Parker Solar Probe: Hur NASA planerar att "Touch the Sun" och inte smälta

Parker Solar Probe är inte bara en av NASA: s mest ambitiösa uppdrag, men det verkar troja logik. Den rymdskepp som släpptes för att starta denna sommar kommer in i solens corona och reser genom material med temperaturer över en miljon grader Fahrenheit. Så, varför kommer det inte att smälta?

Parker Solar Probe kommer att inleda den 4 augusti på vad NASA kallar "ett uppdrag 60 år i arbetet", som ligger inom fyra miljoner mil från ytan för att samla in oförutsedda data om solens corona eller yttre atmosfär. Om det lyckas blir det första rymdfarkosten att komma in i solens corona och njut av en mjukt inre temperatur på bara 85 grader medan dess yttre skal omger i solens brinn. Sonden kommer i huvudsak att vara utföringsformen av "detta är bra" hund.

NASA avslöjade vetenskapen bakom varför denna rymdhund inte smälter i en sådan extrem miljö på torsdagen. För att förstå varför Parker Solar Probe inte kommer smälta förklarade rymdbyrån viktiga begrepp för värme kontra temperatur, dess anpassade värmesköld och rymdfarkostens unika innovation.

Parker Solar Probe Temperatur vs. Värme

Skillnaden mellan värme och temperatur kommer att bidra till att Parker Solar Probe uppdrag verkar lite mer (men inte mycket mer) möjligt. Temperaturen är ett mått på hur snabbt partiklar rör sig, medan värmen avser hur mycket energi som överförs. På en plats som oftast är tom som utrymme betyder höga temperaturer inte alltid hög värme. Partiklar kan flytta snabbt och skapa hög temperatur, men eftersom det finns så få av dem kommer de inte att överföra så mycket värme mot rymdfarkosten.

Medan Parker Solar Probe ska resa genom ett utrymme med temperaturer av flera miljoner grader, kommer det inte att känna det mesta av värmen, och värmesköldens yta kommer endast att nå 2500 grader Fahrenheit.

Parker Solar Probe värmesköld

Det är dock fortfarande ganska varmt. Att uppleva 2.500 grader Fahrenheit är inget att scoff vid, och säkerställande av en osmält Parker Solar Probe kan ha orsakat några förseningar vid schemaläggning av lanseringen. För att motstå värmen installerade NASA en sköld som kallas termiskt skyddssystem, eller TPS.

Utformad av Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, är TPS tillverkad av en lätt kolskumkärna som flankeras av två kol-kol-kompositpaneler. Den solterade panelen sprutas med en vit beläggning som kommer att återspegla så mycket av solens energi bort från rymdfarkosten som möjligt. Det är bara 4,5 tum tjockt, och ändå förväntas det hålla nästan allt instrumentation säkert.

Parker Solar Probe mätbägare

Inte alla instrument kommer dock att skyddas av TPS.Faraday-koppen är en sensor som kommer att dyka ut över värmeskölden för att mäta solvinden, och för att få en korrekt läsning kunde den inte skyddas av TPS.

Så, varför smälter Faraday inte?

"På grund av intensiteten i solatmosfären måste unika teknologier konstrueras för att säkerställa att instrumentet inte bara kan överleva utan även elektroniken ombord kan skicka tillbaka noggranna mätningar, förklarar NASAs Susannah Darling. Koppen är gjord av ark titan-zirkonium-molybden, en legering av molybden, vilket ger en smältpunkt på ca 4 260 grader Fahrenheit. De marker som producerar ett elektriskt fält för Faraday-koppen är gjorda av volfram, metallen med den mest kända smältpunkten. Faraday har ett tröskelvärde på 6 192 grader Fahrenheit innan det smälter, för att samla in vindkraftsdata som behövs.

Efter lanseringen den 4 augusti kommer Parker Solar Probe att använda Venus gravitationstryck för att krympa sin omlopp runt solen. Dessa flugor tar ungefär sju år, så småningom att sonden går så nära som 3,7 miljoner mil från solsystemets centrum. Dess slutliga slinga inom solens korona förväntas sen 2024. Men tack vare den här mängden innovativa teknologier borde den hålla sig kall hela tiden.