Ηλιακό όχημα σε τροχιά
Μια χρωστική που κάποτε χρησιμοποιείτο σε προϊστορικές βραχογραφίες προορίζεται να χρησιμοποιηθεί για την προστασία της αποστολής Solar Orbiter της ESA από το έντονο φως του ήλιου. Το κάρβουνο των καμμένων οστών θα εφαρμοστεί πάνω στην ασπίδα θερμότητας τιτανίου του διαστημικού σκάφους χρησιμοποιώντας μια νέα τεχνική.
Το Solar Orbiter που είναι προγραμματισμένο για εκτόξευση το 2017, θα φέρει ένα σύνολο οργάνων για να απεικονίσει με υψηλή ευκρίνεια το μητρικό μας άστρο από τόσο κοντά όσο 42 εκατομμύρια χιλιόμετρα - λίγο περισσότερο από το ένα τέταρτο της απόστασης από τη Γη.
Επιχειρώντας σε άμεση θέα από τον ήλιο, η αποστολή πρέπει να υπομείνει 13 φορές την ένταση της επίγειας έντασης του ηλιακού φωτός και θερμοκρασίες που ανεβαίνουν έως τους 520 °C.
"Το κύριο σώμα του διαστημικού οχήματος καλύπτεται πίσω από μια πολυεπίπεδη θερμο-προστατευτική ασπίδα 3,1 επί 2,4 μέτρων", εξηγεί ο Pierre Olivier, μηχανικός ασφάλειας του Solar Orbiter.
Βραχογραφία από χρωστική καμμένων οστών
"Και τα όργανα του Solar Orbiter θα λειτουργούν στην άκρη των «τροφοδοτικών» γραμμών που διατρέχουν την ασπίδα, ορισμένα υπό προστατευτικά καλύμματα βηρυλλίου ή γυαλιού."
Πίσω στο 2010, κατά τη διάρκεια του σταδίου σχεδιασμού «Φάση-Α», οι ειδικοί της ESA στα υλικά άρχισαν να ελέγχουν ότι η αποστολή ήταν όντως εφικτή με τις σημερινές μεθόδους παραγωγής και τα υλικά κατασκευής.
"Σύντομα εντοπίσαμε ένα πρόβλημα με τις απαιτήσεις της θερμο-προστατευτικής ασπίδας", δήλωσε ο Andrew Norman, ένας από τους ειδικούς στην τεχνολογία των υλικών.
Η θερμο-προστατευτική ασπίδα
"Για να συνεχιστεί η απορρόφηση ηλιακού φωτός, στη συνέχεια, να μετατραπεί σε υπέρυθρες για να ακτινοβολήσει πίσω στο διάστημα, το υλικό της επιφάνειας του πρέπει να διατηρεί σταθερές «θερμο-οπτικές ιδιότητες» - να κρατήσει το ίδιο χρώμα παρά τα χρόνια της έκθεσης σε ακραία υπεριώδη ακτινοβολία.
"Την ίδια στιγμή, η ασπίδα δεν μπορεί να αποθηκεύσει υλικό ή να εξαερώσει ατμό, λόγω του κινδύνου να μολυνθούν τα εξαιρετικά ευαίσθητα όργανα του Solar Orbiter.
"Και πρέπει να αποφύγει οποιαδήποτε συσσώρευση στατικού φορτίου στον ηλιακό άνεμο, διότι αυτό θα μπορούσε να απειλήσει με μια διασπαστική ή ακόμα και καταστροφική εκφόρτιση."
Η αρχική επιλογή - ύφασμα από ανθρακονήματα - αποκλείστηκε. Αντ 'αυτού, η ομάδα άρχισε να ψάχνει για την απάντηση έξω από το χώρο των διαστημικών επιχειρήσεων.
Η ιατρική λύση
Η επίχριση της θερμο-προστατευτικής ασπίδας
Και την βρήκαν στην ιρλανδική εταιρία Enbio και την τεχνική τηςCoBlast, που αναπτύχθηκε αρχικά για την επίστρωση ιατρικών εμφυτευμάτων τιτανίου.
"Η διαδικασία λειτουργεί για δραστικά μέταλλα όπως το τιτάνιο, το αλουμίνιο και ο ανοξείδωτος χάλυβας, τα οποία διαθέτουν ένα επιφανειακό στρώμα οξειδίου», σχολίασε ο John O 'Donoghue, Διευθύνων Σύμβουλος της Enbio.
"Ψεκάζουμε τη μεταλλική επιφάνεια με λειαντικό υλικό για να αποβάλουμε την αμμώδη υφή αυτού του στρώματος, αλλά - όπως υποδηλώνει και το όνομα CoBlast - περιλαμβάνει επίσης κι ένα δεύτερο υλικό «πρόσμιξης» που διαθέτει τα χαρακτηριστικά που απαιτούνται. Αυτό παίρνει ταυτόχρονα τη θέση του στρώματος οξειδίου που απογυμνώνεται.
"Το μεγάλο πλεονέκτημα είναι ότι το νέο στρώμα καταλήγει να είναι συνδεδεμένο, όχι μόνο βαμμένο ή κολλημένο. Γίνεται πράγματι μέρος του μετάλλου - όταν χειρίζεστε το μέταλλο ποτέ δεν θα ανησυχείτε εάν η επιφάνειά του θα ξεφύγει από τα χέρια σας".
