1397/05/13

کاوشگر پارکر ناسا چگونه به خورشید نزدیک می‌شود؟

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...
کاوشگر پارکر ناسا چگونه به خورشید نزدیک می‌شود؟

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.
این کاوشگر دارای محافظ حرارتی فوق‌العاده‌ای است. 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.

منبع: بیگ بنگ

کاوش‌های فضایی |

نظر شما
اخبار مرتبط

نزدیک‌ترین فضاپیمای بشر به خورشید سفرش را به زودی آغاز می‌کند

1397/04/30
سازمان فضایی آمریکا از تکمیل آخرین مراحل کاوشگر خورشیدی پارکر خبر داد. سازمان فضایی آمریکا (ناسا)، آخرین مراحل تکمیل کاوشگر خورشیدی پارکر را که قرار است تابستان ماموریت سفر به خورشید را...

پربازدیدکننده ترین خبر

سفر فضاپیمای BepiColumbo به سمت سیاره عطارد آغاز شد

اولین مأموریت آژانس فضایی اروپا (ESA) به سیاره عطارد بامداد روز ۲۸ مهر از پایگاه فضایی گویان فرانسه آغاز شد. فضاپیمای بپی‌کلمبو (BepiColumbo ) رأس ساعت ۵:۱۵بامداد سوار بر ماهواره‌بر آریان ۵ پرتاب شد و سفری هفت ساله را به سمت نزدیک‌ترین سیاره منظومه شمسی به خورشید آغاز کرد. فاصله زمین تا عطارد ۲۴۰میلیون کیلومتر است ولی کل سفر فضاپیمای مورد بحث به حدود 9 میلیارد کیلومتر خواهد رسید. با وجود هوای نیمه ابری، عملیات پرتاب با تلاش مشترک آژانس فضایی اروپا (ESA) و آژانس فضایی ژاپن (JAXA) به شکل بی نقصی انجام شد. دو دقیقه پس از پرتاب، دو بوستر اولیه از آریان ۵ جدا شدند. طی ۹دقیقه وظیفه موتور اصلی هم به پایان رسید و BepiColumbo سوار بر ماژول انتقال و مرحله بالایی به مدار پایینی زمین رسیدند. نهایتاً در زمان ۲۷دقیقه پس از پرتاب، فضاپیما به طور کامل از سامانه پرتاب جدا شد و سفرش را آغاز کرد. سیگنال‌های اولیه نشان می‌دهند که ماهواره مورد بحث کاملاً سالم و عملیاتی است. به خاطر نیروی گرانش عظیم خورشید، انرژی مورد نیاز برای رسیدن به عطارد تقریباً معادل انرژی برای رسیدن به پلوتو است. آریان ۵ قدرت کافی برای طی این مسیر ندارد و پیشرانه‌های یونی روی فضاپیما هم از عهده این کار بر نمی‌آیند. به همین دلیل بپی‌کلمبو مجبور است مانورهای خاصی را برای دستیابی به سرعت مورد نیاز انجام دهد. یکی از این مانورها در سال ۲۰۲۰ دور زمین انجام می‌شود، دو مورد در سال های ۲۰۲۰ و ۲۰۲۱ دور سیاره ناهید، و شش مانور بین سال های ۲۰۲۱ و ۲۰۲۵ دور عطارد تا نهایتاً فضاپیما در تاریخ پنجم دسامبر ۲۰۲۵ در مدار مورد نظر قرار گیرد. پس از قرار گرفتن در مدار، بپی‌کلمبو به دو مدارگرد تقسیم می‌شود: مدارگرد مرکوری (MPO) متعلق به آژانس فضایی اروپا و مدارگرد مگنتوسفری مرکوری (MMO) متعلق به ژاپن. برای اولین بار است که دو فضاپیما به شکل همزمان به سمت عطارد ارسال می‌شوند تا در مورد ساختار، میدان مغناطیسی و فقدان اتمسفر این سیاره تحقیق کنند.