NASA'nın Güneş'i İnceleyecek Uzay Aracı Parker Solar Probe Nasıl Bu Denli Isıya Dayanıklı?

bu yaz nasa'nın parker solar probe (parker güneş sondası) daha önceki görevlerden farklı olarak güneşin daha yakınına ve güneş atmosferinin daha derinine yol alacak.

güneş atmosferinin içinde, korona olarak bilinen bir bölgeyi inceleyecek olan parker solar probe, güneş sisteminin dışına doğru fırlayan ve bölgeden akan çeşitli parçacıkların, enerjinin ve ısının nasıl güç sağladığına dair daha önce görülmemiş gözlemler sunacak.

koronanın içi, hayal edilemeyecek kadar sıcak. uzay aracı, milyonlarca fahrenheit'den daha yüksek sıcaklıklara maruz kalacak. 

peki uzay aracı neden erimiyor?

parker solar probe, görevin extrem koşullarına ve sıcaklık dalgalanmalarına dayanacak şekilde tasarlanmış. işin püf noktası, güneş'in yoğun ışık yayılımından korunmaya yardımcı olan; ancak bu sırada koronal malzemenin uzay aracına temas etmesine de izin veren özel ısı kalkanında ve otonom bir sistemde yatıyor.

uzay aracını neyin güvenli tuttuğunu anlamanın püf noktası, ısıya ve sıcaklık kavramını anlamaktır. zannedilenin aksine yüksek sıcaklıklar her zaman başka bir nesneyi gerçekten ısıtmaz.

uzayda, belirli bir nesneye önemli miktarda bir ısı sağlamadan da sıcaklık binlerce dereceye çıkabilir. çünkü, sıcaklık parçacıkların ne kadar hızlı hareket ettiğini ölçerken, ısı ise parçacıkların aktardıkları toplam enerji miktarını ölçer. parçacıklar hızlı hareket edebilir (yüksek sıcaklık), ancak sayıları azsa, çok fazla enerji transfer edemeyeceklerdir. (düşük ısı). uzay çoğunlukla boşluk olduğundan, aslında uzay aracına enerjiyi aktaran çok az parçacık vardır.

örneğin, parker güneş sondasının incelediği korona, çok yüksek bir sıcaklığa fakat çok düşük bir yoğunluğa sahiptir. elinizi sıcak bir fırına koyma ile bir tenceredeki kaynar suya koyma arasındaki farkı hayal edin. fırında eliniz, suya göre daha uzun süre dayanabilir. çünkü suda daha fazla parçacıkla etkileşime girmek zorundasınız. benzer şekilde, güneş'in görünür yüzeyine kıyasla, korona daha az yoğundur, bu yüzden uzay aracı daha az sıcak parçacıkla etkileşir ve çok fazla ısı almaz. bunun anlamı, parker güneş sondası'nın birkaç milyon derece sıcaklığa sahip bir alandan geçerken, güneşe maruz kalan ısı kalkanının yüzeyinin yalnızca yaklaşık 2500 fahrenheit'e (yaklaşık 1,400 santigrat derece) ısınacağıdır.

tabii ki, binlerce fahrenheit hala görce olarak çoktur. (karşılaştırma yapmak gerekirse, yanardağ patlamalarından elde edilen lavlar 1300 ve 2200 f (700 ve 1.200 c) arasında olabilir. ve bu ısıya dayanmak için, parker solar probe termal koruma sistemi veya tps olarak bilinen bir ısı kalkanı kullanıyor. bu kalkan, 2.4 metre çapında ve 4,5 inç (yaklaşık 115 mm) kalınlığında. bu birkaç inçlik koruma, sadece kalkanın diğer tarafında, uzay aracı gövdesinin 85 f (30 santigrat) gibi görece rahat bir sıcaklığı maruz kalması anlamına gelir.

termal koruma sistemi (tps), johns hopkins uygulamalı fizik laboratuvarı tarafından tasarlandı ve karbon-karbon ileri teknolojisiyle (c/c komposit) (iki karbon levha arasına sıkıştırılmış bir karbon kompozit köpük kullanılarak) inşa edildi. bu hafif yalıtıma mümkün olduğu kadar fazla ısı yansıtmak için, güneşe bakan plaka üzerinde beyaz seramik boya işlik etti. 3,000 f (1,650 c) 'ye kadar dayanacak şekilde test edilmiş olan tps, bu açıdan rahat bir şeklide aracın güvenliğini koruyabilir.

ancak uzay aracı tümüyle tps'ye bel bağlamıyor. ısı kalkanından dışarı çıkan bir solar kupa, parker güneş sondası üzerindeki ısı kalkanıyla korunmayan iki enstrümandan biri. bu alet, faraday kupası olarak bilinen, iyon-elektron akı ve güneş rüzgarı akışının yönünü ölçmek için tasarlanmış bir sensör. güneş atmosferinin yoğunluğu nedeniyle, sadece cihazın hayatta kalmasını sağlamak için değil, aynı zamanda gemideki elektronik cihazların doğru okumaları geri gönderebilmesi için benzersiz teknolojiler tasarlanmalı. bir başka zorluk ise, elektronik kablo sorunu. çoğu kablo güneş'e yakın bir mesafede ışınlara maruz kalmadan dolayı eriyecekti. bu problemi çözmek için, ekip safir kristal tüpler üretti ve telleri niyobyumdan yaptı.

uzay gemisindeki diğer bazı tasarımlar da parker solar probe'u ısıdan koruyor. koruma olmadan, uzay aracına güç vermek için kullanılan güneş panelleri aşırı ısınabilir. bu paneller, basit bir soğutma sistemine sahip: fırlatma sırasında soğutucu gazın donmasını engelleyen ısıtılmış bir tank, soğutma gazının donmasını engelleyen iki radyatör, soğutma yüzeyini en üst düzeye çıkarmak için alüminyum radyatörler ve soğutma sıvısı sirkülasyonu için pompalar. soğutma sistemi, ortalama büyüklükte bir oturma odasını soğutmaya yetecek kadar güçlüdür ve güneşe maruziyette güneş paneli ve aletini serin ve çalışır halde tutacaktır.

uzay aracı kendini güvende tutmak için tasarlanmıştır. bir cep telefonunun yaklaşık yarısı büyüklüğündeki birkaç sensör, uzay aracının gövdesine tutturulur. bu sensörlerden herhangi biri güneş ışığını algılarsa, merkezi bilgisayarı uyarır ve uzay aracı sensörleri ve enstrümanların aracın geri kalan kısımlarını güvenli bir şekilde korumak için konumunu düzeltebilir. ki bu, insan müdahalesi olmadan gerçekleşmelidir, bu nedenle merkezi bilgisayar yazılımı tizilikle test edilmiştir.

bahsedilen faraday cup için

kaynak: 

nasa/goddard space flight center. (2018, july 19). 

traveling to the sun: why won't parker solar probe melt?. sciencedaily. retrieved july 25, 2018 from sciencedaily.com