Путешествие к Солнцу: почему не будет плавиться солнечный зонд Паркер?
Этим летом NASA запустит новый солнечный зонд Паркер, который должен будет приблизиться к Солнцу так близко, как не делал еще ни один космический корабль до него. Если представить, что Земля и Солнце разнесены на метр, то зонд должен будет подлететь к нашей звезде на расстояние всего 4 сантиметра!
Это позволит ему проникнуть в ту часть солнечной атмосферы, которая известна как корона, что обеспечит беспрецедентные наблюдения за тем, что приводит в движение широкий спектр частиц, проходящих через этот регион, выбрасывая их наружу в Солнечную систему.
Внутри короны, конечно, невообразимо жарко. Космический корабль будет путешествовать через материал с температурой более миллиона градусов по Цельсию при постоянной бомбардировке интенсивным солнечным светом.
В итоге, почему же зонд банально не испарится в таких условиях? Паркер спроектирован так, чтобы выдерживать экстремальные условия и колебания температуры в течение всей миссии. Ключевым моментом является его специальный тепловой экран и автономная система, которая помогает защитить корабль от интенсивного светового излучения Солнца, но при этом позволяет корональному материалу «коснуться» зонда.
Одним из ключевых моментов для объяснения того, что сохраняет космический аппарат и его приборы в безопасности, является понимание концепции теплоты и температуры. Это кажется противоинтуитивным, но высокие температуры не всегда приводят к сильному нагреванию объекта.
В космосе температура может составлять тысячи градусов, при этом не передавая много тепла объекту и не делая его горячим. Как? Температура показывает, как быстро движутся частицы, а тепло измеряет общее количество энергии, которую они передают. Частицы могут двигаться быстро (высокая температура), но если их очень мало, они не будут передавать много энергии (мало тепла). Поскольку космическое пространство в основном пустое, существует очень мало частиц, которые могут передавать энергию космическому аппарату и тем самым нагреть его.
Корона, через которую полетит солнечный зонд Паркер, имеет чрезвычайно высокую температуру, но очень низкую плотность. Для примера — вы можете достаточно долго держать руку внутри горячей духовки, но ни секунды не удержите ее в кипятке (не пробуйте это делать), потому что в нем ваша рука соприкоснется с гораздо большим числом нагретых частиц. Аналогично, по сравнению с видимой поверхностью Солнца, корона менее плотная, поэтому космический аппарат взаимодействует с меньшим количеством горячих частиц и получает относительно немного тепла.
Поэтому, когда зонд будет путешествовать через пространство с температурой в несколько миллионов градусов, поверхность теплового экрана, которая обращена к Солнцу, будет нагреваться только до 1400 градусов по Цельсию, а такую температуру уже могут выдержать некоторые вещества, оставаясь при этом в твердой форме.
Конечно, тысяча градусов по Цельсию — все еще очень горячо. Для сравнения, лава при извержении вулканов имеет температуру от 700 до 1200 градусов. Чтобы выдерживать такой нагрев, зонд использует тепловой экран, названный Thermal Protection System, или TPS, который составляет 2.4 метра в диаметре около 115 мм в толщину. Лишь десяток сантиметров вещества позволяют сделать так, что на другой стороне экрана корпус космического корабля будет иметь температуру в комфортные 30 градусов.
Так выглядит TPS, который будет защищать зонд на протяжении всей миссии.
TPS был разработан Лабораторией прикладной физики Джона Хопкинса и построен в Carbon-Carbon Advanced Technologies. Сама конструкция представляет собой две углеродные пластины, между которыми залита композитная пена. Этот легкий щит дополняется керамическим напылением на стороне, которая будет обращена к Солнцу — это позволит отражать как можно больше тепла. При испытаниях было обнаружено, что он выдерживает до 1650 градусов, при этом сохраняя все приборы в безопасности.
Чаша, которая измерит солнечный ветер
Но не все приборы Паркера будут скрыты щитом. Высовываясь за теплозащитный экран, чаша солнечного зонда (Solar Probe Cup) является одним из двух инструментов, которые не защищены теплозащитным экраном. Этот прибор, известный как цилиндр Фарадея, является датчиком, предназначенным для измерения ионного и электронного потоков солнечного ветра. Из-за «враждебности» солнечной атмосферы необходимо было разработать уникальные технологии, чтобы удостовериться, что не только прибор может выжить, но и электроника на борту сможет получить от него данные.
