NASA の探査機が、華氏 200 万度の高温の地域に移動し、太陽に「接触」した最初の探査機となった。
パーカー太陽探査機は4月に星の最外大気であるコロナに突入した。しかし、NASAによると、太陽の表面から650万マイルの距離は、この燃えるような球体に近づいたものとしては最も近い距離だという。
灼熱の熱に耐えて分解することなく測定を継続できる機器を構築することは、工学的な偉業でした。では、パーカーをイカロスにせずに、どうやってそれを実現したのでしょうか?
マサチューセッツ州ケンブリッジにあるハーバード・スミソニアン天体物理学センターの科学者たちは、探査機に搭載された 2 つの露出したツールのうちの 1 つを作成し、監視しました。ソーラープローブカップと呼ばれるこの装置は、熱シールドの外側に設置され、太陽のプラズマの一部を捕らえます。
パーカー氏は4月28日に3回、ある時点では5時間にわたってコロナに入り、粒子と磁場をサンプリングした。イベントの成果が発表されました先週で物理的なレビューレター。
同センターの機器科学者アンソニー・ケース氏によると、カップは非常に熱くなり、1800度の暖炉のポーカーのように赤オレンジ色に光ったという。これは火山の溶岩と同じ温度です。しかし、その環境の数百万度に達することはありませんでした。
ここで重要なのは、温度と熱の違いを理解することだとケイス氏は言う。温度は粒子の移動速度を測定し、熱は粒子が伝達するエネルギーの量を示します。
気温 100 度の日は、空気中の多くの分子がすぐに体にぶつかり、熱が伝わるため、人の肌は熱く感じます。
「彼らがどれほど熱く、どれほど速く動いているかを感じることができます。それが私たちが温度を感知する方法です」と彼は言いました。 「しかし宇宙には、粒子はごくわずかしか存在しません。したがって、たとえ気温が 100 万度であっても、地球上の空気中の粒子の数十億分の 1、あるいはおそらく数十億分の 1 少ない粒子しか存在しません。」
空間が空であるということは、エネルギー、ひいては熱を伝達する粒子が周囲に少ないことを意味します。カップの温度が実際に上昇するのは、カップが太陽光に面しているため、カップが熱くなる可能性があります。
マッシュ可能な光の速度
カップの素材を決定する際、科学者たちは周期表のほんの一部に選択肢を絞り込みました。このデバイスは、タングステン、ニオブ、モリブデン、サファイアという高融点の材料で作られています。たとえば、タングステンは 6,192 度までの温度に耐えることができます。
ディズニーワールドを最後まで行きたいし、ミッキーマウスに会いに行きたいです。
チームは 8 年間、カップのデザインに取り組みました。 1つで ピレネー山脈にある施設フランスの科学者たちは、何千もの鏡を使って太陽光を反射し、それを小さな領域に集中させて、過熱条件下で材料をテストしました。
Case 氏は、その期間中にオーブンを使用した 1 つの失敗したテストを思い出しました。いくつかの物体に巻き付いていた金属は、焼いた後に完全に消えました。
「私たちが見ることができたのは、このねじれたワイヤーが蒸発して、隣の金属に一種の堆積物を残した影だけでした」と彼は語った。 「言うまでもなく、その素材はもう使用しませんでした。」
科学者らによると、ミッション中にカップが熱くなりすぎても溶けることはないだろうという。ドライアイスが固体から蒸気になるのと同じように、デバイスは宇宙の真空にさらされると蒸発します。その自然なプロセスは「昇華」と呼ばれます。
「実際、それは基本的に消えるだけです」とケイス氏は言う。
NASAによると、厚さ4.5インチの熱シールドが宇宙船を約85度の日陰に保ち、他の機器や電子機器を保護するという。探査機に電力を供給するソーラーパネルには、通常より沸点の高い約 1 ガロンの脱イオン水が汲み上げられた単純な冷却システムが搭載されています。
2018年8月に発足したパーカー氏の使命は、太陽とコロナの仕組みを学ぶことだ。科学者たちは太陽風、つまり太陽から流れるガスを研究してきました。これまでのところ、探査機は「スイッチバック」として知られる風の中の磁気ジグザグの少なくとも一部が太陽の表面から来ていることを明らかにしている。スイッチバックの起源や太陽風のその他の側面を理解することは、宇宙飛行士、宇宙船、衛星の安全を守るのに役立つ可能性があります。
現時点では、科学者たちは、電力網、電気通信、GPS システムに混乱をもたらす可能性のある「宇宙天気」を予測する方法を知りません。こういったイベントは頻繁に起こるわけではありませんが、 1989年3月の太陽フレアカナダのケベック州全域で12時間の停電が発生した。また、Radio Free Europeの無線信号も妨害されました。
4月のフライバイ中、パーカーは地球から恒星までの距離の90～95％に到達しており、さらに大きく近づくことが期待されている。計画は地表から390万マイル以内に到達することになっている。
カップの監視に協力している天体物理学者のマイケル・スティーブンス氏は、この春の遭遇をディズニーワールドまで車で行き、駐車場に立ち寄って高速道路に戻ることに例えた。短い訪問では、科学者らは乗り物についてあまり洞察を得ることができなかった。
しかし、探査機が近づくにつれ、初めてカップのデータを見たスティーブンスは、自分がスペースマウンテンの列の先頭に立っている男だと考えるようになる。
「ディズニーワールドを最後まで行きたい、そしてミッキーマウスに会いに行きたい」と彼は言いました。 「私たちはまさにその入り口にいたのです。」