რამდენიმე დღის წინ ისტორიული მომენტის მომსწრენი გავხდით — NASA-ს აპარატმა, რომელიც ჩვენი ვარსკვლავის შესასწავლადაა განკუთვნილი, მზის ატმოსფეროში გაიარა. სხვაგვარად რომ ვთქვათ, Parker Solar Probe მზის ატმოსფეროს ზედა ფენაში, გვირგვინში შევიდა. ეს პირველი შემთხვევაა, როცა ადამიანის მიერ შექმნილი აპარატი მზეს 10 მილიონ კილომეტრზე მიუახლოვდა. ტომას ზურბუჩენი, NASA-ს სამეცნიერო მისიების დირექტორატის ასოცირებული ადმინისტრატორი ვაშინგტონში ამ მოვლენას "მზესთან შეხებას" უწოდებს.

აღსანიშნავია, რომ მზის გვირგვინის ტემპერატურა მილიონ ცელსიუს გრადუსზე მეტია და აღემატება ვარსკვლავის ზედაპირის ტემპერატურას (5500°C), თუმცა, გაცილებით ნაკლებია მზის ბირთვის ტემპერატურაზე, რომელიც საშუალოდ, 15 მილიონ გრადუს ცელსიუსს შეადგენს. ამრიგად, ცხადია, რომ მზეს უფრო ცხელი ატმოსფერო აქვს, ვიდრე ზედაპირი, უნდა აღინიშნოს ისიც, რომ მზის ზედა ატმოსფეროში წნევა და სიმკვრივე გაცილებით დაბალია, ვიდრე დედამიწის ატმოსფეროში.

მზის გვირგვინში გავლისას Parker Solar Probe-მა მილიონ ცელსიუს გრადუსზე მეტ ტემპერატურას გაუძლო. მაგრამ როგორ შეძლო ეს? არსებობს კი მასალა, რომელიც მილიონ გრადუსს გადაურჩება?

მზისგან დამცავი ფარი — თერმული დაცვის სისტემა

Parker Solar Probe-ის თერმული დაცვის სისტემა (TPS) ჯონ ჰოპკინსის გამოყენებითი ფიზიკის ლაბორატორიაში შეიქმნა. მისი დიამეტრი 2.4 მეტრია, სისქე კი 115 მმ. ეს 155-მილიმეტრიანი დამცავი ფენა უზრუნველყოფს იმას, რომ მიუხედავად იმისა, რა ტემპერატურაა აპარატის წინა მხარეს, მისი ძირითადი ნაწილი მაინც 30 ცელსიუს გრადუსზე მეტად არ თბება.

სისტემაში გამოყენებულია ნახშირბად-ნახშირბადის ტექნოლოგია, ანუ ნახშირბადის ორ ფენას შორის მოქცეულია ნახშირბადის კომოზიტური ქაფი. ეს მსუბუქი თბოიზოლაციის ფენა გარედან დაფარულია კერამიკული თეთრი საღებავით, იმისათვის, რომ თეთრმა ფერმა აირეკლოს რაც შეიძლება მეტი სითბო (განსხვავებით შავი ფერისგან, რომელიც სითბოს შთანთქავს და გამოყენების შემთხვევაში, აპარატის დალღობის საფრთხეს შექმნიდა).

ჯერ კიდევ მანამ, სანამ Parker Solar Probe-ს მზისკენ გაგზავნიდნენ, რა თქმა უნდა, მან უამრავი ლაბორატორიული შემოწმება გაიარა. მათ შორის, შემოწმებები ეხებოდა TPS-საც. მაშინ აპარატი 1650 ცელსიუს გრადუსზე გამოცადეს და დაადგინეს, რომ მის თერმულ დაცვის სისტემას შეეძლო მზისკენ მიმავალ გზაზე, ნებისმიერი ტემპერატურისგან დაეცვა აპარატი.

