https://frosthead.com

În spatele scenelor cu nava spațială care va răsări prin atmosfera soarelui


Actualizare, 11 august 2018, ora 8:00: NASA a amânat lansarea Parker Solar Probe până în dimineața zilei de duminică, 12 august, cu o nouă fereastră de lansare pentru a începe la 3:31 am EDT. Sonda a fost inițial programată să se lanseze înainte de răsăritul soarelui sâmbătă, dar din cauza unei sclipici care implică o anomalie sub presiune de heliu cu racheta Heavy Delta a navei spațiale, încercarea a fost spălată minute înainte de ridicarea programată. Ultima sondă își poate începe călătoria în 2018 va fi 23 august, deoarece se bazează pe flybys-ul lui Venus pentru a ajunge la soare. În caz contrar, sonda se va lansa în luna mai.

Proba Parker Solar, care va fi lansată pe 11 august, va fi primul contact al omenirii cu steaua cea mai apropiată.

Navele spațiale anterioare au admirat soarele de departe, întrucât temperaturile pline de stea au împiedicat studiul aprofundat al suprafeței sale. Acum, echipat cu un sistem de protecție termică de ultimă generație - inclusiv ceea ce poate fi cel mai avansat parasolar din lume, Parker Solar Probe este pregătit să facă istorie.

Misiunea sondelor de șapte ani are mai multe obiective. În primul rând, sonda va aduna mai multe informații despre vânturile solare - fluxurile de plasmă și particulele emise de pe suprafața soarelui. Aceste vânturi accelerează până la viteze de aproximativ 250 de mile pe secundă, deoarece sunt evacuate de steaua lor. Odată ajunși în spațiu, călătoresc sute de milioane de kilometri, traversând Pământul într-un curent constant. Singurul motiv pentru care nu simțim că bufonul este câmpul magnetic al Pământului, care deviază vânturile ca un bolovan într-un râu curgător. Dar modul în care vânturile se desprind în cele din urmă de atracția gravitațională a soarelui rămâne misterios.

Această linie particulară de anchetă lovește acasă pentru admiratorii de multă vreme ai celei mai apropiate vedete. Vânturile solare au fost descrise pentru prima dată la sfârșitul anilor '50 de numele omului sondei, fizicianul Eugene Parker; acum, la 91 de ani, Parker poate să audă încă răspunsurile la cei 60 de ani de anchetă științifică.

În al doilea rând, sonda va fi prima care va face contact cu corona soarelui - atmosfera haotică, învolburată, vizibilă pentru ochiul liber în timpul unei eclipse solare. Într-un anumit motiv, corona este mai caldă decât capul pe care îl înconjoară, arzând la temperaturi de până la 2 milioane de grade Fahrenheit - câteva comenzi de magnitudine peste temperatura de suprafață (adesea volatilă) a soarelui de aproximativ 10.000 de grade Fahrenheit (care, să fie corect, nu este încă nicio plimbare în parc). Este la fel de contrazicător pe cât sună - ca și cum ai smulge mâna de la o lumânare strălucitoare doar pentru a simți o arsură și mai înfiorătoare.

În al treilea rând, sonda va cerceta accelerarea particulelor cu energie mare, departe de suprafața soarelui. Cele mai rapide dintre aceste particule lasă vânturile solare în praf, aprindând la viteze de peste 100.000 de mile pe secundă (uneori înclinând viteza luminii). De fapt, aceste particule sunt adesea asociate cu evenimente precum rafalele solare (pete orbitoare de energie care explodează de pe suprafața soarelui) sau cu ejecții coronale de masă (centuri aprinse ale plasmei care aruncă soarele), ambele putând dauna sateliților și chiar pot provoca întreruperi de energie pe Pământ. Oamenii de știință speră că proiectele sondei vor informa modul în care corona volatilă reușește să aducă atât spații solare, cât și aceste particule cu energie mare în spațiu.

