Про Parker Solar Probe из предыдущего поста

В комментариях увидел живой интерес к оборудованию на борту и абляционной термозащите.

Начнем с оборудования которое находится за большим термозащитным щитом. Вопрос - как оптический телескоп и другие научные инструменты смогут снимать показатели звезды если они находятся за щитом? И как солнечные панели не сгорают?

Начнем с того что не все части зонда будут спрятаны за щитом. Аппарату необходимо получать каким-то образом энергию.
Но если вы возьмете солнечные панели аки используются на космических аппаратах летающих у земли и просто раскроете их на расстоянии 0.1 астрономической единицы от звезды - они просто сгорят от температур достигающих пиковых значений в перигелии орбиты.
Поэтому инженерам NASA пришлось придумывать новые методы и изобретать с нуля оригинальное решение, опять же к вопросам "нахуя нам тратить столько денег на космос давайте бляц на благотворительность раздадим лучше" и прочий бред.

Было решено использовать особые солнечные батареи, которые частично могут прятаться за тенью щита. Полностью они будут раскрыты на расстоянии более 0,25 а.е. (37,4 млн км) и автоматически скроются в тени щита, когда Parker Solar Probe будет подлетать близко к Солнцу. Но небольшая их часть будет всё-таки «выглядывать» из-под щита. Площадь этой части очень мала, но на таком расстоянии от Солнца эффективность солнечных батарей выше в 25-30 раз, нежели чем на орбите Земли, круто да?

Сразу возникает хороший вопрос: а как их охлаждать? Ведь греться они будут как сковородка у домохозяйки на максималках.
Для этого инженеры создали особую конструкцию самих панелей и установили специальную жидкостную систему охлаждения, причём её теплоноситель — вода. Но не просто вода как в радиаторах наших допотопных бензиновых и дизельных ДВС, а закаченная под высоким давлением (данных о давлении в открытых источниках найти не смог). Делается это для того чтобы она не кипела при высоких температурах, зависимость простая, ниже давление - ниже температура кипения, на Эльбрусе 5642 метра вода кипит уже при 80 градусах, в стратосфере она будет кипеть уже при комнатной температуре и так далее.

И так, вода под давлением поступает по специальным трубкам в солнечные батареи, где она быстро нагревается, забирая тепловую энергию. Эта вода химически очень чистая, ибо наличие солей в ней может привести к повреждению системы (поэтому в машинах используют антифриз а не воду).

Сама система включает в себя двухскоростные насосы и четыре радиатора из титановых труб с алюминиевыми ребрами толщиной в 0,5 мм. Солнечные батареи находятся под специальной стеклянной крышкой, а на дне каждой ячейки имеется спаянный с ней керамический держатель с керамической подложкой (у них отличная теплоизоляция о которой мы поговорим в следующем посте).

Тут юный гуманитарий спросит "А куда же бляц радиаторы будут сбрасывать тепло, там же вакуум а не атмосфера".
А сбрасывать избытки тепла мы будем в корпус, напомню из предыдущего поста температура аппарата за щитом составляет всего несколько градусов, это достаточно холодно, и этого холода там предостаточно на всю массу аппарата для сбрасывания тепла с небольшой площади солнечных батарей.

Есть еще более крутая технология когда перегретую жидкость мы распыляем в вакуум где ее охлаждает в прямом смысле вся Вселенная и после распыления ловим ее и пускаем обратно в круг охлаждения, но тут нам надо много энергии на ее сжатие обратно итд, поэтому эта технология отрабатывается сейчас в России на ядерном буксире где энергии будет с запасом и больше.

В итоге охладить то мы охладили, молодцы, но наш Зонд не всегда будет находится так близко к Звезде, поэтому нам нужна еще и система подогрева, да, вы не ослышались.

Когда Parker будет в тени своего щита и далеко от солнца, то вода начнёт замерзать, разрывая трубы системы охлаждения. Понятное дело, особых проблем с этой задачей у конструкторов не было. Нагреть что либо в космосе намного проще чем остудить с адской жары.
Из-под щита также будут выглядывать некоторые специальные антенны.
С помощью зонда проведут несколько важных научных исследований. Для этого на Parker Solar Probe установили специальное оборудование, которое тоже приспособлено для работы в жёстких условиях. Пробежимся по интересующему нас оборудованию.

1. Блок FIELDS предназначен для изучения электромагнитного поля (с определением его вектора Пойнтинга) и радиоволн в солнечной короне, а также для исследования плазмы (в том числе и с определением электронной температуры). Состоит из специальных антенн, сенсоров и магнитометров.

2. Блок IS☉IS предназначен для исследования электронов, протонов и тяжёлых ионов. Состоит из двух приборов: EPI-Hi и EPI-Lo. Единственный прибор выглядывающий из под щита

3. Блок SWEAR тоже предназначен для исследования потока электронов, протонов и ионов гелия; он будет измерять скорость этих потоков, их плотность и температуру. Имеет в составе следующие приборы: SPAN-A+, SPAN-B и SPC.

4. Специальные коронографы WISPR. Они получат изображения солнечной короны, будут исследовать внутреннюю часть гелиосферы.

Что касаемо работы оптического телескопа и других оборудований, открытой информации найти не удалось, сделаю предположение что они так же подключены к общей системе жидкостного охлаждения и с помощью механизмов на короткое время выглядывают из под щита собирая нужную информацию после чего прячутся обратно и так по кругу находясь под контролем специального ПО.

Ну и напоследок отмечу что помимо звания самого быстрого рукотворного обьекта в истории человечества, Parker Solar Probe является так же одним из самых автономных аппаратов в истории проектирования.

Очень долгие промежутки времени зонд не может поддерживать связь с Землей, получать команды и передавать результаты своей деятельности. Решение этой проблемы кроется в обеспечении высокой автономности зонда. Для этого было разработано и испытано специальное программное обеспечение (ПО) для бортовой вычислительной системы Parker Solar Probe. Аппарат, благодаря такому ПО, сможет самостоятельно собирать научные данные, регулировать свою работу, орбиту, ориентацию.

Связь с аппаратом обеспечивается в Ka- и X-диапазонах.
На этом закончим обзор этого чуда инженерной космической мысли, и в следующем посте поговорим про историю создания и принцип работы термозащитных абляционных щитов, без которых исследования космоса невозможно.


#NASA #Parkersolarprobe