപ്തമാണ്.