https://frosthead.com

Иза кулиса свемирском летјелицом која ће летети кроз сунчеву атмосферу


Ажурирање, 11. август 2018., 8.00: НАСА је одгодила покретање Паркер соларне сонде до јутра, 12. августа, с новим прозором за покретање који ће почети у 03:31 ЕДТ. Сонда је првобитно требало да буде лансирана пре изласка сунца у суботу, али због проблема са хелијумском аномалијом притиска ракете Делта ИВ Хеави свемирске летјелице, покушај је прочишћен неколико минута прије планираног узлетања. Најновија сонда може започети своје путовање у 2018. години биће 23. августа, јер се ослања на летјелице Венере како би стигли до сунца. Иначе ће се сонда лансирати следећег маја.

Соларна сонда Паркер, која би требало да крене 11. августа, биће први контакт човечанства са нама најближом звездом.

Раније свемирске летелице дивиле су се сунцу издалека, пошто су температуре звезде спречиле дубинско проучавање његове површине. Сада, опремљен најсавременијим системом термичке заштите - укључујући оно што је можда технолошки најсавременији визир за сунчање на свету - Паркер-ова соларна сонда предвиђена је за историју.

Седмогодишња мисија сонде има неколико циљева. Прво, сонда ће прикупити више информација о соларним ветровима - токовима плазме и честицама које се емитују са сунчеве површине. Ови ветрови убрзавају се до брзине од око 250 миља у секунди док су истиснути из своје звезде. Једном у свемиру, они путују стотине милиона километара, непрестано пролазећи поред Земље. Једини разлог зашто не осећамо пухање је магнетно поље Земље, које одбија ветрове попут камена у реку која пробија. Али како се ветрови на крају одвајају од сунчевог гравитационог повлачења, остаје мистериозно.

Ова посебна линија испитивања домује за дугогодишњим обожаватељима наше најближе звезде. Соларне ветрове први је пут описао касних педесетих година прошлог века имењак сонде, физичар Еугене Паркер; сада, у 91. години, Паркер можда још чује одговоре на своја 60 и више година научног испитивања.

Друго, сонда ће прва ступити у контакт са сунчевом короном - хаотичном, вртложном спољном атмосфером видљивом голим оком током помрачења Сунца. Из неког разлога, корона је хало топлија од главе којом је окружена, пламти на температурама до 2 милиона степени Фаренхеита - неколико реда величине изнад сунчеве (често испарљиве) температуре површине од око 10 000 степени Фаренхеита (што би требало да буде фер, још увек није шетња парком). То је толико контратутивно, колико звучи - као да одгурнете руку од трепереће свеће само да осетите још горућу опекотину.

Треће, сонда ће истражити убрзање високоенергетских честица далеко од сунчеве површине. Најбржи од ових честица остављају соларни ветар у прашини, који пламти брзином већом од 100 000 миља у секунди (понекад посежући у брзини светлости). У ствари, ове честице су често повезане са догађајима попут сунчевих бљескова (заслепљујуће светле тачке енергије које експлодирају са сунчеве површине) или избацивања короналне масе (ватрени одсјаји плазме који извире из сунца), а оба могу оштетити сателите, па чак и проузроковати прекиди струје на Земљи. Научници се надају да ће подухвати сонде обавештавати како испарљива корона успева да упусти и соларне ветрове и ове високоенергетске честице у свемир.

„Чекали смо 60 година на ову мисију“, каже Ницола Фок, научница за пројекат Паркер Солар Пробе. „То је одговор на питања која муче научнике откад смо открили да је корона прегрејана. То је право путовање открићем. "

