కార్బన్ ఫైబర్ నాసా యొక్క ఎపిక్ లాంచ్ మిషన్‌ను పెంచుతుంది

బీజింగ్ సమయం ఆగస్టు 12 మధ్యాహ్నం 3:31 గంటలకు, కేప్ కెనావెరల్ ఎయిర్ ఫోర్స్ బేస్‌లోని హిస్టారిక్ పార్క్ సన్ డిటెక్టర్ (పార్కర్ సోలార్ ప్రోబ్) డెల్టా 4 హెవీ రాకెట్ల ద్వారా slc-37b లాంచ్ బిట్‌ను ప్రయోగించింది. 43 నిమిషాల విమాన ప్రయాణం తర్వాత, ఆ సమయంలో థ్రిల్లింగ్ క్షణంలో మూడవ స్థాయి అనుమానిత నష్టాన్ని చవిచూసినప్పటికీ, అదృష్టవశాత్తూ అంతిమంగా దాదాపుగా తప్పిపోయినప్పటికీ, పార్కర్ డిటెక్టర్ రాకెట్ నుండి విజయవంతంగా విడిపోయి, సూర్యునికి సుదీర్ఘమైన మార్గంలో అడుగు పెట్టింది మరియు తద్వారా సూర్యుని యొక్క మానవ అన్వేషణ యొక్క కొత్త ప్రయాణాన్ని ప్రారంభించింది!

సూర్య డిటెక్టర్

ప్రయోగ స్థలం

సూర్యునికి అత్యంత దగ్గరగా ఉన్న ప్రదేశానికి చేరుకోవడానికి ప్రపంచ రికార్డు సృష్టించాలంటే, ప్రజలు అపూర్వమైన స్థాయిలో అల్ట్రా-హై ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకోగల పదార్థాలను కనుగొనాలి. థర్మల్ ప్రొటెక్షన్ సిస్టమ్ (TPS) లేకపోతే, పార్కర్ లేదని చెప్పవచ్చు. ప్రణాళిక ప్రకారం, పార్కర్ సూర్యుని ఉపరితలం నుండి 4 మిలియన్ మైళ్ల దూరంలో (6.11 మిలియన్ కి.మీ) ప్రవేశిస్తుంది. ఈ అత్యంత వేడి వాతావరణానికి అనుగుణంగా, డిటెక్టర్ ఒక మిశ్రమ ఉష్ణ కవచాన్ని కలిగి ఉంటుంది, గోపురం సూర్యుడి కాంతిని తట్టుకుంటుంది. 10 సంవత్సరాల క్రితం ఉష్ణ కవచాన్ని తయారు చేసి ఉండకపోవచ్చు.

మీరు భూమి కక్ష్యలో 1 చదరపు మీటరు ఉపగ్రహం అయితే, సూర్యుని శక్తి మిమ్మల్ని చేరుకోవడానికి దాదాపు 1350 వాట్స్ ఉంటే, కానీ పార్కర్ ఈ స్థానం కంటే దాదాపు 25 రెట్లు దగ్గరగా ఉంటే, అంటే చదరపు మీటరుకు దాదాపు 850,000 వాట్ల వేడిని తట్టుకోవాలి. వైశాల్యాన్ని లెక్కించినట్లయితే, పార్కర్ యొక్క సౌర ప్రోబ్ దాదాపు 3 మిలియన్ వాట్ల శక్తిని తట్టుకోవాలి. డిటెక్టర్ యొక్క ఉష్ణ కవచాన్ని థర్మల్ ప్రొటెక్షన్ సిస్టమ్ (TPS) అని కూడా పిలుస్తారు, ఇందులో రెండు కార్బన్-మెరుగైన మిశ్రమ పొరలు మరియు దాదాపు 4.5 అంగుళాల (11.43 సెం.మీ) ఇంటర్మీడియట్ బిగింపుతో కార్బన్ ఫోమ్ ఉంటాయి. సూర్యుని వైపు ఉన్న ఉష్ణ కవచం సూర్యుడి నుండి వచ్చే శక్తిని వీలైనంతగా ప్రతిబింబించేలా ప్రత్యేక తెల్లటి పూతను కలిగి ఉంటుంది. ఈ పదార్థం 2,500 డిగ్రీల ఫారెన్‌హీట్ (సుమారు 1371 ℃) వరకు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది మరియు పరికరం దాదాపు 85 డిగ్రీల ఫారెన్‌హీట్ (సుమారు 30 ℃) వద్ద పనిచేస్తుందని నిర్ధారిస్తుంది.