„Am așteptat 60 de ani pentru această misiune”, spune Nicola Fox, omul de știință al proiectului Parker Solar Probe. „Răspunde la întrebări care au afectat oamenii de știință de când am descoperit că corona era supraîncălzită. Este o adevărată călătorie a descoperirii. ”

Fotograful Michael Soluri a avut o ocazie exclusivă în culisele de a vedea oamenii de știință în acțiune. „Caut aspectele vizuale într-un mod unic care să contribuie la transcenderea stereotipului a ceea ce ar trebui să fie un om de știință”, spune el. „Oameni oameni de știință de porumbei. Vreau să rup această barieră. ”(© michael soluri / michaelsoluri.com) De la stânga la dreapta: tehnicianul Tony Ahan, inginerii mecanici Kelles Gordge și Daniel Eby, inginerul de protecție termică Betsy Congdon și inginerul de siguranță al sistemului Chip Delmar. (© michael soluri / michaelsoluri.com) Unul dintre containerele de transport ale sondei. Scutul de căldură este de fapt inflamabil, dar numai în prezența oxigenului, care este rar în corona soarelui. Totuși, pe Pământ, trebuie luate măsuri de precauție. (© michael soluri / michaelsoluri.com) „Am vrut să văd umanitatea în spatele explorării spațiale”, spune Soluri. „Simțul lor de precizie este extraordinar. Arată că există ambarcațiuni implicate și că nu este rutină. ”(© michael soluri / michaelsoluri.com) Inginerul mecanic Jim Hucheson deține o pană senzoră de la instrumentul Parker Solar Probe Energetic Particle Energy-Low Energy (EPI-Lo), care va măsura particulele cu energie redusă care curg de la soare, în raport cu vânturile solare. Adăugă Soluri, „Acești oameni lucrează extraordinar cu materiale extraordinare, lucrând ca o echipă pentru a explora universul”. (© michael soluri / michaelsoluri.com) Antena Parker Solar Probe cu câștig mare, acoperită de un radom pentru a-l proteja de contaminare și / sau deteriorare în timpul prelucrării la sol. (© michael soluri / michaelsoluri.com) Oamenii de știință din spatele construcției sondei se referă cu drag la ea ca „frisbee de opt metri.” Cu o grosime de 4, 5 centimetri și 160 de kilograme, Parker Solar Probe ar fi o bătaie de seamă pentru chiar și cei mai experimentați jucători de la Frisbee. (© michael soluri / michaelsoluri.com) Annette Dolbow, fostă profesoară a școlii elementare, s-a trezit îndrăgostită de electronice la jumătatea carierei sale și a decis să schimbe cursul. În ultimii 21 de ani, ea a făcut parte din construcția a 13 sateliți NASA - dar Parker Solar Probe este prima sa ca integrare și testare. "Este una dintre cele mai dificile misiuni din care am făcut parte", spune Dolbow. „Dar este cu siguranță o culmea uriașă a carierei mele.” (© michael soluri / michaelsoluri.com) Congdon, inginer principal pentru scutul de căldură Parker Solar Probe, a ajutat la proiectarea compozitului de carbon de 160 de lire și 4, 5 inci grosime care va proteja instrumentele sondei de căldura solară. Adăugă Soluri, „O parte din călătoria mea este să umanizez oamenii care fac știința și să le dezvălui ca oameni într-o lume unică”. (© michael soluri / michaelsoluri.com)

Deși sonda trebuie să închidă distanța de 93 de milioane de kilometri dintre Pământ și Soare, traiectoria sa nu va fi directă. Navele spațiale lansate de pe Pământ pornesc cu același impuls înainte ca planeta în sine, astfel încât sonda nu se poate îndrepta direct în infern. În schimb, sonda va petrece următorii șapte ani într-o valsă lentă de strângere de elipse în jurul soarelui, reducând decalajul dintre el și partenerul său de dans înflăcărat cu fiecare an care trece. Pentru a continua cursul, Parker Solar Probe va ocoli ocazional alături de Venus într-o navă spațială-planetă sashay pe care Betsy Congdon, inginer principal pentru scutul de căldură al Parker Solar Probe, o compara cu o „viraj de frână de mână”., sonda poate stabiliza și reorienta calea sa.

Călătoria sondei va culmina cu o apropiere finală a stelei la sfârșitul anului 2024, în timpul căreia va ajunge la 3, 83 milioane de mile de suprafața soarelui. În timp ce acest lucru poate părea tot mai îndepărtat, aceasta este de șapte ori mai aproape decât orice navă spațială a fost vreodată la soare - și se închide cu aproximativ 96% din distanța dintre Pământ și steaua sa. Ba mai mult, acest lucru va planta nava spațială ferm în corona scorburătoare.

Acolo intervine scutul de căldură. Modelele au trecut aproape un deceniu și vor fi tot ceea ce se află între sondă și pericolele de parching ale călătoriei sale inovatoare. Dar sarcina a fost un pic mai descurajantă decât să plutești o pălărie de soare pe nava spațială de 1400 de kilograme.

Cu o grosime de doar 4, 5 inci, scutul de căldură are un miez de spumă de carbon spălat, care este de fapt gol la 97 la sută - ceea ce face din structură un sandviș de aer. Totuși, echipa este poreclită cu dragoste „frisbee de opt metri” cu 160 de kilograme. De o parte și de alta sunt două panouri realizate dintr-un compozit de carbon care devine de fapt mai robust atunci când este încălzit. În plus, partea orientată spre soare este acoperită cu o vopsea albă specializată, care disipează cea mai mare parte a căldurii solare, păzind instrumentele fragile de mai jos. Vopseaua este în esență cea mai grea protecție solară inventată vreodată - și este esențial să nu lipsească o pată.

La cea mai apropiată abordare a sondei, vârful scutului se va coace la aproximativ 2500 de grade Fahrenheit - de peste șapte ori temperatura necesară pentru a prăji un curcan de Ziua Recunoștinței - dar este surprinzător de rece, având în vedere împrejurimile sale. Discrepanța are legătură cu difuziunea particulelor din atmosfera coronei: Majoritatea căldurii pe care o va experimenta Sonda vor proveni de pe suprafața soarelui (comparativ de rece), adâncind la câteva milioane de kilometri distanță. „Dacă bagi mâna într-un cuptor, nu va arde”, explică Congdon. „Asta doar atunci când atingeți suprafața.”

Întrucât rezistă la aceste temperaturi mai înflăcărate, „Frisbee gigant” va menține restul sondei la fel de rece ca un castravete (călduț). Partea din spate a scutului va rămâne la 600 de grade Fahrenheit, iar instrumentele învelite în autobuzul sondei vor rămâne în jur de 85 de grade Fahrenheit. Pentru a vă asigura că electronica sensibilă rămâne în umbră, scutul de căldură trebuie să fie întotdeauna cu fața la soare. Un pas greșit ar putea pune capăt misiunii mult așteptate în câteva secunde.

Dar echipa a luat măsuri de precauție pentru a preveni această posibilitate. Șapte senzori specializați (denumiți uneori „senzori de membre solare”) înconjoară navele spațiale, prelevând constant expunerea sondei la lumină. Dacă nava spațială se așază într-o poziție precară, senzorii vor declanșa un răspuns de protecție pentru a corecta rapid unghiul sondei. Sonda vine de asemenea cu un sistem de răcire a lichidului, ambalat în cinci litri de apă sub presiune, care se poate încurca de-a lungul unor vene mici de-a lungul utilajului pentru a menține o temperatură ambientală funcțională. Ingineria meticuloasă a echipei a fost țesută în fiecare zguduit și în toată regula navelor spațiale. „Practic, are grijă de ea însăși”, spune Fox.

Fiind „cea mai autonomă navă spațială” construită vreodată, sonda trebuie să blocheze o mulțime de utilaje într-un pachet relativ mic, spune Annette Dolbow, integrarea și testarea Parker Solar Probe (sonda este aproximativ de dimensiunea unei mașini mici). Odată ce nava spațială va fi lansată, în mod esențial, va tăia toate legăturile cu îngrijitorii săi de pe Pământ - ceea ce înseamnă că este în sarcina acestei sonde norocoase să se apuce de la sine în următorii șapte ani. Începând cu octombrie 2012, Dolbow s-a prins cu drag de sondă ca un părinte neliniștit pentru a-și asigura trecerea în siguranță.

