Pekin saatiyle 12 Ağustos 15:31'de, Cape Canaveral Hava Kuvvetleri Üssü'ndeki Tarihi Park Güneş dedektörü (Parker Güneş Sondası), Delta 4 ağır roketleri tarafından fırlatılan SLC-37B'yi fırlattı. 43 dakikalık bir uçuşun ardından, bu heyecan verici anın üçüncü bir şüpheli kaybı yaşansa da, neyse ki en büyük tehlike, Parker dedektörünün roketten başarıyla ayrılması ve Güneş'e giden uzun yola çıkmasıydı. Böylece insanlığın Güneş'i keşfetme yolculuğunun yeni bir başlangıcı oldu!
Güneş Dedektörü
Fırlatma sahası
Güneşe en yakın noktaya ulaşma dünya rekorunu kırmak için, insanların benzeri görülmemiş seviyelerdeki ultra yüksek sıcaklıklara dayanabilecek malzemeler bulması gerekiyor. Termal koruma sistemi (TPS) yoksa Parker da yok denebilir. Plana göre Parker, Güneş yüzeyinden 4 milyon mil (6,11 milyon km) uzağa girecek. Bu aşırı sıcak ortama uyum sağlamak için dedektör kompozit bir ısı kalkanı taşıyacak ve kubbe güneşin parlamasına dayanacak. Isı kalkanı 10 yıl önce yapılamazdı.
Dünya yörüngesinde 1 metrekarelik bir uyduysanız ve Güneş'in enerjisi size ulaşmak için yaklaşık 1350 watt'sa, Parker bu konumdan yaklaşık 25 kat daha yakındır, bu da metrekare başına yaklaşık 850.000 watt ısı demektir. Alan sayılırsa, Parker'ın güneş probu yaklaşık 3 milyon watt enerjiye dayanmalıdır. Dedektörün ısı kalkanı, iki karbon destekli kompozit katmandan ve yaklaşık 4,5 inçlik (11,43 cm) ara kelepçeli bir karbon köpükten oluşan Termal Koruma sistemi (TPS) olarak da bilinir. Güneş'e bakan ısı kalkanı, güneşten gelen enerjiyi mümkün olduğunca yansıtmak için özel bir beyaz kaplamaya da sahiptir. Bu malzeme 2.500 Fahrenheit dereceye (yaklaşık 1371 ℃) dayanıklıdır ve cihazın yaklaşık 85 Fahrenheit derecede (yaklaşık 30 ℃) çalışmasını sağlar.
"Bu görev 60'lardan 70'lere kadar sürmüş olsa bile, 80'lerde bile devreye alındığında, yüksek ısıya dayanıklı metalleri uçurmak mümkün," dedi Driesman. "Bilim insanları çok yüksek erime noktasına sahip metal bir Jerdon üretecekler, ancak metal çok ağır olduğu için onu asla cennete göndermeyecekler. Çoğu ticari karbon fiberin aksine, karbon-karbon yapıları sertleşen reçinelerle polimerize olmaz çünkü sertleşmiş reçineler, sıcak yol yüzeylerindeki yağ gibi güneşe yakın bir yerde buharlaşır," dedi. Isı kalkanını yapmak için NASA, reçineyi "doğranmış karbon fiber" ile dolduruyor, ardından reçineyi sertleştiriyor, 3.000 derecelik bir fırında pişiriyor ve işlemi 4-5 kez tekrarlıyor. "Sonunda etrafınıza sarılan karbon fiberi elde edeceksiniz. Bahsettiğimiz karbon-karbon yapısı, reçine ve diğer maddelerden arındırılmış saf karbondur. "Termal kalkanın ön ve arka tarafları, yalıtımlı olmasının yanı sıra çok güçlü bir mekanik mukavemete sahip olan bu karbon-karbon levhadan yapılmıştır." İki kat karbon-karbon levha, bükülebilecek ve hatta üst üste binebilecek kadar incedir. İki katlı karbon-karbon malzemenin ortasında, günümüzde tıp endüstrisinde alternatif kemikler oluşturmak için yaygın olarak kullanılan yaklaşık 11 cm'lik bir karbon köpük tabakası bulunur. Sandviç tasarım, tüm yapıyı -2,4 metre kalınlığındaki ısı kalkanı için sadece 73 kg (160 pound) ağırlığındaki oluklu mukavva gibi- destekler.
Köpük aynı zamanda termal kalkan yalıtım işlevinin en önemli yapısıdır. Ancak karbon kabarcığının %97'si, uzay sondalarının ağırlığını daha da azaltmak için havadır. Karbonun kendisi termal olarak iletkendir ve köpük yapısı aynı zamanda çok fazla ısının iletilmesini engeller. Kabarcıkları test etmek kolay değildir, son derece kırılgandırlar. Ancak bir sorun daha var: "Isındıklarında yanarlar." "dedi Abel. Vakumda yanma büyük bir sorun değil, ancak testte kalan hava kabarcıkların kömüre dönüşmesine neden olur. Bu nedenle, National Oak Ridge Laboratuvarı mühendisleri, bu karbon köpüklerin yüksek sıcaklık direncini test etmek için yüksek sıcaklık plazma ark lambaları kullandılar. Bu karbon köpüklerin ısı yalıtımı tek başına dedektörlerin gerekli sıcaklıkta çalışmasını garantilemek için yeterli değildir. Uzayda hava dağılımı olmadığından, ısıyı dağıtmanın tek yolu ışığı dağıtmak ve fotonlar şeklinde ısı yaymaktır. Bu nedenle, başka bir koruyucu katmana ihtiyaç vardır: ısıyı ve ışığı yansıtmak için beyaz bir koruyucu katman kullanılır.
Parker Güneş Dedektörü termal kalkan yapısı şematik diyagramı
Bu amaçla, Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı ve Whiting Mühendislik Okulu İleri Teknoloji Laboratuvarı (Johns Hopkins Üniversitesi Whiting Mühendislik Okulu İleri Teknoloji Laboratuvarı), yüksek sıcaklık seramikleri, kimyasal ve plazma püskürtme kaplamaları konusunda araştırma yapan, ısı yalıtım kaplamaları konusunda uzmanlaşmış bir ekip oluşturdu. Daha ileri testler sonucunda ekip, sonunda alümina bazlı beyaz koruma katmanını seçti. Ancak koruyucu katman, karbon reaksiyonu nedeniyle yüksek sıcaklık ortamında grileşeceğinden, mühendisler, iki katman arasındaki etkileşimi önlemek için, saç telinden daha ince ve ısı kalkanı ile beyaz kalkan arasına kaplanmış bir tungsten tabakasının ortasına eklediler. Ayrıca, kalkanları daha beyaz yapmak ve alümina parçacıklarının termal genleşmesini önlemek için bir nano katkı maddesi eklediler. Sistem Bilimi ve Mühendislik Merkezi'nin baş araştırma mühendisi Dennis Nagle, genellikle seramik kullanırken sert ve gözenekli bir kaplamanın tercih edildiğini, ancak çekiçle vurulduğunda malzemenin kırıldığını söyledi. Parker'ın karşılaştığı sıcaklıkta, pürüzsüz kaplama taş çarpmış bir cam gibi kırılır. Bu nedenle, gözenekli kaplamalar bile bu zorlu ortama dayanabilir. Gözenekli kaplamalarda çatlaklar oluştuğunda, çatlaklar gözeneklere ulaştığında durur. Kaplama, bir grup seramik parçacığının diğer katmandan gelen eksik ışığı yansıtmasına yetecek kadar iri taneli katmandan oluşur.
Gönderi zamanı: 15 Ağustos 2018