"ఈ పని 60ల నుండి 70ల వరకు ఉంటే, 80లలో మోహరించినప్పటికీ, అధిక వేడి-నిరోధక లోహాలను ఎగురవేయడం సాధ్యమే" అని డ్రైస్‌మాన్ అన్నారు. "శాస్త్రవేత్తలు చాలా ఎక్కువ ద్రవీభవన స్థానం కలిగిన లోహ జెర్డాన్‌ను నిర్మిస్తారు, కానీ దానిని ఎప్పటికీ స్వర్గానికి పంపరు, ఎందుకంటే లోహం చాలా బరువుగా ఉంటుంది. "చాలా వాణిజ్య కార్బన్ ఫైబర్‌ల మాదిరిగా కాకుండా, వాటి కార్బన్-కార్బన్ నిర్మాణం గట్టిపడే రెసిన్‌ల ద్వారా పాలిమరైజ్ చేయబడదు ఎందుకంటే గట్టిపడిన రెసిన్లు వేడి రహదారి ఉపరితలాలపై నూనెలా సూర్యుని దగ్గర ఆవిరైపోతాయి" అని ఆయన అన్నారు. వేడి కవచాన్ని తయారు చేయడానికి, NASA రెసిన్‌ను "తరిగిన కార్బన్ ఫైబర్"తో నింపుతుంది, ఆపై రెసిన్‌ను గట్టిపరుస్తుంది, 3,000-డిగ్రీల ఓవెన్‌లో కాల్చి, ప్రక్రియను 4 నుండి 5 సార్లు పునరావృతం చేస్తుంది. "చివరికి మీరు మీ చుట్టూ చుట్టబడిన కార్బన్ ఫైబర్‌ను పొందుతారు. మనం మాట్లాడుతున్న కార్బన్-కార్బన్ నిర్మాణం స్వచ్ఛమైన కార్బన్, రెసిన్లు మరియు ఇతర పదార్థాలు లేనిది. "థర్మల్ షీల్డ్ యొక్క ముందు మరియు వెనుక వైపులా ఈ కార్బన్-కార్బన్ ప్లేట్‌తో తయారు చేయబడ్డాయి, ఇది ఇన్సులేట్ చేయబడటంతో పాటు, చాలా బలమైన యాంత్రిక బలాన్ని కలిగి ఉంటుంది." కార్బన్-కార్బన్ షీట్ల యొక్క 2 పొరలు వంగడానికి మరియు అతివ్యాప్తి చెందడానికి కూడా సన్నగా ఉంటాయి. రెండు పొరల కార్బన్-కార్బన్ పదార్థం మధ్యలో, దాదాపు 4.5 అంగుళాల కార్బన్ ఫోమ్ పొర, దీనిని ఇప్పుడు సాధారణంగా వైద్య పరిశ్రమలో ప్రత్యామ్నాయ ఎముకలను సృష్టించడానికి ఉపయోగిస్తారు. శాండ్‌విచ్ డిజైన్ మొత్తం నిర్మాణం లాంటి ముడతలు పెట్టిన కార్డ్‌బోర్డ్‌ను ఆసరాగా చేసుకుంటుంది - ఇది మొత్తం 8-అడుగుల మందపాటి వేడి కవచానికి కేవలం 160 పౌండ్లు (సుమారు 73 కిలోలు) బరువు ఉంటుంది.

ఫోమ్ కూడా థర్మల్ షీల్డ్ ఇన్సులేషన్ ఫంక్షన్‌లో అతి ముఖ్యమైన నిర్మాణం. కానీ కార్బన్ బుడగలో 97% గాలి, అంతరిక్ష పరిశోధనల బరువును మరింత తగ్గించడానికి. కార్బన్ కూడా ఉష్ణ వాహకత కలిగి ఉంటుంది మరియు ఫోమ్ నిర్మాణం అంటే ప్రసారం చేయడానికి ఎక్కువ వేడి ఉండదు. బుడగలు పరీక్షించడం సులభం కాదు, అవి చాలా పెళుసుగా ఉంటాయి. కానీ మరొక సమస్య ఉంది. "అవి వేడిగా ఉన్నప్పుడు, అవి కాలిపోతాయి." "అబెల్ అన్నారు. శూన్యంలో బర్నింగ్ పెద్ద సమస్య కాదు, కానీ పరీక్షలో మిగిలిన గాలి బుడగలు బొగ్గుగా కాలిపోయేలా చేస్తుంది. అందువల్ల, ఈ కార్బన్ ఫోమ్ అధిక ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత యొక్క ఉష్ణ కవచాన్ని పరీక్షించడానికి అధిక-ఉష్ణోగ్రత ప్లాస్మా ఆర్క్ లాంప్‌లతో నేషనల్ ఓక్ రిడ్జ్ లాబొరేటరీ ఇంజనీర్లు. డిటెక్టర్లు అవసరమైన ఉష్ణోగ్రత వద్ద పనిచేస్తాయని హామీ ఇవ్వడానికి ఈ కార్బన్ ఫోమ్‌ల యొక్క థర్మల్ ఇన్సులేషన్ మాత్రమే సరిపోదు. అంతరిక్షంలో గాలి వెదజల్లడం లేనందున, వేడిని వెదజల్లడానికి ఏకైక మార్గం కాంతిని వెదజల్లడం మరియు ఫోటాన్ల రూపంలో వేడిని విడుదల చేయడం. అందువల్ల, మరొక రక్షణ పొర అవసరం: వేడి మరియు కాంతిని ప్రతిబింబించడానికి తెల్లటి రక్షణ పొర ఉపయోగించబడుతుంది.