Расположение цилиндра Фарадея (Faraday cup) на зонде, а также принцип его действия: по поглощенному току можно рассчитать интенсивность потока электронов.
Сама чаша изготовлена из листов титан-циркония-молибдена, сплава с температурой плавления около 2349 градусов Цельсия. Чипы, которые производят электрическое поле для работы этого датчика, изготавливаются из вольфрама — одного из самых тугоплавких металлов с температурой плавления в 3422 градуса. Обычно для вытравливания измерительной сетки на чаше используются лазеры, однако из-за высокой температуры плавления пришлось использовать вместо этого кислоту.
Другая проблема возникла при создании проводки — большинство кабелей расплавились бы от воздействия теплового излучения в такой непосредственной близости от Солнца. Чтобы решить эту проблему, команда вырастила сапфировые кристаллические трубки в качестве изоляции, а непосредственно провода сделали из ниобия.
Чтобы убедиться, что прибор готов к суровым условиям рядом с Солнцем, исследователям пришлось воспроизвести такое интенсивное тепловое излучение в лаборатории. Чтобы создать достаточный нагрев, экспериментаторы использовали ускоритель частиц и проекторы IMAX. Последние имитировали тепло Солнца, в то время как ускоритель бомбардировал чашу потоками частиц, чтобы убедиться, что детектор может регистрировать ускоренные частицы в таких жестких условиях.
Чтобы окончательно убедиться, что прибор выдержит околосолнечные условия, исследователи поместили его в специальную печь Odeillo, которая концентрирует солнечное тепло через 10 000 регулируемых зеркал. И Solar Probe Cup прошел все испытания с честью — более того, чем дольше он подвергался излучению и сильному нагреву, тем лучше он начинал работать. «Мы считаем, что радиация удалила любые потенциальные загрязнения», — говорит Джастин Каспер, главный исследователь приборов в Мичиганском университете в Анн-Арборе.
Так выглядит Odeillo — установка, позволяющая достичь солнечных температур в фокусе этой гигантской линзы.
Космический корабль, охлаждающий сам себя
Кроме шита есть еще несколько хитроумных решений, позволяющих зонду избежать перегрева. Так, без тепловой защиты солнечные панели, которые используются для обеспечения его энергией, могут перегреться. Поэтому при каждом приближении к Солнцу солнечные батареи будут отводиться в тень от теплового щита, оставляя лишь небольшой сегмент под горячими лучами Солнца.
Но при приближении к Солнцу потребуется еще больше защиты приборов от нагрева. Солнечные батареи имеют удивительно простую систему охлаждения: в теневой части будет находиться резервуар с хладагентом и множество алюминиевых радиаторов, а циркулировать жидкость будет благодаря насосам. Такая система охлаждения оказывается достаточно мощной, чтобы охлаждать средних размеров комнату, и будет держать солнечные батареи и приборы в приемлемых для работы условиях даже вблизи Солнца.
Что же играет роль хладагента? Галлон (около 4 литров) деионизированной воды. Хотя существует множество более эффективных химических хладагентов, диапазон температур, при которых космический аппарат сохраняет работоспособность, колеблется между 10 и 125 градусов по Цельсию — очень немногие жидкости могут существовать на всем диапазоне таких температур. Чтобы вода не кипела при 100 градусах, она будет находиться под давлением, поэтому температура кипения будет выше 125 градусов.
Еще одна проблема, возникающая при создании защиты для любого космического корабля — это выяснить, как с ним общаться, ведь толстый щит может мешать распространению радиоволн. Увы, но зонд будет в основном оставаться наедине с собой: для достижения Земли сигналу требуется около восьми минут, то есть если инженеры управляли бы им с Земли, то пока сигнал о неисправности дошел бы до нас, чинить было бы уже нечего.
