NASA的Parker太陽能探針將在今年夏天圍繞陽光近距離軌道,使其成為有史以來對星星有史以來的特寫鏡頭觀察。
汽車大小的航天器將在一個名為太陽的電暈地區距離太陽表面約380萬英里。這將使它能夠對帶有高電動顆粒的太陽風進行前所未有的細節,直至遠至海王星。
在這一點上,它也將受到強烈的熱量和溫度。電暈的溫度範圍從華氏度的10,000度到某些地區超過100萬度。
長期以來,人們一直認為,沒有什麼可以像太陽近的地方飛行,而不會在強烈的輻射和輻射中瓦解。然而,帕克太陽能探測器配備了基本和先進的技術,可防止它在陽光下融化。
熱與溫度
重要的是要了解熱量與溫度不同。溫度測量顆粒的移動速度,而熱量表明顆粒傳遞了多少能量。
高溫並不總是意味著高能量轉移。這些顆粒可以以極高的速度移動,但是其中可能太少,無法以熱的形式將能量傳遞到另一個身體。在太空中,很少有顆粒可以加熱航天器。
例如,在靠近地球的情況下,將手放在加熱的烤箱中要比在沸水鍋中容易得多。這是因為在烤箱內部高速移動的顆粒要比在水罐中少得多。
太陽的電暈可以測量溫度數百萬度,但是它沒有足夠的顆粒將探針加熱到該水平。在隔熱罩外,溫度僅為華氏度2500度。
隔熱罩
為了進一步降低熱量,將Parker太陽能探針覆蓋在碳板之間插入的4.5英寸碳複合泡沫層。在面向陽光的一側,盾牌用白色陶瓷油漆塗料,以盡可能多地從陽光下彈起。
這隔熱罩最多可以支撐華氏3,000度,並將探頭內部的溫度降低至可管理的80度華氏度。但是,並非所有樂器都受到隔熱罩的保護。 Faraday杯子是一種旨在測量太陽風中的離子和電子通量的工具,將像隔熱罩的拇指一樣伸出。
為了防止在陽光下融化,杯子是由鉬合金製成的,該合金可以承受高達4,260度的華氏度。用於杯子的芯片是由鎢製成的,鎢是一種金屬,其熔點最高,該融化點為6,192華氏度。
在實驗室中嘗試並測試
為了確保法拉第杯將承受太陽的熱量,NASA的專家將其遭受與軌道上相似的條件。
科學家使用粒子加速器用輻射和IMAX投影儀轟炸杯子,以模擬來自太陽的熱量。他們還使用了Odello太陽能爐,該太陽能爐將來自太陽的熱量通過10,000鏡。
結果?帕克太陽能探針的法拉第杯很容易承受熱量,溫度,光線和輻射。實際上,杯子接觸到元素的越多,其執行越好。
“我們認為輻射消除了任何潛在的污染,”說密歇根大學的外表工具首席研究員賈斯汀·卡斯珀(Justin Kasper)。 “它基本上清理了自己。”
自動冷卻系統
NASA為航天器安裝了可以利用太陽能量的太陽能電池板。當航天器靠近太陽時,太陽能電池板在隔熱罩的陰影下退出,只剩下一小部分。
該探測器還配備了一個欺騙性的簡單冷卻系統,可以輕鬆冷卻客廳。該系統包括一個加熱的儲罐和兩個輻射器,以防止冷卻液冷凍,鋁製鰭和泵,以防止冷卻液流動。
冷卻液由加壓,去離子的水製成,其沸點高於257華氏度。加熱和抽水元件之間的平衡使水足夠熱,以防止水冷凍和足夠冷卻以防止其沸騰。
放置在隔熱罩陰影中的傳感器也被放置以檢測陽光。如果傳感器檢測到光,他們會通知主計算機,然後將探針重新放置以使其離光更遠。