Pekin saati 12 Ağustos 3:31 PM, Cape Canaveral Hava Kuvvetleri Üssü'ndeki Tarihi Park Güneş dedektörü (Parker Güneş Sondası) Delta 4 ağır roketleri tarafından fırlatılan slc-37b fırlatmasıyla sona erdi. 43 dakikalık bir uçuşun ardından, bu süre zarfında üçüncü seviye bir şüpheli kayıp yaşanmış olsa da, neyse ki en büyük yakın kazalar, Parker dedektörü roketten başarıyla ayrıldı, güneşe giden uzun yola adım attı ve böylece güneşin insan keşfinin yeni yolculuğu başladı!
Güneş Dedektörü
Lansman sitesi
Güneşe en yakın noktaya ulaşmak için bir dünya rekoru yaratmak için, insanların benzeri görülmemiş düzeydeki ultra yüksek sıcaklıklara dayanabilen malzemeler bulması gerekiyor. Termal koruma sistemi (TPS) yoksa Parker'ın da olmadığı söylenebilir. Plana göre Parker, güneşin yüzeyinden 4 milyon mil (6,11 milyon km) uzağa girecek. Bu aşırı sıcak ortama uyum sağlamak için dedektör kompozit bir ısı kalkanı taşıyacak, kubbe güneşten gelen parlamaya dayanacak. Isı kalkanı 10 yıl önce yapılamazdı.
Dünya yörüngesinde 1 metrekarelik bir uyduysanız ve Güneş'in enerjisi size ulaşmak için yaklaşık 1350 watt'sa, ancak Parker bu konumdan yaklaşık 25 kat daha yakındır, bu da metrekare başına yaklaşık 850.000 watt ısı demektir. Alan sayılırsa, Parker'ın güneş probu yaklaşık 3 milyon watt enerjiye dayanmalıdır. Dedektörün ısı kalkanı, iki karbon destekli kompozit katmandan ve yaklaşık 4,5 inçlik (11,43 cm) ara kelepçeli bir karbon köpükten oluşan Termal Koruma sistemi (TPS) olarak da bilinir. Güneş'e bakan ısı kalkanı, güneşten gelen enerjiyi mümkün olduğunca yansıtmak için özel bir beyaz kaplamaya da sahiptir. Bu malzeme 2.500 derece Fahrenheit'e (yaklaşık 1371 ℃) dayanıklıdır ve cihazın yaklaşık 85 derece Fahrenheit'te (yaklaşık 30 ℃) çalışmasını sağlar.
"Bu görev 60'larda ve 70'lerde yapılmış olsa bile, 80'lerde konuşlandırılsa bile, yüksek ısıya dayanıklı metalleri uçurmak mümkün," dedi Driesman. "Bilim insanları çok yüksek bir erime noktasına sahip metal bir Jerdon inşa edecekler, ancak metal çok ağır olduğu için onu asla cennete göndermeyecekler. "Çoğu ticari karbon fiberin aksine, karbon-karbon yapıları sertleşen reçinelerle polimerize olmaz çünkü sertleşmiş reçineler sıcak yol yüzeylerindeki yağ gibi güneşe yakın bir yerde buharlaşır," dedi. Isı kalkanını yapmak için NASA reçineyi "doğranmış karbon fiber" ile doldurur, ardından reçineyi sertleştirir, 3.000 derecelik bir fırında pişirir ve işlemi 4 ila 5 kez tekrarlar. "Sonunda etrafınıza sarılan karbon fiberi elde edersiniz. Bahsettiğimiz karbon-karbon yapısı saf karbondur, reçinelerden ve diğer maddelerden arındırılmıştır. "Termal kalkanın ön ve arka tarafları, yalıtımlı olmasının yanı sıra çok güçlü bir mekanik mukavemete sahip olan bu karbon-karbon levhadan yapılmıştır." 2 kat karbon-karbon levha, bükülebilecek ve hatta üst üste binebilecek kadar incedir. İki kat karbon-karbon malzemenin ortasında, günümüzde genellikle alternatif kemikler oluşturmak için tıbbi endüstride kullanılan yaklaşık 4,5 inçlik bir karbon köpük tabakası bulunur. Sandviç tasarımı, tüm yapıyı destekler - oluklu mukavva gibi - tüm 8 fit kalınlığındaki ısı kalkanı için sadece 160 pound (yaklaşık 73 kg) ağırlığındadır.
Köpük ayrıca termal kalkan yalıtım işlevinin en önemli yapısıdır. Ancak karbon kabarcığının %97'si, uzay sondalarının ağırlığını daha da azaltmak için havadır. Karbonun kendisi termal olarak iletkendir ve köpük yapısı ayrıca iletilecek çok fazla ısı olmadığı anlamına gelir. Kabarcıkları test etmek kolay değildir, aşırı kırılgandırlar. Ancak başka bir sorun daha vardır. "Isındıklarında yanarlar." "dedi Abel. Vakumda yanma büyük bir sorun değildir, ancak testte kalan hava kabarcıkların kömüre dönüşmesine neden olur. Bu nedenle, National Oak Ridge Laboratuvarı Mühendisleri, bu karbon köpüğün yüksek sıcaklık direncinin ısı kalkanını test etmek için yüksek sıcaklık plazma ark lambaları kullandılar. Bu karbon köpüklerin termal yalıtımı tek başına dedektörlerin gerekli sıcaklıkta çalışmasını garantilemek için yeterli değildir. Uzayda hava dağılımı olmadığından, ısıyı dağıtmanın tek yolu ışığı dağıtmak ve fotonlar şeklinde ısı yaymaktır. Bu nedenle, başka bir koruyucu tabakaya ihtiyaç vardır: ısıyı ve ışığı yansıtmak için beyaz bir koruyucu tabaka kullanılır.
Parker Güneş Dedektörü termal kalkan yapısı şematik diyagramı
Bu amaçla, Johns Hopkins Üniversitesi'ndeki Uygulamalı Fizik Laboratuvarı ve Whiting Mühendislik Okulu'nun İleri Teknoloji Laboratuvarı (Johns Hopkins Üniversitesi'nin Whiting Mühendislik Okulu'ndaki İleri Teknoloji Laboratuvarı), yüksek sıcaklık seramikleri, kimyasal ve plazma püskürtme kaplamalarının ekip araştırma kapsamına sahip, termal yalıtım kaplama süper lüks ekiplerinden oluşan bir uzman ekipler ekibi oluşturdu. Daha fazla test sonucunda, ekip sonunda alümina bazlı beyaz koruma katmanını seçti. Ancak koruyucu katman, karbon reaksiyonu olan yüksek sıcaklık ortamında grileşeceğinden, mühendisler, saçtan daha ince olan ve ısı kalkanı ile beyaz kalkan arasına kaplanan, iki katman arasındaki etkileşimi önlemek için ortaya bir tungsten tabakası eklediler. Ayrıca kalkanları daha beyaz yapmak ve alümina parçacıklarının termal genleşmesini önlemek için bir nano-doping maddesi de eklediler. Sistem Bilimi ve Mühendislik Merkezi'nin baş araştırma mühendisi Dennis Nagle, genellikle seramik kullanırken sert, gözenekli bir kaplamanın tercih edildiğini, ancak malzemenin çekiçle vurulduğunda kırıldığını söyledi. Parker'ın karşılaştığı sıcaklıkta, pürüzsüz kaplama taş çarpmış bir pencere gibi kırılır. Bu nedenle, gözenekli kaplamalar bile bu aşırı ortama dayanabilir. Gözenekli kaplamalarda çatlaklar oluştuğunda, çatlaklar gözeneklere ulaştığında durur. Kaplama, bir grup seramik parçacığının diğer katmandan gelen eksik ışığı yansıtmasına yetecek kadar birkaç kaba granüler katmandan oluşur.
Gönderi zamanı: 15-Ağu-2018