Το υλικό που θα εφαρμόσει η Enbio στο εξωτερικό φύλλο της πολυεπίπεδης θερμο-προστατευτικής ασπίδας τιτανίου του Solar Orbiter ονομάζεται «Solar Black» - ένα είδος μαύρου φωσφορικού ασβεστίου που προκύπτει από την επεξεργασία του κάρβουνου των καμένων οστών.
Προϊστορική κληρονομιά
Η σκόνη Solar Black
Το κάρβουνο των καμμένων οστών χρησιμοποιείται ευρέως στην καθημερινή ζωή για τα πάντα, από τα λιπάσματα και την παραγωγή μεταλλικών κραμάτων μέχρι τον καθαρισμό της λευκής ζάχαρης και το φιλτράρισμα των βαρέων μετάλλων από το νερό.
Η ευρωστία του αποδεικνύεται από την άψογη εμφάνιση των 30 000 ετών βραχογραφιών στο σπήλαιο Chauvet στη νότια Γαλλία – όπου τα καμένα οστά από πυρκαγιές είναι η πηγή της πρώτης μαύρης χρωστικής ουσίας.
Το CoBlasted Solar Black τιτάνιο έχει περάσει μια γκάμα δοκιμών σε υλικά της ESA και ηλεκτρικών εξαρτημάτων στα εργαστήρια στο τεχνικό κέντρο ESTEC στο Νόρτνγουικ στην Ολλανδία - τα πάντα, από την επιτάχυνση της διά βίου έκθεσης στην ηλιακή και την υπεριώδη ακτινοβολία έως το απατηλά απλό στο άκουσμα «τράβηγμα της ταινίας» - εφαρμόζοντας και έπειτα τραβώντας μακριά κολλητική ταινία για να δούμε αν κάτι έρχεται μαζί.
Η ώρα της δοκιμής
Η εγκατάσταση για τις δοκιμές
Το επεξεργασμένο τιτάνιο είναι πλέον έτοιμο για την θερμο-προστατευτική ασπίδα, που αναπτύχθηκε από την Thales Alenia Spaceστην Ιταλία. Ένα πρωτότυπο «δομικό και θερμικό μοντέλο» πρόκειται να δοκιμαστεί μέσα στον Μεγάλο Εξομοιωτή Διαστήματος του ESTEC, έναν γιγάντιο θάλαμο κενού που χαρακτηρίζει μια προσομοίωση Ήλιο.
Ένα άλλο προϊόν της Enbio, το «Solar White» δοκιμάζεται επίσης για άλλα στοιχεία του Solar Orbiter που είναι εκτεθειμένα στον ήλιο, συμπεριλαμβανομένων της κύριας κεραίας του, των οργάνων των πτερυγίων και των συνδέσμων των ηλιακών συστοιχιών.
"Έχουμε διαπιστώσει ότι το Solar Black λειτουργεί καλά ως ένα «στρώμα εξισορρόπησης» βάση πάνω στο μέταλλο, που μας επιτρέπει να βάλουμε άλλο ένα στρώμα πάνω - σε αυτή την περίπτωση ένα προσεγμένο αγώγιμο λευκό κεραμικό," πρόσθεσε ο κ. O'Donoghue.
"Η εξονυχιστική αξιολόγηση της ESA που πέρασε, αύξησε τις γνώσεις μας και φανέρωσε νέες δυνατότητες του προϊόντος, συμπεριλαμβανομένης μιας σειράς από διαφορετικές αποχρώσεις."
Η ESA μελετά επίσης ευρύτερες χρήσεις για τη διαδικασία επικάλυψης, συμπεριλαμβανομένης της ενίσχυσης της μακροπρόθεσμης ευρωστίας της επιφάνειας των τηλεπικοινωνιακών δορυφόρων, οι οποίες συνήθως λειτουργούν για 15 χρόνια ή και περισσότερο.
CoBlast και Enbio
Το επίχρισμα Solar White
Η CoBlast είναι μια μοναδική διαδικασία χαμηλής θερμοκρασίας και φιλική προς το περιβάλλον, χωρίς χημικά και είναι σε θέση να επικαλύψει ένα εύρος διαφορετικών σχημάτων μετάλλου μέχρι ένα πάχος μερικών χιλιοστών του χιλιοστού.
Η Enbio εδράζεται στην πανεπιστημιούπολη του University College του Δουβλίνου στην Ιρλανδία, επιτρέποντάς της να κάνει χρήση των εγκαταστάσεων δοκιμών του πανεπιστημίου, ενώ η ESA έχει επίσης εγκαταστήσει ειδικό εξοπλισμό για δοκιμές αφιερωμένες στο διάστημα.
"Είναι κυρίως μια συμβιωτική σχέση, η οποία έχει αποδειχθεί καλή", κατέληξε ο κ. O'Donoghue. "Η εργασία μας με το Solar Orbiter είχε καταλυτική επίδραση, ανοίγει τις πόρτες για την εταιρεία μας."
ΠΗΓΗ: http://www.esa.int
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου