Корабль, который не расплавится рядом с Солнцем. В чем его секрет?

23 июля 2018, 15:36

Летом 2018 года будет запущен солнечный зонд NASA под названием Parker Solar Probe. Его задача – проникнуть в атмосферу Солнца настолько глубоко, как ни одна другая миссия до этого. Это как если бы Земля находилась в одном конце комнаты, а Солнце – в другом и зонд подлетел к нему на расстояние нескольких сантиметров.

Внутри этой части солнечной атмосферы, известной как корона, температура составляет более полумиллиона градусов по Цельсию. Отсюда возникает вопрос: как Parker Solar Probe удастся не расплавиться при такой высокой температуре?

Почему зонд не расплавится

Один из ключей к пониманию этого кроется в концепции зависимости тепла от температуры. Парадоксально, но высокая температура не всегда приводит к фактическому нагреву другого объекта.

В космосе температура может составлять тысячи градусов, но объекты при этом не становятся горячими. Температура обусловлена скоростью движения частиц, а тепло – это общее количество энергии, которое они передают. Частицы могут двигаться быстро (создавая высокую температуру), но если их очень мало, они не будут создавать много энергии (то есть тепла). Поскольку пространство в солнечной атмосфере в основном пустое, существует очень мало частиц, которые смогут передавать энергию для космического корабля и таким образом нагревать его.

Не пытайтесь попробовать это на себе – только представьте: поместить руку в духовку или в нагревающуюся воду. В духовке вы сможете терпеть повышение температуры намного дольше, чем в воде, поскольку у воды больше плотность и больше частиц, которые будут взаимодействовать с вашей кожей. Точно так же, по сравнению с видимой поверхностью Солнца, корона менее плотная, поэтому космический корабль взаимодействует с меньшим количеством горячих частиц и не получает столько тепла.

Это значит, что, проходя через раскаленное пространство солнечной атмосферы (около полумиллиона градусов Цельсия), Parker Solar Probe нагреется только до примерно 1400 градусов Цельсия.

Все равно понадобится щит

Конечно, это тоже достаточно горячо (для сравнения, лава во время извержения вулкана может достигать до 1200 градусов Цельсия). Для противостояния нагреву в Parker Solar Probe есть система тепловой защиты, составляющая 2,4 метра в диаметре и около 115 мм в толщину. Эти несколько сантиметров позволять поддерживать температуру 30 градусов Цельсия внутри корабля. Такая защита способна выдержать нагрев до 1650 градусов Цельсия.

Запуск к Солнцу

После старта Parker Solar Probe обнаружит положение Солнца, выровняет экран теплозащиты для того, чтобы смотреть на него, и продолжит свое автономное путешествие в течение следующих трех месяцев.

Всего миссия продлится семь лет, за это время аппарат совершит 24 витка вокруг нашей звезды. При каждом близком приближении к ней он будет брать пробы солнечного ветра, изучать корону и обеспечивать беспрецедентно близкие наблюдения за Солнцем.

Источник: Phys.org