https://frosthead.com

Stseenide taga Päikese atmosfääris hõljuva kosmoselaevaga


Uuendus, 11. august 2018, kell 8.00: NASA lükkas Parkeri päikesesondide käivitamise edasi pühapäeva, 12. augusti hommikuni, uue käivitusaknaga, mis algab kell 3:31 EDT. Algselt pidi sond käivituma enne laupäevast päikesetõusu, kuid kosmoselaeva Delta IV Heavy raketi korral heeliumisurve anomaaliast põhjustatud tõrke tõttu puhastati katset minutit enne kavandatud tõusu. Viimane sond saab oma teekonda 2018. aastal alustada 23. augustil, kuna see sõltub päikese jõudmiseks Veenuse lendbüsidest. Muidu käivitub sond järgmise aasta mais.

Parkeri päikesesond, mis käivitub 11. augustil, on inimkonna esimene kokkupuude meie lähima tähega.

Varasemad kosmoselaevad on kaugelt päikest imetlenud, kuna tähe hõõrumistemperatuurid on takistanud selle pinna põhjalikku uurimist. Parker Solar Probe on ajalooliseks kujundamiseks varustatud nüüdisaegseima termilise kaitsesüsteemiga - kaasa arvatud see, mis võib olla maailma tehnoloogiliselt kõige kaasaegsem päikesesirm -.

Sondi seitsmeaastase missiooni eesmärk on mitu. Esiteks kogub sond lisateavet päikesetuulte kohta - plasma pinnast ja päikese pinnalt eralduvatest osakestest. Need tuuled kiirenevad kiirusest umbes 250 miili sekundis, kui nad on oma tähe juurest alla lastud. Kosmosesse jõudes läbivad nad sadu miljoneid miile, liikudes Maast mööda pidevas voolus. Ainus põhjus, miks me puhvet ei tunne, on Maa magnetväli, mis painutab tuule nagu rändrahn kaljujões. Kuid see, kuidas tuuled lõpuks päikese gravitatsioonilisest tõmbejõust lahti saavad, jääb salapäraseks.

See konkreetne uurimisliin jõuab koju meie lähima tähe kauaaegsete austajate poole. Päikesetuule kirjeldas esmakordselt 1950ndate lõpus sondi nimekaim füüsik Eugene Parker; nüüd, 91-aastaselt, võib Parker veel kuulda vastuseid oma 60-aastasele teadusuuringule.

Teiseks, sond on esimene, mis puutub kokku päikesekiirgusega - kaootiline, keerlev väliskeskkond, mis on päikesevarjutuse ajal palja silmaga nähtav. Mingil põhjusel on koroona halo, mida ümbritsev pea on kuumem, lõõmab temperatuuril kuni 2 miljonit Fahrenheiti kraadi - paar suurusjärku kõrgem kui päikese (sageli lenduv) pinnatemperatuur umbes 10 000 kraadi Fahrenheiti (mis peaks olema õiglane, ikka pole pargis jalutada). See on nii vastuoluline kui see kõlab - nagu ainult värelevast küünlast eemale tõmbamine, et tunda veelgi kõrvetavamat põletust.

Kolmandaks uurib sond kõrge energiaga osakeste kiirenemist päikese pinnast eemal. Nendest osakestest kiireim jätab päikesepuud tuule tolmu sisse, kiirustades üle 100 000 miili sekundis (mõnikord tungides valguse kiirusele). Tegelikult seostatakse neid osakesi sageli selliste sündmustega nagu päikesekiirgused (päikese pinnalt plahvatavad pimestavalt eredad laigud) või koronaalmassi väljutamine (päikest eraldav plasma tulised röhvid), mis mõlemad võivad satelliite kahjustada ja isegi põhjustada voolukatkestused Maal. Teadlased loodavad, et sondi ettevõtmised annavad teada, kuidas lenduv koroon suudab kosmosesse suunata nii päikesetuule kui ka need kõrge energiaga osakesed.

