НАСА рассказало, почему солнечный зонд не расплавится и не сгорит в солнечной короне
Солнечный зонд НАСА Parker Solar Probe проникнет в солнечную атмосферу глубже, чем любая предыдущая миссия. НАСА рассказало на своем сайте, как зонд переживет невероятно высокие температуры.
В солнечной короне невообразимо жарко. Зонд будет подвергаться температурам свыше 1 млн °С и интенсивному облучению. Так почему же он не расплавится?
Секрет кроется в особом тепловом экране и автономной системе, которая помогает защитить миссию от интенсивного излучения Солнца, но позволяет корональному материалу «касаться» космического корабля.
Как ни странно, высокие температуры не всегда приводят к нагреванию другого объекта. В космосе температура может составлять тысячи градусов, при этом объект не нагревается и не ощущает жар своей поверхностью. Дело в том, что температура отражает скорость движения частиц, а тепло — это общее количество энергии, которую они передают. Частицы могут двигаться быстро (высокая температура), но, если их очень мало, они не будут передавать много энергии. Поскольку космос в основном пуст, в нем очень мало частиц, которые могут передавать энергию космическому кораблю.
Солнечная корона, через которую пройдет зонд Parker Solar Probe, имеет чрезвычайно высокую температуру, но очень низкую плотность. Это как разница между тем, чтобы сунуть руку в горячую духовку и тем, чтобы окунуть ее в кастрюлю с кипящей водой (не пытайтесь это повторить!). В духовке ваша рука может выдерживать более высокие температуры дольше, чем в воде. Все дело в количестве частиц, с которыми она взаимодействует.
Солнечная корона менее плотная, поэтому космический аппарат будет взаимодействовать с меньшим количеством горячих частиц и не получит столько тепла. Пока Parker Solar Probe будет путешествовать через пространство с температурой в 1 млн °С, поверхность теплового экрана, обращенная к Солнцу, будет нагреваться только примерно до 1400 °С.
Тем не менее и это все еще фантастически жарко. Для сравнения, лава при извержении вулканов может иметь температуру от 700 до 1200 °C. Поэтому Parker Solar Probe использует тепловой экран около 115 мм в толщину. Эта защита означает, что с другой стороны экрана корпус космического корабля будет иметь температуру всего 30 °С.
Экран протестирован на устойчивость к температуре до 1650 °C и может обеспечить безопасность почти всех приборов. Но не все инструменты Solar Parker Probe расположены позади экрана.
Чаша солнечного зонда — датчик, предназначенный для измерения потоков ионов и электронов, а также углов потока солнечного ветра, — выступает над теплозащитным экраном. Из-за интенсивности солнечной атмосферы пришлось разработать уникальные технологии, чтобы прибор мог работать и отправлять точные показания.
Сама чаша сделана из листов сплава титана, циркония и молибдена с температурой плавления 2349 °C. Решетки, которые создают электрическое поле для солнечного зонда, сделаны из вольфрама — металла с самой высокой известной температурой плавления (3422 °C). Чтобы не расплавились кабели, провода сделаны из ниобия.
Другие конструкции зонда защитят Parker Solar Probe от жары. Без защиты солнечные панели могут перегреться. При каждом приближении к Солнцу солнечные батареи скрываются за тенью теплового экрана, оставляя только небольшой сегмент, подверженный воздействию интенсивных лучей Солнца. К тому же солнечные батареи имеют систему охлаждения с деионизированной водой. Чтобы вода не закипела, она будет находиться под давлением, чтобы температура кипения была выше.
Еще одна проблема с защитой любого космического корабля — это управлять им. Солнечному свету требуется восемь минут, чтобы достичь Земли, а это означает, что, если бы инженерам пришлось управлять космическим кораблем с Земли, к тому времени, когда что-то пойдет не так, будет слишком поздно исправлять это.
Поэтому несколько датчиков размером примерно с половину сотового телефона прикреплены к корпусу космического корабля по краю тени от теплового экрана. Если какой-либо из этих датчиков обнаруживает солнечный свет, они предупреждают центральный компьютер, и космический корабль может исправить свое положение, чтобы обеспечить надежную защиту остальных инструментов.
За семь лет запланированной миссии Parker Solar Probe совершит 24 витка вокруг нашей звезды.
Фото: НАСА
Зонд «Паркер» прислал звуки солнечного ветра
Зонд «Паркер» показал, как выглядит Земля с расстояния 43 млн км
