المركبة الفضائية محمية بدرع حراري على الجانب المواجه للشمس مما يسمح لها بالحفاظ على درجة حرارة 30 درجة مئوية في بيئة شديدة الحرارة.
انطلق هذا الصباح (10:31 بتوقيت إسرائيل) مسبار باركر الفضائي التابع لناسا من كيب كانافيرال لدراسة الشمس.
وتم إطلاق المركبة الفضائية، التي من المفترض أن تقترب من مسافة حوالي 6 ملايين كيلومتر من الشمس، على متن صاروخ دلتا 4 الثقيل. وسيصل إلى مداره حول الشمس في ديسمبر.
مدار المركبة الفضائية يجعلها أقرب إلى الشمس من أي مركبة فضائية حتى الآن، كما أنها ستكون أسرع مركبة فضائية، حتى أسرع من نيو هورايزنز.
ومن المقرر أن يستكشف باركر الغلاف الجوي الخارجي للشمس - الإكليل ويكشف عن رؤى جديدة حول آلية عمل الشمس، وخاصة تنوع جزيئات الطاقة والحرارة التي تعبر الإكليل وتطير الجسيمات المتأينة إلى النظام الشمسي، حتى لمسافة بعيدة. نبتون/رحاب، أبعد كوكب عن الشمس.
وتصل الحرارة داخل الإكليل إلى مئات الآلاف من الدرجات وأكثر، وذلك بسبب تعرضه للقصف بالجزيئات والإشعاعات الصادرة عن الشمس.
فكيف لن تذوب؟
تم تصميم المركبة الفضائية الشمسية باركر لتحمل الظروف القاسية والتقلبات القوية في درجات الحرارة. يكمن مفتاح بقائها في درعها الحراري المخصص، والذي يحتوي على نظام مستقل يساعد على حماية المركبة الفضائية من انبعاثات الضوء القوية من الشمس، ولكنه يسمح للمواد من الإكليل بـ "لمس" المركبة الفضائية.
أحد الأدلة لفهم ما يحمي المركبة الفضائية من الحرارة المرتفعة هو فهم مفهوم الحرارة مقابل درجة الحرارة. وخلافا للحدس، فإن درجات الحرارة المرتفعة لا تترجم إلى تسخين الجسم.
يمكن قياس درجات حرارة تصل إلى آلاف الدرجات في الفضاء دون تسخين كبير للمركبة الفضائية التي شعرت بها. والسبب في ذلك هو أن درجة الحرارة تقيس في الواقع مدى سرعة تحرك الجزيئات، بينما يقيس قياس الحرارة كمية الطاقة التي تنقلها. يمكن للجسيمات أن تتحرك بسرعة (درجة حرارة عالية)، ولكن إذا كان هناك عدد قليل منها، فإنها لن تنقل الكثير من الطاقة إلى المركبة الفضائية (قليل من الحرارة). وبما أن الفضاء معظمه فارغ، فهناك عدد قليل جدًا من الجزيئات التي يمكنها نقل الطاقة إلى الفضاء.
على سبيل المثال، تتمتع الهالة التي ستمر عبرها المركبة الفضائية باركر بدرجات حرارة عالية، ولكن كثافتها منخفضة. فكر في الفرق بين وضع يدك في الفرن ووضعها في كوب من الماء المغلي (لا تجرب ذلك في المنزل). في الفرن، يمكن لليد أن تتحمل درجات حرارة أعلى بكثير لفترة أطول مما هي عليه في الماء لأن الماء المجاور لها يحتوي على العديد من نقاط الاتصال مع العديد من الجزيئات. وبالتالي، ستواجه المركبة الفضائية عددًا أقل من الجسيمات الساخنة، وبالتالي لن تمتص قدرًا كبيرًا من الحرارة.
وهذا يعني أن المركبة الفضائية باركر ستسافر في الفضاء حيث تصل درجات الحرارة إلى عدة ملايين من الدرجات، وسيقترب سطح درعها الحراري من الشمس ولكن ستشعر بحرارة 1,400 درجة مئوية فقط.
وبطبيعة الحال، هذه درجات حرارة عالية بما فيه الكفاية. وعلى سبيل المقارنة، تندلع الحمم البركانية من البراكين في حدود 1,200-700 درجة. لتحمل الحرارة، يستخدم Parker نظام الحماية الحرارية، أو درع الحرارة TPS الذي يبلغ قطره 2.4 مترًا وسمكه حوالي 115 ملم (11.5 سم). تعني هذه السنتيمترات القليلة من الحماية أنه على الجانب الآخر من الدرع الحراري، سيشعر جسم المركبة الفضائية بدرجة حرارة متوسطة تبلغ 30 درجة مئوية.
تم تصميم TPS في مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز، وتم بناؤه باستخدام الكربون المقوى، باستخدام شرائح رغوة الكربون المركبة بين لوحين من الكربون. يتم طلاء الهيكل النهائي بطلاء سيراميك على لوح يواجه الشمس، لإعادة أكبر قدر ممكن من الحرارة. تم اختبار TPS عند درجات حرارة حوالي 1,650 درجة. يمكنه الآن تحمل أي حرارة يمكن أن تتعرض لها الشمس، وسيبقي جميع الأجهزة تقريبًا في نطاق درجة حرارة آمن.
المواد الأساسية على موقع وكالة ناسا
المزيد عن هذا الموضوع على موقع العلوم