"Ootame selle missiooni jaoks 60 aastat, " ütleb Parker Solar Probe'i projektiteadlane Nicola Fox. „See on küsimustele vastamine, mis on teadlasi vaevanud alates sellest, kui avastasime, et koroon on ülekuumenenud. See on tõeline avastusretk. ”

Fotograaf Michael Soluril oli eksklusiivne kulisside taga võimalus näha teadlasi tegevuses. "Otsin visuaalseid aspekte ainulaadsel viisil, mis aitab ületada stereotüüpi sellest, milline peaks olema teadlane", "ütleb ta. “Inimesed pigeonhole teadlased. Ma tahan selle tõkke ületada. ”(© michael soluri / michaelsoluri.com) Vasakult paremale: tehnik Tony Ahan, mehaanikainsenerid Kelles Gordge ja Daniel Eby, kuumakilpide juhtimisinsener Betsy Congdon ja süsteemiohutuse insener Chip Delmar. (© michael soluri / michaelsoluri.com) Üks sondi veokonteineritest. Kuumuskilp on tegelikult tuleohtlik, kuid seda ainult hapniku juuresolekul, mida päikese koroonas on vähe. Siin Maal tuleb siiski rakendada ettevaatusabinõusid. (© michael soluri / michaelsoluri.com) "Tahtsin näha inimkonda kosmoseuuringute taga, " ütleb Soluri. “Nende täpsustunne on erakordne. See näitab, et käsitööga on seotud, ja see pole rutiinne. ”(© michael soluri / michaelsoluri.com) Mehaanikainsener Jim Hucheson hoiab anduri kiilu Parker Solar Probe'i energiasisaldusega osakeste instrumendil - madala energiatarbega (EPI-Lo) -, mis mõõdab päikesest voolav madala energiaga osakesi päikesetuule suhtes. Lisab Soluri: "Need inimesed teevad erakordseid töid erakordsete materjalidega, töötades meeskonnana, et uurida universumit." (© michael soluri / michaelsoluri.com) Parker Solar Probe suure võimendusega antenn, mis on kaetud radomiga, et kaitsta seda saastumise ja / või kahjustuste eest pinnase töötlemisel. (© michael soluri / michaelsoluri.com) Sondikonstruktsiooni taga olevad teadlased nimetavad seda hellitavalt kui „kaheksa jala pikkust frisbee”. 4, 5 tolli paksusel ja 160 naela kaaluv Parker Solar Probe oleks kopsakas tõrkeotsing isegi kõige kogenumatele Frisbee mängijatele. (© michael soluri / michaelsoluri.com) Endine põhikooliõpetaja Annette Dolbow leidis oma karjääri keskel end elektroonikast armunud ja otsustas kursust muuta. Viimase 21 aasta jooksul on ta osalenud 13 NASA satelliidi ehitamises, kuid Parker Solar Probe on tema esimene integratsiooni- ja proovijuhina. "See on üks keerulisemaid missioone, kus ma kunagi osalenud olen, " ütleb Dolbow. “Kuid see on kindlasti minu karjääri tohutu kulminatsioon.” (© michael soluri / michaelsoluri.com) Parker Solar Probe soojavarjestuse juhtivinsener Congdon aitas kujundada 160-naelaise, 4, 5-tollise paksuse süsinikkomposiidi, mis kaitseks sondi instrumente päikese käes kostava kuumuse eest. Lisab Soluri: "Üks osa minu teekonnast on teadust tegevate inimeste inimlikuks muutmine ja nende ilmutamine inimestele ainulaadses maailmas." (© michael soluri / michaelsoluri.com)

Ehkki sond peab sulgema Maa ja Päikese vahelise 93 miljoni miili vahe, ei ole selle trajektoor täpselt otsene. Maalt starditud kosmoselaevad algavad sama edasiliikumise hooga kui planeet ise, nii et sond ei saa suunduda otse infernosse. Selle asemel veedab sond järgmised seitse aastat aeglases valssis, pingutades päikese ümber ellipsid, vähendades iga aastaga lõhet enda ja oma tulise tantsupartneri vahel. Jätkamaks kurssi minekut, viib Parker Solar Probe aeg-ajalt mööda Veenust mööda kosmoselaeva-planeedi varikatusesse, mida Parker Solar Probe soojusekraani juhtivinsener Betsy Congdon võrdleb „käsipiduri pöördega”. Valides Veenuse raskuse puksiiri, saab sond oma tee stabiliseerida ja ümber suunata.