Dr. Nicola Fox © soluri_IS4A0085.jpg Potrivit fotografului Michael Soluri, omul de știință al proiectului Nicola Fox a avut o mână în a numi Parker Solar Probe după ce fizicianul Eugene Parker, în vârstă de 91 de ani, a spulberat o regulă de lungă durată a NASA împotriva numirii navei spațiale după ce au trăit persoane. (© michael soluri / michaelsoluri.com)

Desigur, nu există mai mult pentru sondă decât blocare solară futuristă: are anumite afaceri serioase la care să participe. Alături de garanțiile sale, navele spațiale vor face parte din instrumente precum Solar Probe Cup, concepute pentru a scoate particulele de mare energie care curg de pe suprafața soarelui și un set de telescoape pentru a surprinde fotografiile luminate de soare ale obiectivelor turistice.

Și sonda este cu siguranță că nu intenționează să irosească bogăția de energie solară în care va fi în siguranță în călătoriile sale: La urma urmei, va vedea foarte mult soare. Când este încă departe de stea, sonda își va arunca panourile solare în larg, înmuiată în razele energetice ale stelei pentru a-și alimenta instrumentele. Dar, pe măsură ce se apropie, panourile vor trage spre interior ca aripile unei păsări adormite, reducând drastic cantitatea de lumină pe care o absorb. La cea mai apropiată abordare, puterea soarelui va fi de 475 ori mai mare decât cea pe care ar experimenta-o un satelit orbitând pe Pământ - aceasta este, după cum afirmă Fox, „o mulțime de multă putere” care ar putea copleși electronica sensibilă a sistemului.

Congdon, Dolbow și Fox sunt cu toții convinși că sonda nu s-ar fi putut confrunta fără imensul efort de colaborare al oamenilor de știință, tehnicienilor și coordonatorilor Laboratorului de Fizică Aplicată al lui Johns Hopkins. Echipa și colaboratorii lor au transpus zeci de ani de planificare din mințile umane pe foi de hârtie și diapozitive PowerPoint - acum pe deplin realizate într-o fază tangibilă a mecanicii niciodată văzute.

Grupul Dolbow, în special, a dedicat un număr uimitor de ore construcției sondei: „Majoritatea proiectelor pot primi între 300 și 500 de ore pe hardware”, explică Dolbow. „Ai noștri au avut aproape 5000 de ore pe toate subsistemele noastre ... dar [echipa] încă zâmbește. Ei au mândrie de ceea ce au făcut. ”

După lansarea sondei, Dolbow glumește că poate observă cuibul ei gol: „După ce s-a terminat, va fi o perioadă pe care nu aștept cu nerăbdare să o ... când toți plecăm și facem din nou lucruri separate. Dar va fi minunat că nava spațială se află în spațiu, unde aparține. Mă voi recupera. ”

Ca stea cea mai apropiată, soarele este cel mai bun proxy pentru înțelegerea acestor corpuri cerești în ansamblu. Mai mult, soarele a devenit o parte destul de critică a existenței noastre aici pe pământ - dar nici o stea nu este construită să dureze pentru totdeauna. Dobândirea unei înțelegeri mai clare a sănătății și temperamentului soarelui va servi nu numai la viitorul explorării spațiale, ci și la natura vieții pe propria noastră planetă.

„Această misiune este un pic din toate”, spune Fox. „Este istoric, face fizică fundamentală - dar oferă și un beneficiu vieții și societății în ansamblu.”

Odată cu lansarea aflată la doar câteva zile distanță, Dolbow se minună că ani de muncă grea s-au reunit în sfârșit. „Aici suntem în jocul campionatului și suntem pe cale să trecem în zona finală”, spune ea. „A devenit o astfel de familie.”

Sonda va pleca de la Stația Aeriană din Cape Canaveral din Florida, sâmbătă, cu o fereastră de lansare începând cu ora 03:00. Valul său în atmosferă va lumina cerul întunecat - o raclă istorică care preced chiar și soarele răsărit dimineața.

În spatele scenelor cu nava spațială care va răsări prin atmosfera soarelui