Таким образом, космический корабль вынужден будет самостоятельно заботиться о собственной безопасности при полете к Солнцу и работе в непосредственной близости от него. Несколько датчиков, размером с небольшой сотовый телефон, прикреплены к корпусу зонда на краях тени от теплового экрана. Если какой-либо из этих датчиков обнаруживает солнечный свет, он предупреждают центральный компьютер, и космический аппарат исправляет свое положение, чтобы держать датчики и остальные инструменты в безопасной тени. Все это должно произойти без какого-либо вмешательства человека, поэтому центральный компьютер и ПО для него должны быть максимально тщательно протестированы, чтобы убедиться, что все корректировки могут быть сделаны «на лету».
Схема полета зонда Паркер к Солнцу.
После запуска зонд Паркер обнаружит положение Солнца, выровняет защитный экран и около трех месяцев будет лететь до нашей звезды, защищаясь от ее губительного излучения щитом.
В течение семи лет запланированного полета космический корабль сделает 24 оборота вокруг Солнца. При каждом приближении к светилу он будет исследовать солнечный ветер, изучать корону Солнца и собирать уникальные данные по атмосфере нашей звезды — и, будучи вооруженным множеством инновационных технологий, мы верим, что он сможет оставаться холодным все это время.
Солнечный свет плавит сталь, как масло
В 2007 году Джим Парсонс, тогда еще почти никому не известный актер, сделал это фото после того,
как впервые увидел свое лицо на рекламном плакате.
Совет главному исполнительному директору
Драгоценности Екатерины Мизулиной
А кто это у нас так любит Картье?
Значит так у нас живут дочери госчиновников? Строят из себя совесть народа и носят цацки за миллионы рублей?
Но дорогие украшения на интервью не носит 😉
Что думаете, господа пролетарии?
UPD: на сайте похожие украшения, отличающиеся по материалу/количеству драгоценных камней могут стоить значительно меньше
Рост цен
ТОЛЬКО ДЛЯ СЛАВЯН
Раз ЦИАН запретил сдавать квартиры «только для славян», тогда почему до сих пор сдают с пометкой «только для девушек», например? Это ведь тоже дискриминация, но уже по половому признаку. Или в обратную сторону это не работает?
Торт почти получился!)
Если съесть ментос и запить колой, то будет больно
О наболевшем
Подробный отзыв
Худеем
Два месяца назад решили с мужем худеть. А так как мы кремень-люди, то с тех пор ничего сладкого в дом не покупаем. Ни тортика, ни конфетки. Даже карамельки. Даже от кашля.
Короче. С момента, как мы начали худеть, вес несколько увеличился, а вот легион ранее невостребованных дачных банок с вареньем подходит к концу…
The Russian Шерлок Холмс и Доктор Ватсон
Когда мне однажды сказали, что я зря не смотрел фильм “Шерлок Холмс и Доктор Ватсон”, так как сама Королева Елизавета II считала сериал из самых лучших, я не сразу поверил.
А вот зря… Её Величеству так понравился он, что она сделала главного актера почётным членом ордена Британской империи.
Зря ты не верил, Крэйг, very зря.
Ну вот. Меня многажды просили написать пост про ваш сериал. Вот пишу!
После первого эпизода, я решил сравнивать несколько британских версии с вашей и посмотрел несколько. И мне и моему патриотизму стало грустно. Я хорошего сериала (кроме современного, который попкорнуемый, но и у него есть некие недостатки) не нашел.
Знаете, когда смотришь на какую-то работу и прямо чувствуешь отсутствие души в ней? Все старые английские холмсы выглядит как будто их создали так:
— Нам нужен снимать какой-то фильм, любой, в принципе.
— Оригинальной идеи нет, посмотрим уже существующие рассказы.
— Сделаем из Ватсона толстого идиота, чтобы Холмс казался умным.
В этих сериалах нет души, нет харизмы, нет оригинальности. Я думаю можно спросить любого англичанина какие он помнит фильмы про Холмса и он сможет сказать только Sherlock или «эти там с Дауни Джуня».
Cheap, forgettable, lifeless.
А советский сериал наполнен до краев уважением и любовью. Намерение было не «заполнить пустое окошко в расписании», а «создать шедевр». И это видно. Тем более когда сравниваешь его с тв-окошкозаполнявками.
