パーカーのソーラープローブ：NASAがいかにして「太陽に触れる」ことを計画しているのか

パーカーのソーラープローブは、NASAの最も野心的な使命の1つであるだけでなく、論理に反するようです。今年の夏に打ち上げ予定の宇宙船は、太陽のコロナに入り、華氏100万度を超える気温の物質を通過します。それで、なぜそれが溶けないのですか？

Parker Solar Probeは、NASAが「創業60年の使命」と呼んでいるものに8月4日に乗り出し、太陽のコロナまたは外部大気についての前例のないデータを収集するために地上から400万マイル以内にやってきます。成功すれば、それは太陽のコロナに入って、その外殻が太陽の炎に包まれている間にちょうど85度の穏やかな内部温度を楽しむ最初の宇宙船になるでしょう。プローブは本質的に「これは素晴らしい」犬の実施形態になります。

NASAは、この宇宙犬が木曜日にそのような極端な環境で溶けない理由を裏付ける科学を明らかにしました。パーカーのソーラープローブが溶けない理由を理解するために、宇宙機関は熱対温度、そのカスタム熱シールド、そして宇宙船のユニークな技術革新の重要な概念を説明しました。

パーカーのソーラープローブの温度と熱

熱と温度の違いは、パーカーのソーラープローブの使命をもう少し（しかしそれほどではないが）実現可能にするのに役立ちます。温度は粒子の動きの速さの尺度であり、熱はそのエネルギーのどれだけが伝達されるかを表します。したがって、宇宙のように大部分が空いている場所では、高温は必ずしも高温を意味するわけではありません。粒子は速く動いて高温になる可能性がありますが、粒子が非常に少ないため、それらの熱を宇宙船に伝達することはできません。

パーカーのソーラープローブは、 気温 数百万度にも及ぶため、ほとんどの熱を感じることはできず、熱シールドの表面は華氏2,500度にしか達しません。

パーカーソーラープローブのヒートシールド

それでもまだかなり暑いです。華氏2500度を経験することは侮るものではありません、そして未溶解のParker Solar Probeを確実に使用することは打ち上げのスケジュールに若干の遅れを引き起こしたかもしれません。熱に耐えるために、NASAはThermal Protection System（TPS）と呼ばれるシールドを設置しました。

ジョンズホプキンス応用物理研究所によって設計された、TPSは2つのカーボン - カーボン複合パネルが並ぶ軽量のカーボンフォームコアでできています。太陽に面したパネルは、できるだけ多くの太陽のエネルギーを宇宙船から反射する白いコーティングでスプレーされています。厚さはわずか4.5インチですが、ほぼすべての機器を安全に保つことが期待されています。

パーカーソーラープローブズメジャーカップ

ただし、すべての機器がTPSによって保護されるわけではありません。ファラデーカップは太陽風を測定するために熱シールドの上に突き出すセンサーです、そして正確な読みを得るために、それはTPSによって保護されることができませんでした。

では、なぜファラデーは溶けないのですか？

NASAのスザンナ・ダーリン氏は、「太陽の大気の強度のために、計器が生き残ることができるだけでなく、正確な測定値を送り返すことができるように、独自の技術を工夫する必要があった」と説明した。カップはモリブデンの合金であるチタン - ジルコニウム - モリブデンのシートから作られていて、それに華氏約４，２６０度の融点を与えています。ファラデーカップのための電場を生成するチップは、タングステン、最も知られている融点を持つ金属から作られています。溶ける前の華氏6,192度のしきい値では、ファラデーはそれが必要とする太陽風データを収集するために揺れ動く余地を持っています。

8月4日の打ち上げ後、Parker Solar Probeは金星の重力を利用して太陽の周りの軌道を縮小します。これらのフライバイはおよそ7年かかり、最終的にはプローブを太陽系の中心から370万マイルの距離に近づけます。太陽のコロナの中でのその最後のループは、2024年後半に予想されています。しかし、この革新的な技術のおかげで、ずっとクールに保たれるはずです。