https://frosthead.com

A jelenet mögött a Nap légkörén keresztül szárnyaló űrhajóval


Frissítés: 2018. augusztus 11., 8:00: A NASA augusztus 12-én, vasárnap reggelig halasztotta a Parker Solar Probe indítását egy új indítóablakkal, amely EDT 3: 31-kor kezdődik. A szonda eredetileg a szombati napfelkelte előtt indult el, de mivel az űrhajó Delta IV Heavy rakéta héliumnyomás-rendellenességet okozott, a próbálkozást néhány perccel átmosta a tervezett emelkedés előtt. A legfrissebb szonda 2018-ban kezdheti meg utazását augusztus 23-án, mivel a Vénusz repülõképességeire támaszkodik, hogy elérje a napot. Ellenkező esetben a szonda jövő májusban indul.

A Parker Solar Probe, amelyet augusztus 11-én indítanak el, az emberiség első kapcsolattartója a legközelebbi csillagunkkal.

A korábbi űrhajók már messziről csodálták a napot, mivel a csillag csillogási hőmérséklete megakadályozta a felület alapos tanulmányozását. Most a legmodernebb hővédő rendszerrel felszerelt - ideértve a világ leg technológiailag legfejlettebb napellenzőjét is - a Parker Solar Probe a történelem előteremtésére szolgál.

A szonda hétéves küldetésének több célja van. Először, a szonda további információkat gyűjt a napszelektől - plazma és részecskeáramoktól, amelyeket a Nap felszíne bocsát ki. Ezek a szelek körülbelül 250 mérföld / másodperc sebességre gyorsulnak, miközben a csillaguktól megszabadulnak. Az űrben haladva több száz millió mérföldet haladnak át, állandó áramlásban haladva a Földön. Az egyetlen ok, amiért nem érezzük a svédasztalosítást, a Föld mágneses tere, amely a szeleket úgy alakítja ki, mint egy sziklát egy folyó folyóban. Ugyanakkor rejtélyes marad, hogy a szelek végül elválnak a nap gravitációs vonzásától.

Ez a különleges vonal a legközelebbi csillag hosszú ideje csodálóit vonzza otthonába. A szélszeleket először az 1950-es évek végén írta le a szonda névkísértője, Eugene Parker fizikus; Parker most, 91 éves korában, még hallja a válaszokat 60 évesnél több éves tudományos kutatására.

Másodszor, a szonda fogja először kapcsolatba lépni a napkoronával - a kaotikus, kavargó külső légkörrel, amely szabad szemmel látható a napfogyatkozás során. Valamilyen oknál fogva a korona egy hatalmasabb, mint a körülötte lévő fej, lángolva akár 2 millió Fahrenheit-fok hőmérsékleten is - néhány nagyságrenddel a Nap (gyakran illékony) felszíni hőmérséklete felett, amely körülbelül 10 000 Fahrenheit-fok (amely, hogy legyen tisztességes, még mindig nincs séta a parkban). Annyira ellentétes, mint amilyennek hangzik - mintha csak a kezét rángatná a villódzó gyertyát, hogy még inkább perzselő égést érezhessen.

Harmadszor, a szonda megvizsgálja a nagy energiájú részecskék gyorsulását a Nap felszínétől. Ezen részecskék közül a leggyorsabb a napszeleket hagyja a porban, másodpercenként több mint 100 000 mérföldes sebességgel izzadva (néha behatolva a fény sebességére). Valójában ezeket a részecskéket gyakran olyan eseményekkel társítják, mint például a napsugárzások (a nap felszínén vakítóan fényes energiafoltok robbant fel a nap felszínén) vagy a koronális tömeg-kidobások (a napsugárzó plazma tüzes harangjai), amelyek mindegyike műholdakat károsíthat, sőt akár áramkimaradások a Földön. A tudósok azt remélik, hogy a szonda vállalkozásai tájékoztatják majd arról, hogy az illékony korona miként képes mind a napenergia szélét, mind pedig ezeknek az energiaigényes részecskéknek az űrbe történő bevezetésére.

„60 évet várunk erre a küldetésre” - mondja Nicola Fox, a Parker Solar Probe projekttudósa. „Ez olyan kérdések megválaszolása, amelyek a tudósokat sújtják, mióta felfedeztük a koronát túlhevült. Ez egy igazi felfedezés út.

