Het heeft alles te maken met een knap staaltje technologie.

Morgen begint het dan; de historische missie van NASA om met de ruimtesonde Parker Solar Probe de zon aan te raken. De ruimtesonde zal afreizen naar de atmosfeer – ofwel corona – van de zon, en komt hiermee dichterbij dan elk ander ruimteschip uit de geschiedenis. Maar hoe hebben de bouwers van Parker Solar Probe het voor elkaar gekregen dat hij de hitte kan weerstaan? Laten we daar eens induiken.

Heet
In de corona is het natuurlijk onvoorstelbaar heet. Het ruimtevaartuig zal hier doorheen reizen bij temperaturen van zo’n 500.000 graden Celsius terwijl het ondertussen ook gebombardeerd wordt met intens zonlicht. Gelukkig is de Parker Solar Probe ontworpen om hier tegen bestand te zijn. Zo moet een hitteschild en een autonoom systeem de ruimtesonde beschermen tegen de enorme lichtemissie van de zon.

Warmte versus temperatuur
Hoe dit precies zit, is het beste te begrijpen door eerst te kijken naar het verschil tussen warmte en temperatuur. Temperatuur meet hoe snel deeltjes bewegen, terwijl warmte de totale hoeveelheid energie meet die ze overdragen. Deeltjes kunnen bijvoorbeeld snel gaan (hoge temperatuur) maar als er maar heel weinig deeltjes zijn, zullen ze niet veel energie overdragen (laag vuur). De corona waar de ruimtesonde doorheen vliegt heeft een extreem hoge temperatuur, maar een zeer lage dichtheid. Denk bijvoorbeeld aan het verschil tussen je hand in een hete oven plaatsen of deze in een pan met kokend water leggen. In de oven is je hand langer bestand tegen de aanzienlijk hoge temperaturen dan in het water, waar het in contact komt met veel meer deeltjes. Ditzelfde gebeurt met het ruimtevaartuig in de Corona, waar hij reageert met minder deeltjes en niet zoveel warmte ontvangt.

Niet alles is veilig…

Niet alle instrumenten aanboord van de Solar Parker Probe zijn veilig achter het hitteschild. Zo zal de Solar Probe Cup – een instrument om de zonnewind mee te meten – uitsteken en ook de elektronische bedrading zou waarschijnlijk smelten bij blootstelling aan de zon. Om deze problemen op te lossen, moesten de onderzoekers nieuwe technologieën ontwerpen om ervoor te zorgen dan niet alleen het instrument zou overleven, maar ook de elektronica aan boord nauwkeurige meetwaarden kan terugsturen.

Hittebestendig pak
Natuurlijk zijn duizenden graden celsius alsnog heel warm. Daarom draagt de ruimtesonde een hitteschild. Het hitteschild dat de Parker Solar Probe draagt, heeft een diameter van 2,4 meter en is zo’n 115 mm dik. Aan de andere kant van het schild zal de ruimtesonde daarom een comfortabele 30 graden Celsius genieten. Het schild is gemaakt van licht en sterk carbon-composiet schuim, dat ingeklemd is tussen twee koolstofplaten. De isolatie is afgewerkt met een witte keramische verf op de plaat die naar de zon gericht staat, om zoveel mogelijk warmte te reflecteren. Hierdoor zijn bijna alle instrumenten veilig.

Zonnepanelen
Parker Solar Probe is uitgerust met zonnepanelen voor de energievoorziening. Echter kunnen deze ook oververhit raken als ze niet goed beschermd worden. Daarom zijn de zonnepanelen zo ontworpen dat ze zich terugtrekken achter de schaduw van het hitteschild, waardoor slechts een klein gedeelte wordt blootgesteld aan de intense zonnestralen. Daarnaast hebben de zonnepanelen een koelsysteem, dat sterk genoeg is om de zonnepanelen, evenals de instrumenten koel en functionerend te houden.

Het ruimtevaartuig is ontworpen om autonoom te kunnen bewegen. Dit houdt ook in dat de sonde zelf in de gaten moet krijgen wanneer hij zichzelf moet beschermen tegen de zon. Verschillende sensoren zijn daarom bevestigd op zijn lichaam. Als een van deze sensoren licht waarneemt, waarschuwen ze de centrale computer en kan de Parker Solar Probe zijn positie corrigeren om zo de sensoren en de rest van de instrumenten veilig te houden, zonder dat een mens hieraan te pas komt.

Al met al wordt dit een hele interessante missie, waar nieuwe technologieën en interessant onderzoek samen komen. Met een van ’s wereldst krachtigste raketten zal de sonde morgen afgeschoten worden en zal zijn missie van start gaan. De sonde zal door de ruimte zoeven met snelheden van wel 690.000 kilometer per uur; en breekt hiermee het record voor het snelste ruimteschip in de geschiedenis. We kunnen niet wachten om te ontdekken wat deze bijzondere missie voor ons in petto heeft.