מאחורי הקלעים עם החללית שתתרחש באווירת השמש

עדכון, 11 באוגוסט, 2018, 8 בבוקר: נאס"א עיכבה את השקת ה- Parker Solar Probe עד לפנות בוקר של יום ראשון, 12 באוגוסט, עם חלון שיגור חדש שייפתח בשעה 3:31 בבוקר EDT. החללית נועדה במקור לשיגור לפני זריחת השמש בשבת, אך בגלל תקלה בה הייתה חריגה בלחץ הליום עם רקטת הדלתא הכבדה של החללית, הושחת הניסיון דקות לפני ההרמה המתוכננת. האחרון שהבדיקה יכולה להתחיל את דרכה בשנת 2018 תהיה 23 באוגוסט, מכיוון שהיא מסתמכת על זבובים של ונוס שיגיעו לשמש. אחרת, החללית תושק במאי הבא.

הפרקר הסולארי פרוב, שיושק ב -11 באוגוסט, יהיה הקשר הראשון של האנושות עם הכוכב הקרוב ביותר שלנו.

חלליות קודמות העריצו את השמש מרחוק, מכיוון שטמפרטורות הצריבה של הכוכב מנעו מחקר מעמיק על פני השטח שלה. כעת, מצויד במערכת הגנה תרמית עדכנית - כולל מה שמאפשר מגן השמש המתקדם ביותר בעולם - מגן השמש של פרקר סולארי מיועד להיסטוריה.

למשימת שבעת השנים של הגשושית מספר יעדים. ראשית, הגשושית תאסוף מידע נוסף על רוחות שמש - זרמי פלזמה וחלקיקים הנפלטים מעל פני השמש. רוחות אלו מאיצות למהירויות של כ -250 מיילים לשנייה כשהן מכוסות בכוכב שלה. ברגע שהם בחלל הם נוסעים מאות מיליוני מיילים, חולפים על פני כדור הארץ בזרם קבוע. הסיבה היחידה שאיננו חשים בהתנגשות היא השדה המגנטי של כדור הארץ, המסיט את הרוחות כמו סלע בנהר החוצה. אבל איך הרוחות מתנתקות בסופו של דבר ממשיכת הכבידה של השמש נותרת מסתורית.

קו החקירה הספציפי הזה מגיע לביתם של מעריצים הכוכבים הקרובים ביותר. רוחות שמש תוארו לראשונה בשלהי שנות החמישים על ידי שמו של הגשושית, הפיזיקאי יוג'ין פרקר; כעת, בגיל 91, פארקר עשוי לשמוע את התשובות לשנות החקירה המדעית שלו בת 60 פלוס.

שנית, הגשושית תהיה הראשונה ליצור קשר עם קורונה של השמש - האווירה החיצונית הכאוטית והמסתחררת הנראית לעין בלתי מזוינת במהלך ליקוי חמה. מסיבה כלשהי, הקורונה היא הילה חמה יותר מהראש שהיא מקיפה, והיא נשרפת בטמפרטורות של עד 2 מיליון מעלות פרנהייט - כמה סדרי גודל מעל טמפרטורת השטח של השמש (לעיתים נדיפה) של בערך 10, 000 מעלות פרנהייט (שיהיה, הוגן, הוא עדיין לא הליכה בפארק). זה נוגד אינטואיטיביות כמו שזה נשמע - כמו לסלק את היד הרחק מנר מהבהב רק כדי לחוש צריבה חריפה עוד יותר.

שלישית, הבדיקה תחקור את ההאצה של חלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה הרחק מעל פני השמש. המהירה מבין החלקיקים הללו משאירה רוחות שמש באבק, נעה בקצב של מעל 100, 000 מיילים לשנייה (לעיתים מסתתרת במהירות האור). למעשה, חלקיקים אלה קשורים לעיתים קרובות לאירועים כמו התלקחות סולארית (כתמי אנרגיה בהירים מסנוורים המתפוצצים מעל פני השמש) או פליטות המסה כלילית (גושי פלזמה לוהטים המפזרים את השמש), אשר שניהם יכולים לפגוע בלוויינים ואף לגרום הפסקות חשמל בכדור הארץ. מדענים מקווים כי מיזמי הגשוש יודיעו כיצד מצליחה הקורונה ההפכפנית להצוף הן רוחות סולריות והן את חלקיקי האנרגיה הגבוהה הזו לחלל.

"חיכינו 60 שנה למשימה הזו", אומר ניקולה פוקס, מדען הפרויקטים של פארקר סולארי. "זה לענות על שאלות שהציקו למדענים מאז שגילינו שהקורונה מחוממת-על. זו מסע גילוי אמיתי. "

לצלם מיכאל סולורי הייתה הזדמנות בלעדית מאחורי הקלעים לראות את המדענים בפעולה. "אני מחפש את ההיבטים החזותיים בדרך ייחודית שעוזרת להתעלות מעל הסטראוטיפ של מה שמדען צריך להיות", הוא אומר. "אנשים מדענים מחוללת יונים. אני רוצה לשבור את המחסום הזה. "(© michael soluri / michaelsoluri.com) משמאל לימין: הטכנאי טוני אהאן, מהנדסי המכונות קלס גורדג'ה ודניאל איבי, מהנדס מוביל מגן החום בטסי קונגדון, ומהנדס הבטיחות במערכת צ'יפ דלמר. (© מייקל סולורי / michaelsoluri.com) אחד ממכולות המשלוח של הגשושית. מגן החום הוא דליק למעשה - אך רק בנוכחות חמצן, אשר נדירה בקורונה של השמש. עם זאת כאן על כדור הארץ יש לנקוט אמצעי זהירות. (© מייקל סולורי / michaelsoluri.com) "רציתי לראות את האנושיות העומדת מאחורי חקר החלל, " אומר סולורי. "תחושת הדיוק שלהם יוצאת דופן. זה מראה שיש מלאכה מעורבת, וזה לא שגרתי. "(© michael soluri / michaelsoluri.com) מהנדס המכונות ג'ים הוצ'סון מחזיק טריז חיישנים ממכשיר ה- EPI-Lo) של פארקר סולארי פרוב, שמודד חלקיקי אנרגיה נמוכה הזורמים מהשמש, ביחס לרוחות השמש. מוסיף סולורי, "האנשים האלה עושים עבודה יוצאת דופן עם חומרים יוצאי דופן, עובדים כצוות לחקור את היקום." (© מייקל סולורי / michaelsoluri.com) האנטנה בעלת הרווח הגבוה של פארקר סולאר פרוב, המכוסה על ידי רדום כדי להגן עליו מפני זיהום ו / או נזק במהלך עיבוד הקרקע. (© מייקל סולורי / michaelsoluri.com) המדענים שמאחורי בניית הגשושית מתייחסים אליו באהבה כ"פריסבי של שמונה מטרים. "בעובי של 4.5 אינץ 'ועומק 160 פאונד, פרקר סולאר פרוב היה מעין זרימה קשה אפילו עבור שחקני הפריזבי המתובלים ביותר. (© מייקל סולורי / michaelsoluri.com) אנט דולבוב, מורה לשעבר בבית ספר יסודי, מצאה את עצמה חובבת האלקטרוניקה באמצע הקריירה שלה - והחליטה לשנות מסלול. ב 21- השנים האחרונות היא הייתה חלק מהקמתם של 13 לווייני נאס"א - אך פרקר סולאר פרוב היא הראשונה שלה בתור מוביל לשילוב ומבחן. "זו אחת המשימות הקשות שהייתי בהן אי פעם", אומרת דולבוב. "אבל זה בהחלט שיא ענק של הקריירה שלי." (© michael soluri / michaelsoluri.com) קונגדון, המהנדס הראשי של מגן החום של פרקר סולארי, סייע בתכנון קומפוזיט פחמן בעובי 4.5 פאונד בעובי 4.5 אינץ 'שישמור על מכשירי הגשושית מפני החום הצורב של השמש. מוסיף סולורי, "חלק מהמסע שלי הוא לאנוש את האנשים שעושים את המדע ולחשוף אותם כאנשים בעולם ייחודי." (© מייקל סולורי / michaelsoluri.com)

למרות שהגשוש צריך לסגור את הפער של 93 מיליון קילומטר בין כדור הארץ לשמש, מסלולו לא יהיה בדיוק ישיר. חלליות שהושקו מכדור הארץ מתחילות עם אותה תנופה קדימה כמו הפלנטה עצמה, כך שהגשוש לא יכול לצאת ישר לתופת. במקום זאת, הבדיקה תבלה את שבע השנים הבאות בוואלס איטי של הידוק אליפס סביב השמש, תוך צמצום הפער בינה לבין בן זוגה לריקוד הלוהט עם כל שנה שחולפת. כדי להמשיך במסלול, פרקר סולאר פרוב יעלה מדי פעם לטרמפים לצד ונוס בוושי-חלל-כוכב לכת, שבטסי קונגדון, המהנדס הראשי של מגן החום של פרקר סולאר פרוב, משווה ל"סיבוב בלם היד. ", הגשש יכול לייצב ולכוון מחדש את דרכו.

המסע של הגשושית יגיע לשיאו בגישה סופית לכוכב בשלהי 2024, במהלכה הוא יגיע בטווח של 3.83 מיליון מיילים משטח השמש. למרות שזה עדיין נשמע רחוק, זה קרוב לשבע פעמים מכל חללית שהייתה אי פעם לשמש - וסוגרת כ 96 אחוז מהמרחק בין כדור הארץ לכוכב שלה. מה שכן, זה יטמין את החללית בחוזקה בתוך הקורונה החורכת.

כאן נכנס מגן החום. העיצובים כבר כמעט עשור בהתהוותם, והם יהיו כל מה שעומד בין הגשושית לסכני הצניחה של מסעו פורץ הדרך. אבל המשימה הייתה קצת יותר מפחידה מאשר לשים כובע שמש על החללית 1400 פאונד.

בעובי 4.5 אינץ 'בלבד, יש למגן החום גרעין קצף פחמתי מעוות, שהוא למעשה 97 אחוז חלול - מה שהופך את המבנה לכריך של כריך אוויר. ובכל זאת, הקבוצה מכנה באהבה "פריסבי 8 שמונה רגל" ב -160 פאונד. משני צידיו שני לוחות עשויים מרוכב פחמן אשר הופך למעשה לחזק יותר כאשר הוא מחומם. בנוסף, הצד הפונה אל השמש מצופה בצבע לבן מיוחד המפזר את מרבית חום השמש, ושומר על המכשירים השבריריים שמתחת. הצבע הוא למעשה קרם הגנה הכבד ביותר שהומצא אי פעם - וזה קריטי שלא תפספס מקום.

בגישה הקרובה ביותר של הגשושית, חלקו העליון של המגן יאפה בערך 2500 מעלות פרנהייט - מעל שבע פעמים הטמפרטורה הנדרשת לצלות הודו של חג ההודיה - אך עדיין צונן באופן מפתיע בהתחשב בסביבתו. חוסר ההתייחסות קשור להבדלות החלקיקים באטמוספירה של הקורונה: רוב החום שהחיידק יחווה יגיע למעשה ממשטח השמש (קריר יחסית), ויבש כמה מיליוני מיילים משם. "אם אתה מכניס את היד לתנור, היא לא תישרף, " מסביר קונגדון. "זה רק כשנוגעים במשטח."

כאשר הוא סובל את הטמפרטורות המתנפחות הללו, "פריסבי ענק" ישאיר את שאר החללית קרירה כמו מלפפון (פושר). החלק האחורי של המגן יישאר בטמפרטורה של 600 מעלות פרנהייט, והמכשירים עטויים בתוך האוטובוס של הגשושית יישארו סביב 85 מעלות פרנהייט. כדי להבטיח שהאלקטרוניקה הרגישה תישאר בצל, מגן החום חייב תמיד לעמוד מול השמש. טעות מוטעית אחת יכולה לסיים את המשימה המיוחלת תוך שניות.

אך הצוות נקט באמצעי זהירות כדי למנוע את האפשרות הזו. שבעה חיישנים מתמחים (המכונים לעיתים "חיישני גפיים סולאריות") מקיפים את החללית, ומדגמים ללא הרף את חשיפת הגשושית לאור. אם החללית עוברת למצב רעוע, החיישנים יפעילו תגובת מגן כדי לתקן במהירות את זווית הגישה. הבדיקה מגיעה גם עם מערכת קירור נוזלית, האריזה בחמישה ליטרים של מים בלחץ שיכולים לטפטף לאורך ורידים קטנים לאורך המכונות כדי לשמור על טמפרטורת סביבה מעשית. ההנדסה המוקפדת של הצוות שזורה בכל פינה וחלל של החללית. "היא בעצם דואגת לעצמה, " אומרת פוקס.

כ"חללית החלל האוטונומית ביותר "שנבנתה אי פעם, הבדיקה צריכה להכניס הרבה מכונות לחבילה קטנה יחסית, אומרת אנטה דולבוב, מוביל השילוב והבדיקה של פארקר סולארי (הבדיקה בערך בגודל של מכונית קטנה). ברגע שהחללית תושק, היא למעשה תנתק את כל הקשרים עם המטפלים שלה על כדור הארץ - כלומר, זה נדרש לחקור המרוט הזה להתמודד עם עצמו בשבע השנים הבאות. מאז אוקטובר 2012 דולבוב התעסק באהבה על הגשוש כמו הורה חרד כדי להבטיח את מעברו הבטוח.

על פי הצלם מייקל סולורי, מדען הפרויקט ניקולה פוקס הושיט יד בשמו של פרקר הסולארי על שם הפיזיקאי יוג'ין פרקר, בן 91, כשהוא מנפץ כלל נאס"א רבת שנים נגד קריאת חללית על שם אנשים חיים. (© מייקל סולורי / michaelsoluri.com)

כמובן שיש יותר מהמחשבה מאשר מגן שמש עתידני: יש לו עסק רציני שאליו יש לטפל. לצד אמצעי ההגנה שלה, החללית תפעיל מכשירים כמו גביע בדיקה סולארי, שנועדו לגייס את חלקיקי האנרגיה הגבוהה הזורמים מעל פני השמש, וכן סט טלסקופים להצמדת תמונות אור שמש.

והבדיקה בוודאי לא מתכננת לבזבז את עושר הכוח הסולרי שאליו היא תגיע במיוחד במסעותיה: אחרי הכל, היא תראה הרבה שמש. כאשר הוא עדיין רחוק מהכוכב, הגשושית תטיל את לוחות השמש שלו לרווחה, ותספוג בקרניים האנרגטיות של הכוכב כדי להניע את מכשיריה. אך כשהוא מתקרב, הלוחות יתחבטו פנימה כמו כנפי ציפור ישנה, ​​ויפחיתו בצורה דרסטית את כמות האור שהם סופגים. בגישה הקרובה ביותר, כוח השמש יהיה פי 475 ממה שיחווה לוויין המקיף את כדור הארץ - זהו, כדברי פוקס, "לעזאזל של הרבה כוח" שעלול להציף את האלקטרוניקה הרגישה של המערכת.

קונגדון, דולבוב ופוקס נחושים בדעתם כי הבדיקה לא הייתה יכולה להתאגד בלי המאמץ השיתופי העצום של נאס"א ומדענים, טכנאים ומרכזי מעבדת פיזיקה יישומית. הצוות ושיתופי הפעולה שלהם תרגמו עשרות שנים של תכנון ממוחות אנושיים על גיליונות נייר ושקופיות PowerPoint - שהוגשמו עכשיו במלוא המוח המוחשי של מכניקה שלא נראתה מעולם.

הקבוצה של דולבוב במיוחד הקדישה מספר שעות מדהים לבניית הגשושית: "מרבית הפרויקטים עשויים לקבל 300 עד 500 שעות על החומרה", מסביר דולב. "היו לנו כמעט 5000 שעות בכל מערכות המשנה שלנו ... אבל [הצוות] עדיין מחייך. הם גאים כל כך במה שהם עשו. "

לאחר השקתו של הגשוש, דולבוב מתבדח שהיא עשויה להבחין בקן הריק שלה: "אחרי שזה ייגמר, תהיה תקופה שאני לא מצפה לה ... כשכולנו נלך לעשות דברים שוב. אבל זה יהיה מדהים שהחללית נמצאת בחלל, איפה שהיא שייכת. אני אתאושש. "

ככוכב הקרוב ביותר שלנו, השמש היא הגורם הטוב ביותר שלנו להבנת גופי השמיים האלה בכללותם. יתרה מזאת, השמש הפכה לחלק קריטי למדי בקיומנו כאן עלי אדמות - אך אף כוכב לא בנוי שיימשך לנצח. השגת הבנה ברורה יותר של בריאות השמש ומזגו תשרת לא רק את עתיד חקר החלל, אלא גם את טבע החיים בכוכב הלכת שלנו.

"המשימה הזו היא קצת מכל דבר", אומר פוקס. "זה היסטורי, זה עושה פיסיקה בסיסית - אבל זה גם מספק יתרון לחיים ולחברה בכללותה."

עם ההשקה רק כמה ימים משם, דולבוב מתפעל ששנים של עבודה קשה סוף סוף התאגדו. "הנה אנחנו במשחק האליפות, ואנחנו עומדים לעבור לאזור הקצה", היא אומרת. "זה הפך למשפחה כזו."

הבדיקה תצא מתחנת חיל האוויר קייפ קנברל בפלורידה בשבת הקרובה, עם חלון שיגור החל מהשעה 3:33 בבוקר EDT. הזינוק שלו באטמוספרה יאיר שמים כהים עדיין - התלקחות היסטורית שקודמת אפילו לשמש העולה של הבוקר.