Michael Soluri fotósnak exkluzív színfalak mögött volt lehetősége látni a tudósokat akcióban. „A vizuális szempontokat egyedülálló módon keresek, amely segít átjuttatni azt a sztereotípiát, hogy mi legyen a tudós” - mondja. „Az emberek galambfuratú tudósok. Meg akarom szüntetni ezt az akadályt. ”(© michael soluri / michaelsoluri.com) Balról jobbra: Tony Ahan technikus, Kelles Gordge és Daniel Eby gépészmérnökök, Betsy Congdon hővédő pajzsmérnök és Chip Delmar rendszerbiztonsági mérnök. (© michael soluri / michaelsoluri.com) Az egyik szonda szállítótartálya. A hőpajzs valójában tűzveszélyes - de csak oxigén jelenlétében, amely a nap koronájában kevés. Itt a Földön azonban óvintézkedéseket kell tenni. (© michael soluri / michaelsoluri.com) "Szerettem volna látni az űrkutatás mögött az emberiséget" - mondja Soluri. „A pontosság érzése rendkívüli. Megmutatja, hogy van kézműves, és ez nem rutin. ”(© michael soluri / michaelsoluri.com) Jim Hucheson gépészmérnök érzékelő éket tart a Parker Solar Probe Energikus Részecske Műszer-Alacsony Energia (EPI-Lo) műszeréből, amely megmérni fogja a Napból áramló alacsony energiatartalmú részecskéket, a napenergia széléhez viszonyítva. Hozzáteszi Soluri: "Ezek az emberek rendkívüli munkát végeznek rendkívüli anyagokkal, csapatként dolgoznak az univerzum felfedezéséhez." (© michael soluri / michaelsoluri.com) A Parker Solar Probe nagy nyereségű antennáját egy sugár borítja, hogy megvédje azt a szennyeződésektől és / vagy a talajfeldolgozás során fellépő károktól. (© michael soluri / michaelsoluri.com) A szonda felépítésének mögött álló tudósok szeretettel hivatkoznak rá mint „nyolclábú frisbére”. 4, 5 hüvelyk vastagságban és 160 fontnál a Parker Solar Probe rettenetes csapás lenne még a leginkább tapasztalt Frisbee-játékosok számára is. (© michael soluri / michaelsoluri.com) Annette Dolbow, a volt általános iskolai tanár, karrierje közepén találta magát az elektronika iránt - és úgy döntött, hogy megváltoztatja az irányt. Az elmúlt 21 évben részt vett a 13 NASA műhold felépítésében - de a Parker Solar Probe az első integrációs és tesztvezetője. "Ez az egyik legnehezebb küldetés, amelyben valaha is részt vettem" - mondja Dolbow. „De határozottan ez a karrierem hatalmas csúcspontja.” (© michael soluri / michaelsoluri.com) Congdon, a Parker Solar Probe hővédő pajzsának mérnöke segített megtervezni a 160 fontos, 4, 5 hüvelyk vastag szén-kompozitot, amely megóvja a szonda műszereit a nap fárasztó hőjétől. Hozzáteszi Soluri: "Utazásom része az, hogy humanizáljuk azokat a embereket, akik a tudományt végzik, és nyilvánosságra hozzuk őket, mint emberek egy egyedülálló világban." (© michael soluri / michaelsoluri.com)

Noha a szondanak le kell zárnia a föld és a nap közötti 93 millió mérföldes távolságot, a pályája nem lesz pontosan közvetlen. A Földről indított űrhajó ugyanolyan előremenő lendülettel indul, mint maga a bolygó, tehát a szonda nem tud egyenesen az infernóba menni. Ehelyett a szonda a következő hét évet egy lassú keringőben tölti be, amely a nap körül húzza az ellipsziseket, és minden év múlva szűkíti a különbséget saját és tüzes táncpartnere között. A továbblépéshez a Parker Solar Probe alkalmanként autóskodik a Vénusz mellett egy űrhajó-bolygó szárnyán, amelyet Betsy Congdon, a Parker Solar Probe hővédő pajzsának mérnöke hasonlít egy „kézifék-fordulathoz”. A Vénusz vontatójának választásával együtt, a szonda stabilizálhatja és újraorientálhatja útját.