Мне кажется, что сценаристы не знали как показать гениальный разум Холмса и решили сделать Ватсона (который в книге вполне умный и интеллигентный человек) тупым в сравнении. А на самом деле, единственный способ показать какой Холмс гениальный, это когда умный и способный Ватсон удивляется при его способностями! Так и сделали в советской версии.
Он интересный и активный участник в истории, не просто какой-то человек-фон. И директор кастинга (ФИО не мог найти) сделал отличный выбор когда взял Соломина. У него такая английская физиономия, он прямо выглядит как офицер в Британской Армии. Смотрите фото тут.
Так, про самого Холмса… Наши актеры играют его… как сказать… без особого энтузиазма или таланта. И сценаристы плохо пишут его реплики.
В одном из сериалов, получив подарок на Рождество, он говорит «о, Ватсон, ты же знаешь, я обычно не люблю такие стандартные человеческие забавы как подарки, но сегодня, я, пожалуй, поучаствую.»
Про правило «show, don’t tell», они не знали видимо. Ну и как писать реплики, которые похожи на человеческую речь тоже еще не знали.
Все, дальше не буду говорить про британские версии. Никто же давно про них не говорит.
Про саундтрек только могу хлопать ладонями как морской котик. Клавикорд дает нужную атмосферу)) ну и остальные инструменты тоже😊 В. Дашкевич тоже хотел создать что-то настоящее, а не просто «музыку для забываемого сериала».
Дополнительный хлопы ладонями за сцены где герои пьют Sherry у камина
Почему Солнце до сих пор не сгорело?
Персональный обогреватель нашей планеты невероятно эффективен.
Наше Солнце — довольно средняя звезда в галактике Млечный путь — не самая яркая, не самая большая и существует всего 4,5 миллиарда лет. Она уникальна только тем, что её свет и тепло поддерживают жизнь на единственной обитаемой планете, которую мы знаем во Вселенной. К счастью для нас, людей, Солнце не сгорело с тех пор, как мы появились несколько сотен тысяч лет назад. Но откуда у него могло быть столько топлива? Почему оно не погасло, как свеча или костер? И когда оно наконец сгорит?
Это был насущный вопрос в XIX веке. В 1848 году немецкий естествоиспытатель Роберт фон Майер ( Robert von Mayer) выдвинул гипотезу, согласно которой Солнце нагревается благодаря бомбардировке его метеоритами. Разумеется, эта теория даже в то время не выдерживала критики. Поэтому, во второй половине XIX века наиболее правдоподобной считалась теория, выдвинутая немецким и британским физиками Германом Гельмгольцем ( Hermann von Helmholtz) и Уильямом Томсоном (лордом Кельвином), согласно которой Солнце нагревается за счёт медленного гравитационного сжатия. Этот процесс известен, как механизм Кельвина — Гельмгольца — остывание поверхности небесного тела приводит к падению внутреннего давления, из-за чего звезда сжимается, что в свою очередь приводит к разогреванию её ядра.
Однако, основанные на этом механизме расчёты оценивали максимальный возраст Солнца в 20 млн лет, что значительно меньше его действительного возраста.
Согласно другой гипотезе, популярной в XIX веке, Солнце буквально горит, т.е. происходит химическая реакция, которую мы видим, когда зажигаем спичку или разводим костер. Но и расчеты возраста Солнца по это гипотезе давали результат, который не соответствовал тому, что мы знали о возрасте Солнечной системы — 4,5 миллиарда лет. Если бы Солнце сжималось или горело, у него бы закончилось топливо задолго до того, как мы появились в этом мире. Очевидно, что-то происходило ещё, помимо сжатия и горения.
Позднее, вооружившись знаменитым уравнением Эйнштейна E=mc², которое утверждает, что всё, что имеет массу, должно иметь эквивалентное количество энергии, британский астрофизик Артур Стэнли Эддингтон ( Arthur Stanley Eddington) предположил, что Солнце фактически преобразует свою массу в энергию. Вместо печи, которая превращает древесину и уголь в золу (попутно испуская свет и тепло), центр Солнца больше похож на гигантскую атомную электростанцию.