Фотограф Мицхаел Солури имао је ексклузивну закулисну прилику да види научнике у акцији. „Визуелне аспекте тражим на јединствен начин који помаже да се превазиђе стереотип о томе шта научник треба да буде“, каже он. „Људи научници голубови. Желим да разбијем ову баријеру. “(© мицхаел солури / мицхаелсолури.цом) С лева на десно: техничар Тони Ахан, машински инжењери Келлес Гордге и Даниел Еби, инжењер топлотног оклопа Бетси Цонгдон и инжењер за безбедност система Цхип Делмар. (© мицхаел солури / мицхаелсолури.цом) Један од контејнерских контејнера. Топлотни штит је заправо запаљив - али само у присуству кисеоника, који је оскудан у сунчевој корони. Овде на Земљи, међутим, треба предузети мере предострожности. (© мицхаел солури / мицхаелсолури.цом) „Желео сам да видим човечанство које стоји иза свемирских истраживања“, каже Солури. „Њихов осећај прецизности је изванредан. Показује да је занат укључен, а то није рутинско. “(© мицхаел солури / мицхаелсолури.цом) Машински инжењер Јим Хуцхесон држи сензорски клин с инструментом Паркер Солар Пробе-овим инструментом с ниском енергијом (ЕПИ-Ло), који ће мерити честице ниске енергије које струју од сунца у односу на соларне ветрове. Додаје Солури, „Ови људи раде изванредан рад са изванредним материјалима, радећи као тим за истраживање свемира“. (© мицхаел солури / мицхаелсолури.цом) Паркер Солар Пробе високо ојачана антена, прекривена радомером да би је заштитила од контаминације и / или оштећења током обраде тла. (© мицхаел солури / мицхаелсолури.цом) Научници који стоје иза конструкције сонде љубећи је називају "фризбијем од осам стопа". Дебео 4, 5 инча и 160 килограма, Паркер-ова соларна сонда била би громогласна бацачица чак и за већину сезонских играча из Фризбија. (© мицхаел солури / мицхаелсолури.цом) Аннетте Долбов, бивша учитељица у основној школи, нашла се заљубљена у електронику средином каријере - и одлучила да промени курс. У последњих 21 година била је део изградње 13 НАСА-ових сателита - али Паркер Соларна сонда је њен први пут који води као интеграција и тест. "То је једна од најтежих мисија у којој сам икада учествовао", каже Долбов. „Али то је дефинитивно огроман врхунац моје каријере.“ (© мицхаел солури / мицхаелсолури.цом) Цонгдон, водећи инжењер за топлотни штит Паркер Солар Пробе, помогао је да дизајнира карбонски композит дебљине 160 килограма који ће заштитити инструменте сонде од сунчеве топлотне топлоте. Додаје Солури, „Део мог пута је хуманизовање људи који раде науку и откривање њих као људи у јединственом свету.“ (© мицхаел солури / мицхаелсолури.цом)

Иако сонда мора да затвори размак од 93 милиона миља између Земље и Сунца, њена путања неће тачно бити директна. Свемирске летелице лансиране са Земље почињу истим замахом као и сама планета, тако да сонда не може кренути равно у пакао. Уместо тога, сонда ће следећих седам година провести у спором валцу стежућих елипса око сунца, сужавајући јаз између себе и свог ватреног плесног партнера са сваком наредном годином. Да останемо на курсу, Паркер-ова соларна сонда повремено ће аутостопирати уз Венеру у свемирском свемирском броду, који Бетси Цонгдон, водећи инжењер за топлотни штит Паркер Солар Пробе, упоређује са „ручним кочницом“. Кооптирањем тегљења гравитационе Венере, сонда може да се стабилизира и преусмери на њену путању.

Путовање сонде кулминираће коначним приступом звезди крајем 2024. године, током којег ће се наћи унутар 3, 83 милиона миља од сунчеве површине. Иако ово можда и даље звучи удаљено, ово је седам пута ближе него што је икад свемирска летелица била сунцу - и затвара око 96 процената удаљености између Земље и њене звезде. Штавише, ово ће свемирски брод поставити чврсто у горућу корону.

Ето одакле долази топлотни штит. Дизајни су у току готово деценију, и биће све што стоји између сонде и першинг опасности његовог револуционарног пута. Али задатак је био нешто страшнији од постављања сунчаног шешира на 1400 килограма свемирског брода.

Са само 4, 5 инча дебљине, топлотни штит има љускаво језгро од угљене-пене која је заправо 97 процената шупља - што чини структуру нешто ваздушним сендвичем. Ипак, тим с љубављу надимак "фризби са осам стопа" сатови су 160 килограма. Са обе стране су два панела направљена од угљеног композита која заправо постаје чвршћа када се загреју. Поред тога, бочна страна окренута сунцу обложена је специјализованом белом бојом која расипа већину сунчеве топлоте, чувајући крхке инструменте испод. Боја је у основи најтежа крема за сунчање икад измишљена - и од пресудне је важности да се не пропусти неко место.

При најближем приступу сонди, врх оклопа ће се испећи на око 2500 степени Фаренхита - преко седам пута већој од температуре потребне за печење ћуретине за Дан захвалности - али свеједно изненађујуће прохладно с обзиром на околину. Нескладје има везе са дифузијом честица у атмосфери короне: Већина топлоте коју ће Сонда искусити уствари ће потицати са сунчеве (релативно хладне) површине, пливајући неколико милиона километара даље. "Ако ставите руку у рерну, неће изгорети", објашњава Цонгдон. "То је само кад додирнете површину."

Док подноси ове осетљиве температуре, "џиновски фризби" ће остатак сонде одржати хладним попут (млаког) краставца. Стражња страна штита остаће на 600 степени Фаренхајта, а инструменти скривени у аутобусу сонде остаће око 85 степени Фаренхеита. Да би осигурали да осетљива електроника остане у сенци, топлотни штит мора увек бити окренут сунцу. Један погрешан корак могао би за неколико секунди окончати дуго очекивану мисију.