მეცნიერება Parker Solar Probe-ის ტემპერატურული მედეგობის მიღმა

არსებობს სხვა ფაქტორიც, რის გამოც Parker Solar Probe არ დნება მზესთან მიახლოებისას და ამის უკეთ გასაგებად დაგვჭირდება სითბო და ტემპერატურა გავმიჯნოთ ერთმანეთისგან. უნდა აღინიშნოს, რომ მაღალი ტემპერატურა ყოველთვის არ ნიშნავს სხვა ობიექტის გაცხელებას და აი, რატომ:

კოსმოსში ტემპერატურა შეიძლება იყოს ათასობით გრადუსი ისე, რომ ობიექტის გაცხელება არ გამოიწვიოს. ტემპერატურა იზომება იმის მიხედვით, თუ რამდენად სწრაფად მოძრაობენ ნაწილაკები, მაშინ, როცა სითბო იზომება იმ ენერგიის ჯამის შესაბამისად, რომელსაც ტემპერატურა გადასცემს ობიექტს. ნაწილაკები შეიძლება სწრაფად მოძრაობდნენ (რაც მაღალ ტემპერატურას ნიშნავს), მაგრამ თუ ასეთი ნაწილაკების რაოდენობა ძალიან ცოტაა, ისინი საკმარის ენერგიას ვერ გადასცემენ (ეს კი დაბალ სითბოს ნიშნავს). ვინაიდან, კოსმოსი, ძირითადად, ცარიელი სივრცეა, იქ ძალიან ცოტა ნაწილაკი გვხვდება, რომელთაც აპარატისთვის ენერგიის, შესაბამისად კი სითბოს გადაცემა შეუძლიათ.

ტემპერატურასა და სითბოს შორის განსხვავება ჩვენი სხეულის მაგალითზეც თუ გაინტერესებთ, იხილეთ: რატომ გვცხელა?

მზის გვირგვინი, რომელშიც Parker Solar Probe-მა ცოტა ხნის წინ გაიარა, ძალიან მაღალი ტემპერატურით, თუმცა, ნაწილაკების ძალიან დაბალი სიმკვრივით ხასიათდება. მაგალითისთვის, შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ განსხვავება ხელის გახურებულ მიკროტალღურ ღუმელში შეყოფასა და მდუღარე წყალში ჩაყოფას შორის. ღუმელში, თქვენს ხელს შეუძლია გაუძლოს მნიშვნელოვნად მაღალ ტემპერატურას უფრო მეტხანს, ვიდრე მდუღარე წყალში, სადაც მას უწევს ურთიერთქმედება ბევრ ნაწილაკთან. ანალოგიურად, მზის ხილულ ზედაპირთან შედარებით, გვირგვინი ნაკლებად მკვრივია, ამიტომ კოსმოსური ხომალდი ურთიერთქმედებს ნაკლებ ცხელ ნაწილაკებთან და არ იღებს იმდენ სითბოს, რამდენიც შეიძლება ერთი შეხედვით წარმოგვედგინოს.

უფრო კონკრეტულად, NASA-ს მიხედვით, Parker Solar Probe-ს შეუძლია გადაადგილდეს კოსმოსში რამდენიმე მილიონი გრადუსის პირობებში, თუმცა, თერმული ფარი, რომელიც აპარატს ყოველთვის მზისკენ აქვს მიმართული, 1400 ცელსიუს გრადუსზე მეტად არ გათბება. შეგახენებთ, რომ აპარატის თერმული დაცვის სისტემა 1650 ცელსიუსზე გამოცადეს ჯერ კიდევ მანამ, სანამ ის დედამიწაზე იყო.

რატომ არ დნება აპარატის ქარმზომი და კაბელები

უნდა ითქვას, რომ აპარატის ყველა ნაწილი არაა თერმული ფარით დაფარული. მაგალითად, ასეთია Faraday cup, სენსორი, რომელიც მზიურ ქარში იონებისა და ელექტრონების დინებებს ზომავს. ეს ინსტრუმენტი შექმნილია ტიტანი-ცირკონი-მოლიბდენის ფენებისგან, მოლიბდენის შენადნობისგან, რომლის დნობის ტემპერატურაც 2349 C-ია, ხოლო ამ თასში არსებული ბადეები, რომელთა დანიშნულებაც ელექტრული ველის წარმოქმნაა, ვოლფრანისგანაა დამზადებული. ამ უკანასკნელის დნობის ტემპერატურა 3422 C-ია. ზემოთ მოყვანილი არგუმენტის შესაბამისად, (რომლის ფარგლებშიც ტემპერატურა და სითბო გავმიჯნეთ), მზის გვირგვინშიც კი, სადაც მილიონ ცელსიუს გრადუსზე მეტი ტემპერატურაა, ამ ინსტრუმენტს, რომელიც თერმული ფარის გარეთაა, გაცხელება და დალღობა არ ემუქრება.

