Sonda Parker Solar Probe má za cíl přiblížit se co nejblíže ke Slunci tak, aby mohla monitorovat a analyzovat sluneční aktivitu a upozornit tak na případné erupce předtím, než způsobí na Zemi vážné škody. Navíc pomůže k pochopení souvislostí mezi počasím na Zemi a aktivitou naší hvězdy.

Aby se ale dostala tak blízko Slunci, museli vědci přijít s novými postupy a technologiemi, jak sondu ochránit před extrémními teplotami v řádu milionů stupňů Celsia. Vnitřní systémy sondy totiž musí kvůli citlivým přístrojům běžet v relativním chladu.

Jak zajistit, aby bylo uvnitř sondy pouhých 29,4 °C?

Speciální materiál, ze kterého je štít vytvořen, můžete zahřát do běla a stejně jej můžete z druhé strany pohodlně držet v ruce. Zatímco sonda obíhá kolem slunce a zaznamenává data ze svých senzorů, teplotní štít musí odolávat teplotám, se kterými žádná jiná sonda v historii nepřišla do styku.

Sonda Parker odstartovala ke Slunci 12. srpna 2018 a nyní se již nachází jeho povrchu blíže než planeta Merkur.

Sonda ke své ochraně využívá dvojici systémů. Jedním je specální štít vyrobený z tenkých plátů z uhlíkových vláken na každé straně, mezi nimiž se nachází 11,4 cm uhlíkové pěny. Díky pěně, která je z 97 % tvořena vzduchem, 2,4m štít dobře izoluje teplo a je lehký – váží pouze 70 kg. Druhým je vodní chlazení, kdy voda proudí z ochlazovacích radiátorů zpět k solárním panelům.

Skutečně NASA využila pro chlazení sondy vodu? Ano, je tomu tak. Deionizovaná voda je stlačená tak, aby se začala vařit až při více než 125 °C má podle vědců ideální vlastnosti. Ostatní kapaliny by pro rozmezí teplot od 10 do 125 °C nebyly podle NASA vyhovující.

Na horké straně štítu směrem ke Slunci vědci odhadují teploty kolem 1 371 °C a na odvrácené straně poté pouhých 316 °C. I to je nicméně příliš na hladký chod elektroniky a senzorů. Vědci tak museli přidat speciální bílou vrstvu, které odráží většinu světelného záření a tepla a několik dalších chladících systémů.

Po náročných testech zvítězila jako svrchní bílá vrstva tenká vrstva z oxidu hlinitého. Ta odolává vysokým teplotám. Aby nedocházelo k nežádoucí reakcí mezi oxidem a uhlíkovou vrstvou, přidali mezi ně vědci ještě tenkou vrstvu wolframu. Pro bělejší barvu pak došlo i na další přísady a nanočástice.

„Štít funguje právě proto, že je až úsměvně jednoduchý,“ tvrdí NASA

Speciální druh smaltu podobný keramice na vrchní straně štítu byl vyvinut tak, aby odrážel co nejvíce světla a tepla a zároveň se vlivem vysokých teplot neroztříštil. Zajímavé je mj. použité vrstvení, které je u zvoleného porézního materiálu důležité. Jakmile dojde k prasknutí materiálu, měla by se prasklina zastavit hned u dalšího póru. Několik vrstev pak zaručuje, že v případě, že jedna vrstva propustí část slunečního záření, další jej odrazí.

Jak vědci udržují štít ve správné pozici vůči Slunci? Pro sondu je životně nezbytné, aby se neustále ukrývala ve stínu štítu. V praxi to znamená, že musí nepřetržitě upravovat svůj náklon ke Slunci. Vědci by na vysokou vzdálenost nestíhali se sondou komunikovat dostatečně rychle a proto zvolili systém automatický. Speciální senzory se nacházejí za štítem v místech, aby při drobném vychýlení vyslaly informace řídícímu počítači a náklon se opravil.

Sondě nevadí ani prostředí s miliony stupni Celsia

Nejbližší přiblížení ke Slunci má proběhnout na vzdálenost pouhých 6,16 milionů kilometrů. To je mnohem blíže než vzdálenost mezi Sluncem a nejbližší planetou – Merkurem. Průměrná vzdálenost Merkuru od hvězdy je 57,9 miliónů km.

Teplota v místech, kudy bude sonda prolétávat, se bude pohybovat kolem několika milionů stupňů. Hustota částic je ve sluneční koróně naštěstí pro sondu poměrně nízká, díky čemuž je minimální i množství předaného tepla. „Vše funguje podobně, jako když strčíte ruku do trouby s nahřátým vzduchem – mohou tam být i stovky stuňů, ale ruku si nespálíte,“ dodává členka týmu Parker Solar Probe z NASA.