Али тим је предузео мере предострожности како би спречио ову могућност. Седам специјализованих сензора (који се понекад називају и „сензори соларних удова“) окружују свемирску летјелицу, непрестано узоркујући излагање сонде свјетлости. Ако свемирска летелица смета у несигурном положају, сензори ће покренути заштитни одговор да брзо коригују угао сонде. Сонда такође долази са течним системом за хлађење, упакујући у пет литара воде под притиском који може да се пробија по малим венама дуж машинерије да би одржао изводљиву околну температуру. Узорни тим инжењеринга уткан је у све крајеве свемирског брода. „У основи се брине за себе“, каже Фок.

Како је „најномномобилнија свемирска летелица“ икад изграђена, сонда мора заглавити много машина у релативно мали пакет, каже Аннетте Долбов, Паркер Солар Пробе за интеграцију и тестирање (сонда је приближно величине малог аутомобила). Једном када се свемирски брод покрене, он ће у суштини прекинути све везе са скрбницима на Земљи - што значи да ће ова мућна сонда морати да се брине за себе у наредних седам година. Од октобра 2012. године Долбов се љубазно љуља око сонде попут забринутог родитеља како би осигурао њен безбедан пролазак.

Др. Ницола Фок © солури_ИС4А0085.јпг Према фотографу Мицхаела Солурија, научница пројекта Ницола Фок пружила је руку у именовању Паркер-ове соларне сонде по физичару Еугенеу Паркеру, стар 91 годину, разбијајући дугогодишње НАСА-ино правило против именовања свемирским бродом по живим особама. (© мицхаел солури / мицхаелсолури.цом)

Наравно, на сонди има више од футуристичког сунчања: Има неки озбиљан посао коме треба присуствовати. Поред својих заштитних мјера, свемирска летјелица ће користити спортске инструменте попут Солар Пробе Цупа, дизајниране за сакупљање честица високе енергије које струју са сунчеве површине, као и сет телескопа за снимање фотографија освјетљених.

А сонда сигурно не планира да расипа богатство соларне енергије која ће јој бити тајна на путовањима: Уосталом, видеће много сунца. Кад је још далеко од звезде, сонда ће широко бацати своје соларне панеле, натапајући се у енергетским зрацима звезде како би напајала своје инструменте. Али како се приближава, панели ће се угурати унутра попут крила спаваће птице, драстично смањујући количину светлости коју апсорбују. При најближем приближавању, сунчева снага биће 475 пута већа од сателита који орбитира око Земље - ово је, како Фок каже, „пакао велике снаге“ који би могао надвладати осетљиву електронику система.

Цонгдон, Долбов и Фок су непоколебљиви што се сонда не би могла састати без огромног заједничког напора научника, техничара и координатора Лабораторија за примијењену физику НАСА-е и Јохнс Хопкинс-а. Тим и њихови сарадници преводили су деценијама планирања из људских умова на листове папира и ПоверПоинт слајдове - сада у потпуности остварени у опипљивом подвигу никад виђене механике.

Посебно је Долбов-ова група посветила запањујући број сати изградње сонде: „Већина пројеката може добити 300 до 500 сати на хардверу“, објашњава Долбов. „Наши су имали скоро 5000 сати по свим нашим подсистемима ... али [тим] се још увек смешка. Поносни су на оно што су учинили. "

Након лансирања сонде, Долбов се шали да ће можда примијетити њено празно гнијездо: „Након што заврши, наступит ће период којем се не радујем… када сви кренемо и поново направимо одвојене ствари. Али биће страшно да је свемирска летелица у свемиру, тамо где и припада. Опоравићу се. "

Као наша најближа звезда, сунце је наш најбољи посредник за разумевање ових небеских тела у целини. Шта више, сунце је постало прилично критични део нашег постојања овде на земљи - али ниједна звезда није изграђена да траје вечно. Стицање јаснијег разумевања здравља и темперамента Сунца послужиће не само будућности истраживања свемира, већ и природи живота на нашој сопственој планети.

„Ова мисија је помало све“, каже Фок. "То је историјско, ради фундаменталну физику - али такође даје корист животу и друштву у целини."

Како је лансирано тек неколико дана, Долбов се чуди како су се напоран године коначно спојиле. "Ево нас у првенственој утакмици, и ми ћемо прећи у крајњу зону", каже она. "То је постала таква породица."

Сонда ће ове суботе полетети са станице за ваздухопловство Цапе Цанаверал на Флориди, са стартним прозором који почиње у 03:33 ЕДТ. Њен налет у атмосферу осветлиће још увек тамно небо - историјски бљесак који претходи чак и јутарњем излазећем сунцу.

Иза кулиса свемирском летјелицом која ће летети кроз сунчеву атмосферу