კიდევ ერთი გამოწვევა, რომლის დაძლევაც Parker Solar Probe-ის შექმნისას გახდა საჭირო, რადიაციაა, რომელსაც აპარატის კაბელების დაზიანება შეეძლო (მით უფრო, მზესთან ასე ახლოს). ამ პრობლემის გადასაჭრელად ჯგუფმა საფირონის ბროლის მილები შექმნა, რომელშიც ნიობიუმისგან დამზადებული მავთულები გაიყვანეს. ამ ელექტროგაყვანილობის მედეგობაც ლაბორატორიულად გამოცადეს, სანამ აპარატს კოსმოსში გაუშვებდნენ და როგორც ვხედავთ, ისიც კარგად ართმევს თავს დაკისრებულ მისიას.

რატომ არ დნება აპარატის მზის პანელები მზესთან ახლოს

მაშინ, როცა Parker Solar Probe-ს უამრავი რამ იცავს მზის სინათლისა თუ სითბოსგან, მასზე არსებული მზის პანელები მზის სხივებს ენერგიის საწარმოებლად იყენებენ... როგორ ხერხდება ამ ყველაფრის დაბალანსება?

გადახურება პირველი სიტყვაა, რომელიც შეიძლება თავში მოგივიდეთ და მეცნიერებიც ამ აზრზე იყვნენ. სწორედ ამიტომ იზრუნეს ამ პრობლემის თავიდან ასარიდებლად ჯერ კიდევ მაშინ, როცა Parker Solar Probe-ს ქმნიდნენ. შედეგად, მზესთან ყოველი მიახლოებისას პანელები თერმულ ფარის ქვეშ ექცევიან/იმალებიან, მზის ინტენსიური სხივებისკენ მიმართული კი პანელების მხოლოდ ძალიან მცირე ნაწილი რჩება. თუმცა, მზესთან ასე მიახლოებისას, უფრო მეტი დაცვაა საჭირო.

Parker Solar Probe-ის მზის პანელებს აქვთ გაგრილების სისტემაც — გაცხელებული ავზი, რომელმაც გაშვებისას გაგრილების სისტემა გაყინვისგან დაიცვა, ორი რადიატორი, რომელიც იმავე მიზანს ემსახურება, ალუმინის ფირფიტები, გამაგრილებელი ზედაპირის მაქსიმალურად გაზრდის მიზნით და ტუმბოები გამაგრილებლის ცირკულაციისთვის. რომ წარმოიდგინოთ, ეს გაგრილების სისტემა საკმაოდ ძლიერია საიმისოდ, რომ საშუალო ზომის მისაღები ოთახი გააგრილოს. ის ამისთვის 3.7 ლიტრ დეიონიზებულ წყალს იყენებს, რადგან სხვა გაგრილების სისტემებში არსებული ქიმიური ნაერთები ამ ტემპერატურას ვერ გაუძლებდნენ და აფეთქდებოდნენ. ასე, ეს სისტემა წარმატებით ახერხებს მზის პანელების გაგრილებას და უზრუნველყოფს მათ ფუნქციონირებას მზესთან ახლოს.

უნდა აღინიშნოს, რომ Parker Solar Probe-იდან წამოსულ სიგნალს დედამიწამდე მოსაღწევად 8 წუთი სჭირდება. თუ აპარატს რამე გაუჭირდება, ჩვენი ჩარევა შეიძლება ძალიან გვიანი იყოს. სწორედ ამიტომ, ის დამოუკიდებელი ხომალდია, რომელიც მზის გარშემო მისი შესწავლის მიზნით მოძრაობს, იყენებს მის სხივებს როცა სჭირდება და გვაწვდის ძალიან ღირებულ ინფორმაციას ჩვენი ვარსკვლავის შესახებ. ის მზისგან თავს ადამიანური ჩარევის გარეშე იცავს, ამას კი მისი სენსორებისა და ცენტრალური კომპიუტერის დახმარებით, ავტონომიურად ახერხებს.

Parker Solar Probe დედამიწაზე ფასდაუდებელ ინფორმაციას აგზავნის. მათ შორის კი, ცოტა ხნის წინ ეს ვიდეო გამოგვიგზავნა, რომელიც აპარატმა მზის გვირგვინში ისტორიული გავლის მომენტში გადაიღო: