Parker Solar Probe: hoe NASA van plan is om "de zon aan te raken" en niet te smelten

De Parker Solar Probe is niet alleen een van de meest ambitieuze missies van NASA, maar het lijkt logica te tarten. Het ruimteschip dat gepland is om deze zomer te lanceren, gaat de corona van de zon binnen en reist door materiaal met temperaturen van meer dan een miljoen graden Fahrenheit. Waarom smelt het niet?

Parker Solar Probe gaat op 4 augustus van start met wat NASA 'een missie van 60 jaar in de maak' noemt, die binnen vier miljoen mijlen van het oppervlak komt om ongekende gegevens te verzamelen over de corona of de buitenatmosfeer van de zon. Als dit lukt, wordt het het eerste ruimtevaartuig dat de corona van de zon binnengaat en geniet van een zwoele binnentemperatuur van slechts 85 graden terwijl de buitenste schil in de volle zon brandt. De sonde zal in wezen de belichaming zijn van "dit is fijne" hond.

NASA onthulde de wetenschap achter waarom deze ruimtehond niet zal smelten in een dergelijke extreme omgeving op donderdag. Om te begrijpen waarom de Parker Solar Probe niet zal smelten, legde het ruimteagentschap de belangrijkste concepten van warmte versus temperatuur, het aangepaste hitteschild en de unieke innovatie van het ruimtevaartuig uit.

Parker Solar Probe's temperatuur versus warmte

Het verschil tussen warmte en temperatuur zal helpen om de missie van de Parker Solar Probe iets meer (maar niet veel meer) haalbaar te maken. Temperatuur is een meting van hoe snel deeltjes bewegen, terwijl warmte verwijst naar hoeveel van die energie wordt overgedragen. Dus, op een plaats die grotendeels leeg is als een ruimte, betekent hoge temperatuur niet altijd een hoge hitte. Deeltjes kunnen snel bewegen en een hoge temperatuur creëren, maar omdat er zo weinig zijn, zullen ze niet zoveel warmte naar het ruimtevaartuig overbrengen.

Terwijl Parker Solar Probe door een ruimte reist met temperaturen van enkele miljoenen graden, zal het de meeste van die warmte niet voelen en zal het oppervlak van het hitteschild slechts 2.500 graden Fahrenheit bereiken.

Parker Solar Probe's hitteschild

Dat is nog steeds behoorlijk warm. Ervaren 2.500 graden Fahrenheit is niets om aan te spotten, en zorgen voor een niet-gesmolten Parker Solar Probe kan enige vertraging hebben veroorzaakt bij het plannen van de lancering. Om de hitte te weerstaan, installeerde NASA een schild dat bekend staat als het Thermal Protection System of TPS.

Ontworpen door het Johnny Hopkins Applied Physics Laboratory, is TPS gemaakt van een lichtgewicht koolstofschuimkern die wordt geflankeerd door twee koolstof-koolstof composietpanelen. Het naar de zon gerichte paneel is besproeid met een witte coating die zoveel mogelijk van de energie van de zon weg van het ruimtevaartuig reflecteert. Het is slechts 4,5 centimeter dik en toch wordt verwacht dat bijna alle instrumenten veilig blijven.

Parker Solar Probe's meetbeker

Niet elk instrument zal echter door TPS worden beschermd.De Faraday-beker is een sensor die over het hitteschild uitsteekt om de zonnewind te meten, en om een ​​nauwkeurige meting te krijgen, kan deze niet door TPS worden beschermd.

Waarom smelt Faraday niet?

"Vanwege de intensiteit van de zonnesfeer moesten unieke technologieën worden ontworpen om ervoor te zorgen dat het instrument niet alleen kan overleven, maar ook de elektronica aan boord nauwkeurige metingen kan terugsturen," legde de Susannah Darling van NASA uit. De beker is gemaakt van Titanium-zirkonium-molybdeenfolie, een legering van molybdeen, waardoor het een smeltpunt van ongeveer 4260 graden Fahrenheit heeft. De chips die een elektrisch veld produceren voor de Faraday-beker zijn gemaakt van wolfraam, het metaal met het hoogst bekende smeltpunt. Met een drempel van 6,192 graden Fahrenheit voor het smelten, heeft Faraday de bewegingsruimte om de benodigde zonnewindgegevens te verzamelen.

Na de lancering op 4 augustus, zal Parker Solar Probe de zwaartekracht van Venus gebruiken om zijn baan rond de zon te verkleinen. Deze flybys zullen ongeveer zeven jaar duren, waardoor de sonde uiteindelijk zo dichtbij komt als 3,7 miljoen mijl vanaf het centrum van het zonnestelsel. De laatste lus in de corona van de zon wordt verwacht tegen het einde van 2024. Maar dankzij deze reeks innovatieve technologieën moet hij de hele tijd koel blijven.