Sondide teekond kulmineerub tähega lõpliku lähenemisega 2024. aasta lõpus, mille jooksul see jõuab 3, 83 miljoni miili kaugusele päikese pinnast. Ehkki see võib endiselt kõlada, on see seitse korda lähemal kui kõik kosmoseaparaadid on kunagi olnud päikese käes - ja see sulgeb umbes 96 protsenti Maa ja selle tähe vahelisest kaugusest. Veelgi enam, see istutab kosmoselaeva kindlalt kõrvetava koroona sisse.

Sealt tuleb soojuskilp. Kujundused on valminud juba kümmekond aastat ja on kõik see, mis seisab sondi ja murrangulise teekonna vaheliste ohtude vahel. Kuid ülesanne on olnud pisut hirmutavam kui päikesemütsi klammerdamine 1400-naelsel kosmoselaeval.

Ainult 4, 5 tolli paksusel kuumakilbil on õhuke süsinik-vaht südamik, mis on tegelikult 97 protsenti õõnes - muutes selle konstruktsiooni õhuvõileibiks. Sellegipoolest on meeskonna hüüdnimega “kaheksajalaline Frisbee” kellad 160 naela juures. Mõlemal küljel on kaks paneeli, mis on valmistatud süsinikkomposiidist, mis kuumutamisel muutub tegelikult vastupidavamaks. Lisaks on päikese poole suunatud külg kaetud spetsiaalse valge värviga, mis hajub suurema osa päikese soojusest ja kaitseb allpool olevaid habrasid vahendeid. Värv on sisuliselt kõige vastupidavam päikesekaitsekreem, mis eales leiutatud - ja on kriitiline, et ühtki kohta ei jäeta vahele.

Sondile lähimal lähenemisel küpsetab kilbi ülaosa temperatuuril umbes 2500 kraadi Fahrenheiti järgi - see on tänupüha-kalkuniliha röstimiseks vajalik temperatuur seitse korda suurem -, kuid arvestades selle ümbrust siiski üllatavalt jahedalt. Erinevus on seotud osakeste hajutamisega koroona atmosfääris: suurem osa sondi kogetavast soojusest tuleb tegelikult päikese (suhteliselt jaheda) pinnaga, mis vajub mõne miljoni miili kaugusel. "Kui kleepite oma käe ahju, siis see ei põle, " selgitab Congdon. "Ainult siis, kui te pinda katsute."

Kuna see paisuv temperatuur talub, hoiab “hiiglaslik frisbee” ülejäänud sondi sama jahedana kui (leige) kurk. Kilbi tagakülg püsib 600 kraadi Fahrenheiti järgi ja sondi bussi sisse kleebitud instrumendid jäävad 85 kraadi Fahrenheiti kraadi juurde. Selleks, et tundlik elektroonika jääks varju, peab kuumakilp alati olema päikese poole. Üks viga võib kauaoodatud missiooni mõne sekundiga lõpetada.

Kuid selle võimaluse välistamiseks on meeskond võtnud ettevaatusabinõusid. Kosmoseaparaati ümbritsevad seitse spetsialiseeritud andurit (mõnikord nimetatakse seda ka „päikesejäseme anduriks”), proovides pidevalt sondi valgust. Kui kosmoselaev liigub ebakindlasse olukorda, vallandavad andurid sondi nurga kiireks korrigeerimiseks kaitsereaktsiooni. Sondiga on kaasas ka vedelikjahutussüsteem, mis sisaldab viit liitrit survestatud vett, mis võib toimiva ümbritseva õhu temperatuuri hoidmiseks mööda masinaid väikeseid veenisid tõmmata. Meeskonna hoolikas tehnika on kosmoselaeva igasse nurka ja nurka kootud. "Ta hoolitseb põhimõtteliselt iseenda eest, " ütleb Fox.

Kuna "kõige autonoomsem kosmoseaparaat", mis eales on ehitatud, peab sond segama palju masinaid suhteliselt väikeseks pakendiks, ütles Parker Solar Probe'i integreerimis- ja testimisjuht Annette Dolbow (sond on umbes väikese auto suurune). Kui kosmoseaparaat käivitub, katkestab see sisuliselt kõik sidemed oma maapealsete hooldajatega - see tähendab, et järgmise seitsme aasta jooksul peab see iseenda proovivõttur enda eest seisma. Alates 2012. aasta oktoobrist on Dolbow lobisenud sondi kohal nagu ärev vanem, et tagada selle ohutu läbimine.

Nicola Fox © soluri_IS4A0085.jpg Fotograaf Michael Soluri sõnul oli projekti teadlasel Nicola Foxil käsi Parkeri päikesesondide nimetamisel füüsiku Eugene Parkeri (91-aastane) järgi, kes purustas NASA pikaajalise reegli kosmoseaparaadi nimetamise pärast elusate inimeste nimele. (© michael soluri / michaelsoluri.com)

Muidugi on sondil rohkem kui futuristlikku päikesepuudrit: sellel on tõsine asi, millega tegeleda. Lisaks kaitsemeetmetele hakkavad kosmoseaparaadid sportima selliseid instrumente nagu näiteks Solar Probe Cup, mis on mõeldud päikesepinnalt voolavate suure energiaga osakeste kühveldamiseks, ja teleskoopide komplekti, et pildistada päikesevalgustusega vaatamisväärsuste fotosid.

Ja sond ei kavatse kindlasti raisata päikeseenergiat, mis tal reisidel on meeltmööda: lõppude lõpuks näeb ta palju päikest. Kui see on tähest veel kaugel, laseb sond oma päikesepaneelid laiaks, leotades tähe energeetilisi kiiri oma instrumentide toiteks. Kuid lähenedes kleepuvad paneelid sissepoole nagu magava linnu tiivad, vähendades drastiliselt nende neelatava valguse hulka. Lähemal lähenemisel on päikese jõud 475 korda suurem kui Maa peal tiirlev satelliit - see on, nagu Fox ütleb, "palju energiat", mis võib süsteemi tundlikku elektroonikat üle koormata.

Congdon, Dolbow ja Fox on kõik veendunud, et sond ei oleks saanud kokku tulla ilma NASA ja Johns Hopkinsi Rakendusfüüsikalabori teadlaste, tehnikute ja koordinaatorite tohutu koostööta. Meeskond ja nende kaastöötajad on tõlkinud aastakümnete pikkuse kavandamise alates inimeste mõtetest paberilehtedele ja PowerPointi slaididele - nüüdseks täielikult realiseerituna kunagi varem nägemata mehaanikast.

Eelkõige Dolbooki grupp on sondi ehitusele pühendanud uskumatult mitu tundi: “Enamik projekte võib riistvarale kuluda 300–500 tundi, ” selgitab Dolbow. “Meie kõigil alamsüsteemidel oli peaaegu 5000 tundi ... kuid [meeskond] naeratab endiselt. Nad on selle üle uhked, mida nad on teinud. ”

Pärast sondi käivitamist naljatleb Dolbow, et võib märgata oma tühja pesa: “Kui see on möödas, saabub periood, mida ma ei oota, kui me kõik minema hakkame ja jälle eraldi asju ajame. Kuid on fantastiline, et kosmoselaev on kosmoses, kuhu see kuulub. Ma toibun. ”

Meie lähima tähena on päike meie parim taevakehade mõistmiseks tervikuna. Veelgi enam, päikesest on saanud üsna kriitiline osa meie olemasolust siin maa peal, kuid ühtegi tähte pole ehitatud nii, et see püsiks igavesti. Päikese tervise ja temperamendi selgema mõistmise saamine ei teeni mitte ainult kosmoseuuringute tulevikku, vaid ka meie enda planeedi elu olemust.

"See missioon on natuke kõik, " ütleb Fox. "See on ajalooline, see tegeleb fundamentaalfüüsikaga, kuid on kasulik ka elule ja kogu ühiskonnale."

Alles mõne päeva pärast turule toomist imestab Dolbow, et aastatepikkune raske töö on lõpuks kokku tulnud. "Siin me oleme meistrivõistlustel ja hakkame ületama lõpptsooni, " ütleb ta. "Sellest on saanud selline pere."

Sond väljub Floridas Cape Canaverali õhujõudude jaamast sel laupäeval, stardiaken algab kell 3:33 EDT. Selle tõus atmosfääri valgustab endiselt pimedaid taevasid - ajaloolist leekimist, mis eelneb isegi hommikusele tõusvale päikesele.

Stseenide taga Päikese atmosfääris hõljuva kosmoselaevaga