పార్కర్ సోలార్ డిటెక్టర్ థర్మల్ షీల్డ్ స్ట్రక్చర్ స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం

ఈ లక్ష్యంతో, జాన్స్ హాప్కిన్స్ విశ్వవిద్యాలయంలోని అప్లైడ్ ఫిజిక్స్ లాబొరేటరీ మరియు వైటింగ్ స్కూల్ ఆఫ్ ఇంజనీరింగ్ యొక్క అడ్వాన్స్డ్ టెక్నాలజీ లాబొరేటరీ (జాన్స్ హాప్కిన్స్ విశ్వవిద్యాలయం యొక్క వైటింగ్ స్కూల్ ఇంజనీరింగ్‌లోని అడ్వాన్స్‌డ్ టెక్నాలజీ లాబొరేటరీ) థర్మల్ ఇన్సులేటింగ్ కోటింగ్ సూపర్ లగ్జరీ బృందాల నిపుణుల బృందాల బృందాన్ని ఏర్పాటు చేశాయి, అధిక-ఉష్ణోగ్రత సిరామిక్స్, రసాయన మరియు ప్లాస్మా స్ప్రేయింగ్ పూతలపై బృంద పరిశోధన కవరేజ్‌తో. మరింత పరీక్షల ద్వారా, బృందం చివరికి అల్యూమినా ఆధారంగా తెల్లటి రక్షణ పొరను ఎంచుకుంది. కానీ కార్బన్ ప్రతిచర్యతో అధిక ఉష్ణోగ్రత వాతావరణంలో రక్షిత పొర బూడిద రంగులోకి మారుతుంది, కాబట్టి ఇంజనీర్లు మధ్యలో టంగ్‌స్టన్ పొరను జోడించారు, జుట్టు కంటే సన్నగా ఉంటుంది మరియు రెండు పొరల మధ్య పరస్పర చర్యను నివారించడానికి హీట్ షీల్డ్ మరియు వైట్ షీల్డ్ మధ్య పూత పూయబడింది. షీల్డ్‌లను తెల్లగా చేయడానికి మరియు అల్యూమినా కణాల ఉష్ణ విస్తరణను నిరోధించడానికి వారు నానో-డోపింగ్ ఏజెంట్‌ను కూడా జోడిస్తారు. సెంటర్ ఫర్ సిస్టమ్స్ సైన్స్ అండ్ ఇంజనీరింగ్‌లో చీఫ్ రీసెర్చ్ ఇంజనీర్ డెన్నిస్ నాగ్లే మాట్లాడుతూ, సాధారణంగా సిరామిక్స్‌ను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, దృఢమైన, పోరస్ పూతను ఇష్టపడతారు, కానీ సుత్తితో కొట్టినప్పుడు పదార్థం విరిగిపోతుంది. పార్కర్ ఎదుర్కొనే ఉష్ణోగ్రత వద్ద, మృదువైన పూత రాయి తగిలిన కిటికీలా విరిగిపోతుంది. అందువల్ల, పోరస్ పూతలు కూడా ఈ తీవ్రమైన వాతావరణాన్ని తట్టుకోగలవు. పోరస్ పూతలలో పగుళ్లు ఏర్పడినప్పుడు, అవి రంధ్రాలను చేరుకున్నప్పుడు పగుళ్లు ఆగిపోతాయి. ఈ పూత అనేక ముతక కణిక పొరలను కలిగి ఉంటుంది - సిరామిక్ కణాల సమూహం మరొక పొర నుండి తప్పిపోయిన కాంతిని ప్రతిబింబించడానికి సరిపోతుంది.