Солнце содержит огромное количество атомов водорода. Как правило, нейтральный атом водорода содержит положительно заряженный протон и отрицательно заряженный электрон, который вращается вокруг него. Когда этот атом встречает один из других атомов водорода, их соответствующие внешние электроны магнитно отталкиваются друг друга. Это предотвращает столкновение и слияние протонов друг с другом. Но ядро Солнца настолько горячее и сжатое, что атомы носятся с такой громадной кинетической энергией, что они преодолевают силу, связывающую их частицы вместе, и электроны отделяются от своих протонов. Это означает, что протоны, обычно защищенные электронами внутри ядра атома водорода, могут соприкасаться друг с другом и соединяются вместе в процессе, называемом термоядерным синтезом.
Так же, как внутри ядерного реактора, атомы внутри ядра Солнца постоянно врезаются друг в друга. Чаще всего четыре протона водорода сливаются друг с другом, чтобы создать один атом гелия. Попутно в этом процессе крошечная часть массы в этих четырех микроскопических протонах «теряется», но поскольку Вселенная сохраняет материю, она не может просто так исчезнуть. Эта «потерянная» масса ежесекундно трансформируется в огромное количество энергии, которую и излучает Солнце. Мощность этого излучения составляет 3,9×10²⁶ Вт. Это настолько огромное количество энергии, оно больше, чем всё электричество на Земле, которое будет использоваться свыше нескольких сотен тысяч столетий.
Эффективность термоядерного синтеза является основной причиной того, что Солнце так долго излучает тепло. Энергия, выделяемая при превращении всего одного килограмма водорода в гелий, такая же, как при сжигании 20 000 тонн угля. Поскольку Солнце очень массивное и относительно молодое, ученые считают, что оно использовало только около половины своего производящего энергию водорода.
В конце концов, ядро Солнца преобразует весь внутренний водород в гелий, и наша звезда умрет. Но, это произойдет только через около пяти миллиардов лет.
Ответили за Солнце: за расплавленный Lexus выплатили миллион
Нашумевшая история с расплавленным солнечными лучами Lexus RX на парковке торгового центра в Ростове-на-Дону получила неожиданное окончание. Ранее суд первой инстанции отказал его владельцу в компенсации, однако автомобилист Тимур Кация решил пойти дальше и выиграл дело.
Как рассказал Autonews.ru сам Кация, его иск был удовлетворен частично. Водитель требовал выплатить ему 1,1 млн рублей (столько стоил ремонт автомобиля) и оплатить расходы на экспертизу. Также юрист требовал 50 тыс. рублей за моральный вред и компенсацию в виде штрафа в размере 50% от суммы, присужденной судом в соответствии со ст. 13 закона «О защите прав потребителей».
В итоге суд обязал взыскать с ТК «Горизонт» материальный ущерб в размере 1 093 540 руб., судебные расходы по оплате специалиста и государственной пошлины. В остальной части иска водителю отказали. Однако и таким решением автолюбитель, который почти год потратил на судебные тяжбы, остался совершенно доволен.
«Меня можно поздравить с тем, что суд апелляционной инстанции не пропустил практику переноса бремени ответственности на потребителя с коммерческой организации, которая нам оказывает услуги. Результатом доволен. Считаю позицию апелляционной инстанции полностью законной, в том числе и по размеру материального вреда», — рассказал Кация в беседе с Autonews.ru.
Сам инцидент произошел еще 26 мая 2018 года. В тот необычно жаркий день Кация приехал в недавно открывшийся ТЦ «Горизонт» и припарковался на огороженной стоянке перед зданием в 13:48, взяв талончик. Уже в 15:05 он услышал, как по громкой связи объявили его имя и попросили срочно пройти к своему автомобилю. Кация обнаружил, что его новый внедорожник Lexus RX плавился и дымился. Вокруг суетился охранник с огнетушителем, который пытался предотвратить возгорание: внутри автомобиля огня не было, но был едкий густой дым.
После того как внедорожник удалось потушить, охрана ТЦ стала разбираться в причинах пожара, а первой версией стал поджог. Однако после просмотра видеозаписи с камер наблюдения стало понятно, что к Lexus никто не подходил. Дымиться он начал после того, как на крышу и лобовое стекло попал «солнечный зайчик» — концентрированный пучок света, который образовался из-за особенности конструкции остекленного здания.