A szonda útja a csillag végleges megközelítésével 2024 végén ér véget, amelynek során a nap felszínétől 3, 83 millió mérföld távolságban lesz. Noha ez mégis távolról hangzik, ez hétszer közelebb van, mint bármelyik űrhajó, amely valaha is volt a nap felé, és bezárja a Föld és a csillag közötti távolság mintegy 96 százalékát. Sőt, ez az űrhajót szilárdan a perzselő koronába helyezi.

A hővédő pajzs jön ide. A tervek majdnem egy évtizede készültek a készítés során, és ez lesz minden, ami a szonda és az úttörő útja perzselő veszélyei között áll. De a feladat egy kicsit félelmetesbb volt, mint egy napkalap lerakása az 1400 fontos űrhajóra.

A hővédő pajzsnak csupán 4, 5 hüvelyk vastagságában van egy sima szén-hab magja, amely valójában 97 százalékban üreges - így a szerkezet levegős szendvicské válik. Ennek ellenére a csapat szeretettel beceneve „nyolclábú Frisbee” órák 160 fontnál. Mindkét oldalon két olyan szénalapú kompozit panel van, amely hevítéskor valóban erősebbé válik. Ezenkívül a nap felé néző oldal speciális fehér festékkel van bevonva, amely eloszlatja a nap hőjét, és megvédi az alább látható törékeny műszereket. A festék alapvetően a legsúlyosabb napvédő krém, amelyet valaha találtak ki - és kritikus szempont, hogy egyetlen hely ne maradjon ki.

A szonda legközelebbi megközelítése mellett az pajzs teteje kb. 2500 fokon süt - körülbelül a Hálaadás pulyka sütéséhez szükséges hőmérséklet hétszeresénél -, de még mindig meglepően hideg, a környezetét tekintve. Az eltérésnek a részecskék diffúziójával kell szembenéznie a korona légkörében: A szonda által tapasztalt hő nagy része valójában a Nap (viszonylag hideg) felületéből származik, pár perc mérföldnyire párolva. "Ha a kezeit egy kemencébe ragasztja, az nem ég." - magyarázza Congdon. - Csak akkor, ha megérinti a felületet.

Mivel elviseli ezeket a duzzadó hőmérsékleteket, az „óriás Frízis” a szonda többi részét olyan hűvösnek fogja tartani, mint egy (langyos) uborka. A pajzs hátulja 600 Fahrenheit fokon marad, a szonda buszjába ragasztott eszközök 85 Fahrenheit fok körül maradnak. Annak érdekében, hogy az érzékeny elektronika árnyékban maradjon, a hővédő pajzsnak mindig a nap felé kell néznie. Az egyik tévedés másodpercek alatt véget vethet a régóta várt küldetésnek.

A csapat azonban óvintézkedéseket tett az elővigyázatosságból, hogy kizárja ezt a lehetőséget. Hét speciális érzékelőt (más néven „napenergia-végtag-érzékelőknek” nevezünk) veszünk körül az űrhajón, folyamatosan mérve a szonda fényének kitettségét. Ha az űrhajó bizonytalan helyzetbe fordul, az érzékelők védő reakciót váltanak ki a szonda szögének gyors javítása érdekében. A szonda egy folyékony hűtőrendszerrel is szállít, amely öt liter nyomás alatt álló vizet tartalmaz, amely kis gépeken végiggázolva képes a működő környezeti hőmérséklet fenntartására. A csapat aprólékos technikáját beillesztették az űrhajó minden sarkába és rekeszébe. "Alapvetően magát gondozza" - mondja Fox.

Annette Dolbow, a Parker Solar Probe integrációs és tesztelési vezetője (a szonda kicsi autó méreténél fogva) mondja, mivel a szonda a legeredményesebb űrhajó, amelyet valaha építettek. Amint az űrhajó elindul, lényegében megszakítja a kapcsolatait a földi gondnokaival - ez azt jelenti, hogy ennek a szaggatott próbanak kell megválaszolnia magát a következő hét évben. 2012 októbere óta Dolbow szeretettel fészkel a szonda felett, mint egy szorongó szülő, hogy biztosítsa annak biztonságos áthaladását.

Dr. Nicola Fox © soluri_IS4A0085.jpg Michael Soluri fotós szerint Nicola Fox projektgazda tudta, hogy a Parker Solar Probe-t elnevezte 91 éves Eugene Parker fizikus után, aki megrontotta a NASA régóta fennálló szabályát, amely az űrhajóknak az élő emberek utáni elnevezése ellen szól. (© michael soluri / michaelsoluri.com)

Természetesen nemcsak a szonda, hanem a futurisztikus napvédő hatás van: Van néhány komoly dolga, amelyet érdemes felvenni. A védelmi intézkedések mellett az űrhajó olyan műszereket fog sportolni, mint például a Solar Probe Cup, amelyek célja a nap felszínéről áramló nagy energiájú részecskék eltávolítása, valamint egy távcsövek sorozata a látnivalók napfényes képeinek felvételéhez.

És a szonda minden bizonnyal nem tervezi elpusztítani a napenergia gazdagságát, amelyre utazása során számíthat: Végül is sok napot fog látni. Amikor még messze van a csillagtól, a szonda szélesre fogja dobni a napelemeit, áztatva a csillag energiájának sugarait, hogy a műszereket táplálja. De ahogy közeledik, a panelek befelé hajlanak, mint egy alvó madár szárnyai, drasztikusan csökkentve az elnyelt fény mennyiségét. A legközelebbi megközelítésnél a Nap hatalma 475-szerese lesz annak, amelyet egy Föld körül keringő műhold tapasztalhat - ez, ahogyan Fox állítja, „sok energiát jelent”, ami eláraszthatja a rendszer érzékeny elektronikáját.

Congdon, Dolbow és Fox mind ragaszkodnak ahhoz, hogy a szonda a NASA és a Johns Hopkins Alkalmazott Fizikai Laboratórium kutatóinak, technikusainak és koordinátorainak hatalmas együttmûködése nélkül nem jöhetett volna össze. A csapat és munkatársaik évtizedes terveket fordítottak az emberi elmékről papírlapokra és PowerPoint diákra - mostantól teljesen megvalósítva a soha nem látott mechanika kézzelfogható képességein keresztül.

Különösen a Dolbow csoportja meghökkentő órákat szentelt a szonda felépítéséhez: „A legtöbb projekt 300–500 órát érhet el a hardveren” - magyarázza Dolbow. „A miénknek majdnem 5000 órája volt az összes alrendszerünkön ... de [a csapat] továbbra is mosolyog. Nagyon büszkék arra, amit csináltak. ”

A szonda elindítása után Dolbow viccelődik, hogy észreveheti az üres fészkét: „Befejezése után lesz egy olyan időszak, amire nem várok, amikor… mindannyian elmegyünk, és újra külön dolgokat csinálunk. De fantasztikus lesz, hogy az űrhajó az űrben van, ahol tartozik. Meg fogom gyógyulni.

Mivel a legközelebbi csillagunk, a nap a legjobb proxynk az ég égitesteinek egészének megértéséhez. Sőt, a nap meglehetősen kritikus részévé vált a földi létezésünkben, de egyetlen csillagot sem építünk úgy, hogy örökké tartson. A nap egészségének és temperamentumának pontosabb megértése nemcsak az űrkutatás jövőjét szolgálja, hanem a saját bolygónk életének természetét is.

"Ez a küldetés egy kicsit minden." - mondja Fox. "Ez történelmi jellegű, alapvető fizikát végez, de előnyt jelent az élet és az egész társadalom számára."

A néhány nap múlva elinduló Dolbow csodálkozik, hogy a kemény munka évei végre összeálltak. "Itt vagyunk a bajnoki játékban, és átjutunk a végzónába" - mondja. "Ilyen család lett."

A szonda szombaton indul a floridai Cape Canaveral légierőállomásról, szombaton, nyitóablakkal, EDT 3: 33-kor kezdve. A légköri hullámok megvilágítják a még mindig sötét eget - egy történelmi fáklyát, amely még a reggeli felkelő nap előtt is megmutatja.

A jelenet mögött a Nap légkörén keresztül szárnyaló űrhajóval