کاوشگر پارکر ناسا چگونه به خورشید نزدیک می‌شود؟

بیگ بنگ: طی چند هفته آینده ناسا یکی از جاه‌طلبانه‌ترین پروژه‌هایش را به انجام می‌رساند. کاوشگر خورشیدیِ پارکر برای “لمس” کردن خورشید تا جایی به سطح خورشید نزدیک خواهد شد که پیش از این سابقه نداشته است. پارکر در عدد از نزدیکترین مدارهایش به دور خورشید، در اتمسفر خارجی خورشید یا همان کرونا (Corona)، یعنی در فاصلۀ کمتر از ۶.۱ میلیون کیلومتری از سطح آن قرار خواهد گرفت، جایی که دمای آن به میلیون‌ها کلوین می‌رسد.

به گزارش بیگ بنگ، این کاوشگر طبعا دارای محافظ حرارتی است و محافظ حرارتی فوق‌العاده‌ای هم دارد. ابتدا باید به دمای سوزانندۀ اطراف خورشید بپردازیم. در نگاه  اول به نظر می‌رسد بهترین محافظ‌های حرارتی هم در چنین دماهایی ذوب خواهند شد. هر چه باشد، دمای سطح سیاره ناهید که حدود ۴۶۰ درجه سلسیوس است در از کار افتادنِ سریعِ سیستم‌های الکترونیکی در کاوشگرهای روسی در دهۀ ۱۹۸۰  نقش داشت. همانطور که ناسا توضیح داده است، راه حل در تفاوت بین دما و گرما و همچنین چگالی جو خورشید، نهفته است.

دما، معیاری است از سرعتِ ذرات ماده یا در واقع “انرژی جنبشی”. اما گرما، مقدار انرژیی است که ذرات واقعا منتقل می‌کنند. در فضا شما می‌توانید ذراتی داشته باشید که با سرعت خیلی بالایی حرکت ‌کنند ولی انرژی کمی منتقل ‌کنند، زیرا فاصلۀ بین آنها زیاد است (چگالی ذرات پایین است). “سوزانا دارلینگ” از ناسا می‌گوید:« کرونا که کاوشگر پارکر در آن حرکت می‌کند، دمای فوق‌العاده بالایی دارد ولی چگالی آن بسیار کم است. آب جوش و فر اجاق گاز را در نظر بگیرید. اگر دستتان را درون فِر قرار دهید، دماهای خیلی بالاتری را به مدت بیشتری می‌توانید تحمل کنید به نسبت وقتی که دستتان را درون آب جوش قرار دهید. زیرا در آب، ذرات بسیار بیشتری با دست شما در تماس است. به طور مشابه، چگالی کرونا نسبت به سطح خورشید کمتر است و کاوشگر با ذرات کمتری در تماس است و درنتیجه گرمای کمتری دریافت می‌کند.»

این نکته نشان می دهد که محافظ حرارتی که از اغلب تجهیزات کاوشگر محافظت می‌کند، فقط تا ۱۳۷۰ درجه سلسیوس گرم خواهد شد. تکنولوژی به کار رفته در این محافظ، فوق‌العاده است و از دو کامپوزیت کربن-کربن، که به روش “فرا گرم کردن” (Superheating) ساخته شده‌اند، تشکیل شده که یک لایۀ ۱۱.۵ سانتی‌متری فوم کربنی را در بر گرفته‌اند.

آن طرف از محافظ حرارتی که رو به خورشید قرار می‌ گیرد، رنگ سفید براقی دارد که تا جایی که ممکن است نور خورشید را بازتاب دهد و در نتیجه گرمای کمتری جذب شود. قطر محافظ حدود ۲.۴ متر است و به خاطر سبک بودن فوم کربنی، تنها ۷۲.۵ کیلوگرم وزن دارد و شگفت‌انگیز اینکه دمای هر آنچه پشت محافظ قرار دارد، ۳۰ درجه سلسیوس یا کمتر خواهد بود.

تجهیزاتی که لازم است خارج از مراقبتِ محافظ گرمایی کار کنند، جهت ایمن ماندن از گرما، از مواد مناسب ساخته شده‌اند. “فنجان فارادی” که ذرات باردار را جمع‌آوری می‌‌کند تا آهنگ شارش آنها را اندازه‌‌گیری کند، از ترکیب تیتانیوم، زیرکونیوم و مولیبدنیوم ساخته شده است و نقطه ذوب آن ۲۶۲۲ کلوین است. تراشه‌هایی که میدان الکتریکیِ فنجان فارادی را تولید می‌کنند از تنگستن ساخته شده‌اند که بالاترین نقطه ذوب شناخته شده را دارد: ۳۶۹۵ کلوین. همچنین سیم‌های به کار رفته در تجهیزات الکترونیک از نیوبیوم ساخته شده‌اند که نقطه ذوب آن ۲۷۵۰ کلوین است.

سنسورهای موجود روی بدنه کاوشگر به آن کمک می‌کنند تا طوری در فضا جهت‌گیری کند که تجهیزات حساس آن در معرض پرتوهای خورشید قرار نگیرند. همینطور پَنِل‌های خورشیدی که از تابش خورشید، انرژی مورد نیاز کاوشگر را تولید می‌کنند، در مواقعی که کاوشگر خیلی به خورشید نزدیک می‌شود، پشت محافظ حرارتی قرار می‌گیرند تا بیش از اندازه داغ نشوند. کل کاوشگر توسط آب خالصِ تحت فشار، که بهترین مایع برای خنک‌سازی در دماهایی است که این کاوشگر در معرض آن است، خنک می‌شود. باید تصدیق کرد که مقادیر زیادی نوآوری مهندسی در این کاوشگر به کار رفته است. مشتاقانه منتظریم تا ببینیم کاوشگر پارکر چه چیزهایی دربارۀ خورشید، بادهای دیوانه‌ وارش و اتمسفر خارجی آن کشف خواهد کرد.

ترجمه: حسین علامی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=77525

(۱۸ نفر , میانگین : ۴,۹۴ از ۵)