Из-за сработавшего эффекта лупы оказались повреждены, в частности, лобовое стекло, корпусы зеркал заднего вида, хромированные молдинги, накладки и обшивка дверей, стекло люка. Солнце серьезно повредило пластиковые детали и оформление салона. Так, практически полностью расплавились верхний щиток приборов, облицовка магнитолы, верхний динамик, рулевое колесо, переключатель стеклоочистителя и крышка дворника.
Кация обратился в суд и потребовал проведения судебной экспертизы (результаты есть в распоряжении Autonews.ru). Она показала, что «причиной плавления деталей на автомобиле стало высокотемпературное воздействие отраженных от остекления окон и стен фасадной части здания сфокусированных солнечных лучей в форме светлого пятна на площади перемещения изображения Солнца из-за суточного движения Земли». Также Кация предоставил в суд результаты эксперимента: примерно в то же самое время он установил на парковке ТЦ пластиковые элементы — очень скоро они загорелись под воздействием солнечных лучей, отраженных от фасада здания. Руководство ТЦ в суде настаивало, что за Солнце отвечать не может, а здание соответствует всем нормам безопасности. Зеркальные стекла здания, тем не менее, все-таки оклеили защитной затемняющей пленкой.
Решение суда первой инстанции стало для водителя неприятным сюрпризом — в своем решении судья пришел к выводу, что припарковавшийся под ярким солнцем автомобилист не только не подумал о погодных условиях, но и нарушил требования руководства пользователя. Суд не учел, что машина находилась на официальной автостоянке, зато принял во внимание, что здание получило разрешение на ввод в эксплуатацию.
В основу решения легло заключение ФГБУН «Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН» об уровне солнечной активности за 26–29 мая 2018 года, согласно которому общий уровень солнечной активности в указанный период охарактеризован как превышающий средний.
«С 26 по 29 мая на солнечном диске наблюдались центры активности, приводящие к росту магнитной и электрической энергии, — говорится в решении суда. — В масштабах общей солнечной активности 2018 г. данные центры могут быть охарактеризованы как крупные. В указанный период была зарегистрирована серия солнечных вспышек, превышающих по своему баллу средний уровень. Руководство для владельцев автомобиля марки Lexus не рекомендует подвергать машину воздействию прямых солнечных лучей в течение длительного периода времени, а парковать ее следует в затененном месте, особенно в летний период».
Суд также указал, что, «оставляя автомобиль летом в период солнцестояния на открытой площадке на длительный период времени, истец мог и должен был предвидеть возможность наступления вредных последствий в виде плавления деталей, однако самонадеянно рассчитывал на предотвращение этих последствий, что объективно свидетельствует о проявленной самим истцом грубой неосторожности».
Доказать, что ТЦ «Горизонт» должен отвечать за сохранность автомобилей на собственной парковке, у водителя также не получилось. Так, судья решил, что, раз автомобилист не платил за парковку, то утверждать, что ему была оказана услуга, нельзя.
«Поскольку истцу со стороны ТЦ не предоставлялись услуги по возмездному договору, суд не усматривает законных оснований для удовлетворения требований о возмещении материального ущерба», — решил судья. Лишь суд апелляционной инстанции встал на сторону автомобилиста.
Адвокат Алексей Кравченко в беседе с Autonews.ru сказал, что полностью согласен с решением апелляционного суда. Он обратил внимание, что содержание руководства пользователя автомобиля не указывало на то, что водитель сам виноват в том, что его машина расплавилась.
«В руководстве для владельцев автомобиля марки Lexus указано, что машину нельзя подвергать длительному воздействию прямых солнечных лучей в течение длительного периода времени, парковать его необходимо в затененном месте, особенно в летний период, — рассуждает Кравченко. — Но не указано точно: воздействию какой температуры его нельзя подвергать и какой промежуток понимается под формулировкой «длительное время».
Также Кравченко объяснил, что водитель, паркуя автомобиль на стоянке ТЦ, таким образом получает услугу, даже если она бесплатна.
«Экспертиза дала четкий ответ: именно отражение солнечных лучей от остекления окон и стен фасадной части здания стало причиной возгорания. Значит, сооружая это здание в регионе с невероятно жарким климатом, нужно предусмотреть покрытие остекления, которое не даст такой концентрации солнечного света», — объяснил юрист.