बेइजिङ समय अगस्ट १२, दिउँसो ३:३१ बजे, केप क्यानाभेरल एयर फोर्स बेसमा रहेको ऐतिहासिक पार्क सन डिटेक्टर (पार्कर सोलार प्रोब) डेल्टा ४ हेभी रकेटहरूद्वारा slc-३७b प्रक्षेपण बिट प्रक्षेपण गरियो। ४३ मिनेटको उडान पछि, यद्यपि अवधिले तेस्रो स्तरको रोमाञ्चक क्षणको शंकास्पद क्षतिको अनुभव गर्यो, भाग्यवश अन्तिम नजिकको मिस हो, पार्कर डिटेक्टर सफलतापूर्वक रकेटबाट अलग भयो, सूर्यको लामो बाटोमा पाइला राख्यो, र यसरी सूर्यको मानव अन्वेषणको नयाँ यात्रा खोल्यो!
सूर्य डिटेक्टर
सुरुवात स्थल
सूर्यको सबैभन्दा नजिकको स्थानमा पुग्न विश्व रेकर्ड बनाउनको लागि, मानिसहरूले अभूतपूर्व स्तरको अति-उच्च तापक्रम सहन सक्ने सामग्रीहरू खोज्नुपर्छ। यो भन्न सकिन्छ कि यदि थर्मल सुरक्षा प्रणाली (TPS) छैन भने, पार्कर पनि हुँदैन। योजना अनुसार, पार्कर सूर्यको सतहबाट ४० लाख माइल (६.११ मिलियन किलोमिटर) मा प्रवेश गर्नेछ। यो अत्यन्त तातो वातावरणमा अनुकूलन गर्न, डिटेक्टरले एक समग्र ताप ढाल बोक्नेछ, गुम्बजले सूर्यको चमक सहन गर्नेछ। ताप ढाल १० वर्ष पहिले बनाउन सकिँदैन थियो।
यदि तपाईं पृथ्वीको कक्षमा १ वर्ग मिटरको उपग्रह हुनुहुन्छ र सूर्यको ऊर्जा तपाईंसम्म पुग्न लगभग १३५० वाट छ भने, तर पार्कर यो स्थिति भन्दा लगभग २५ गुणा नजिक छ, जुन प्रति वर्ग मिटर लगभग ८५०,००० वाट ताप हो। यदि क्षेत्र गणना गरिन्छ भने, पार्करको सौर्य प्रोबले लगभग ३० लाख वाट ऊर्जा सहनुपर्छ। डिटेक्टरको ताप ढाललाई थर्मल प्रोटेक्शन सिस्टम (TPS) पनि भनिन्छ, जसमा दुई कार्बन-बृद्धि गरिएको कम्पोजिट तहहरू र लगभग ४.५ इन्च (११.४३ सेन्टिमिटर) को मध्यवर्ती क्ल्याम्प भएको कार्बन फोम हुन्छ। सूर्यतिर फर्किएको ताप ढालमा सूर्यबाट ऊर्जालाई सकेसम्म धेरै प्रतिबिम्बित गर्न विशेष सेतो कोटिंग पनि हुन्छ। यो सामग्री २,५०० डिग्री फरेनहाइट (लगभग १३७१ ℃) प्रतिरोधी छ र उपकरण लगभग ८५ डिग्री फरेनहाइट (लगभग ३० ℃) मा सञ्चालन हुन्छ भनी सुनिश्चित गर्दछ।
"यदि यो कार्य ६० देखि ७० को दशकमा भएको भए, ८० को दशकमा तैनाथ गर्दा पनि, उच्च ताप प्रतिरोधी धातुहरू उडान गर्न सम्भव थियो," ड्राईसम्यानले भने। "वैज्ञानिकहरूले धेरै उच्च पग्लने बिन्दु भएको धातु जेर्डन बनाउनेछन्, तर यसलाई कहिल्यै स्वर्गमा पठाउने छैनन्, किनभने धातु धेरै भारी छ। "धेरैजसो व्यावसायिक कार्बन फाइबरहरू भन्दा फरक, तिनीहरूको कार्बन-कार्बन संरचना कडा रेजिनहरू द्वारा पोलिमराइज गरिएको छैन किनभने कडा रेजिनहरू तातो सडक सतहहरूमा तेल जस्तै सूर्यको नजिक वाष्पीकरण हुन्छन्," उनले भने। ताप ढाल बनाउन, NASA ले रेजिनलाई "काटेको कार्बन फाइबर" ले भर्छ, त्यसपछि रेजिनलाई कडा बनाउँछ, यसलाई ३,०००-डिग्री ओभनमा बेक गर्छ, र प्रक्रिया ४ देखि ५ पटक दोहोर्याउँछ। "अन्ततः तपाईंले आफ्नो वरिपरि बेरिएको कार्बन फाइबर पाउनुहुनेछ। हामीले कुरा गरिरहेको कार्बन-कार्बन संरचना शुद्ध कार्बन हो, रेजिन र अन्य पदार्थहरूबाट मुक्त।" "थर्मल शिल्डको अगाडि र पछाडिको भाग यस कार्बन-कार्बन प्लेटबाट बनेको छ, जुन इन्सुलेटेड हुनुको साथै धेरै बलियो मेकानिकल शक्ति पनि छ।" कार्बन-कार्बन पानाका २ तहहरू मोड्न र ओभरल्याप गर्न पर्याप्त पातलो हुन्छन्। दुई-तहको कार्बन-कार्बन सामग्रीको बीचमा, लगभग ४.५ इन्च कार्बन फोमको तह, जुन अब सामान्यतया चिकित्सा उद्योगमा वैकल्पिक हड्डीहरू सिर्जना गर्न प्रयोग गरिन्छ। स्यान्डविच डिजाइनले सम्पूर्ण संरचना-जस्तो नालीदार कार्डबोर्ड-जस्तो-लाई समर्थन गर्दछ जुन सम्पूर्ण ८-फिट-बाक्लो ताप ढालको लागि केवल १६० पाउन्ड (लगभग ७३ किलोग्राम) तौल हुन्छ।
फोम पनि थर्मल शिल्ड इन्सुलेशन प्रकार्यको सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण संरचना हो। तर कार्बन बबलको ९७% हावा हो, जसले गर्दा स्पेस प्रोबहरूको तौल अझ कम हुन्छ। कार्बन आफैंमा थर्मल रूपमा प्रवाहकीय हुन्छ, र फोम संरचनाको अर्थ यो पनि हो कि प्रसारण गर्न धेरै ताप हुँदैन। बुलबुलेहरू परीक्षण गर्न सजिलो हुँदैन, तिनीहरू अत्यन्तै भंगुर हुन्छन्। तर अर्को समस्या छ। "जब तिनीहरू तातो हुन्छन्, तिनीहरू जल्छन्।" "एबेलले भने। भ्याकुममा जल्नु ठूलो समस्या होइन, तर परीक्षणमा बाँकी रहेको हावाले बुलबुलेहरूलाई कोइलामा जलाउनेछ। त्यसकारण, उच्च-तापमान प्लाज्मा आर्क बत्तीहरू भएका राष्ट्रिय ओक रिज प्रयोगशाला इन्जिनियरहरूले यी कार्बन फोम उच्च तापमान प्रतिरोधको ताप ढाल परीक्षण गर्न। यी कार्बन फोमहरूको थर्मल इन्सुलेशन मात्र डिटेक्टरहरूले आवश्यक तापक्रममा काम गर्नेछन् भन्ने ग्यारेन्टी गर्न पर्याप्त छैन। अन्तरिक्षमा हावाको अपव्यय नभएकोले, तापलाई नष्ट गर्ने एक मात्र तरिका प्रकाश छर्नु र फोटोनको रूपमा ताप उत्सर्जन गर्नु हो। त्यसकारण, अर्को सुरक्षात्मक तह आवश्यक छ: ताप र प्रकाशलाई प्रतिबिम्बित गर्न सेतो सुरक्षात्मक तह प्रयोग गरिन्छ।
पार्कर सोलार डिटेक्टर थर्मल शिल्ड संरचना योजनाबद्ध रेखाचित्र
यस उद्देश्यका लागि, जोन्स हप्किन्स विश्वविद्यालयको एप्लाइड फिजिक्स प्रयोगशाला र ह्वाइटिङ स्कूल अफ इन्जिनियरिङको उन्नत प्रविधि प्रयोगशाला (जोन्स हप्किन्स विश्वविद्यालयको ह्वाइटिङ स्कूल इन्जिनियरिङमा उन्नत प्रविधि प्रयोगशाला) ले उच्च-तापमान सिरेमिक, रसायन र प्लाज्मा स्प्रेइङ कोटिंग्सको टोली अनुसन्धान कभरेजको साथ थर्मल इन्सुलेटिङ कोटिंग सुपर लक्जरी टोलीहरूको विशेषज्ञ टोलीहरूको टोली गठन गरेको छ। थप परीक्षण मार्फत, टोलीले अन्ततः एल्युमिनामा आधारित सुरक्षाको सेतो तह छनौट गर्यो। तर कार्बन प्रतिक्रियाको साथ उच्च तापक्रम वातावरणमा सुरक्षात्मक तह खैरो हुनेछ, त्यसैले इन्जिनियरहरूले बीचमा टंगस्टनको तह थपे, कपाल भन्दा पातलो, र दुई तहहरू बीचको अन्तरक्रिया रोक्नको लागि ताप ढाल र सेतो ढालको बीचमा लेपित गरे। तिनीहरूले ढालहरूलाई सेतो बनाउन र एल्युमिना कणहरूको थर्मल विस्तारलाई रोक्नको लागि न्यानो-डोपिङ एजेन्ट पनि थप्छन्। प्रणाली विज्ञान र इन्जिनियरिङ केन्द्रका प्रमुख अनुसन्धान इन्जिनियर डेनिस नागले भने कि सामान्यतया सिरेमिक प्रयोग गर्दा, एक कठोर, छिद्रपूर्ण कोटिंगलाई प्राथमिकता दिइन्छ, तर हथौडाले हिर्काउँदा सामग्री भाँचिन्छ। पार्करको अनुहारको तापक्रममा, चिल्लो कोटिंग ढुङ्गाले हिर्काएको झ्याल जस्तै भाँचिन्छ। त्यसकारण, छिद्रपूर्ण कोटिंगहरूले पनि यो चरम वातावरणको सामना गर्न सक्छन्। जब छिद्रपूर्ण कोटिंगहरूमा दरारहरू हुन्छन्, तब तिनीहरू छिद्रहरूमा पुग्दा दरारहरू बन्द हुन्छन्। कोटिंगमा धेरै मोटा दानेदार तहहरू हुन्छन् - सिरेमिक कणहरूको समूहलाई अर्को तहबाट हराएको प्रकाशलाई प्रतिबिम्बित गर्न पर्याप्त।
पोस्ट समय: अगस्ट-१५-२०१८