La superficie del detector tiene un millón de grados Celsius, pero el material más resistente al calor solo puede tener cuatro mil grados Celsius. ¿Qué materiales se utilizaron?

La superficie del Sol supera los 5500 K y la temperatura central supera los 13 millones K. Puede que no haya material en la Tierra que pueda bloquear esta temperatura, pero de hecho la sonda solar Parker está realizando una misión muy cerca del sol Entonces, en teoría, ¿podría encontrarse un material que pudiera resistir el calor del sol?

¿Cuál es el material más resistente al calor del planeta?

Cuando muchos amigos piensan en la resistencia al calor, buscan materiales con el punto de fusión más alto. Por supuesto, esto definitivamente no está mal. Por ejemplo, el tungsteno tiene el punto de fusión más alto entre los elementos metálicos. punto de 3422 ℃ Si se excluyen los metales, el tungsteno tiene el punto de fusión más alto, entonces el carbono es sin duda el elemento con el punto de fusión más alto. El carbono elemental puede soportar una temperatura alta de 3627 °C, ¡pero luego se sublimará!

El material más resistente al calor fabricado por el hombre hasta el momento es el pentacarbonato de tantalio-hafnio (Ta4HfC5). Su punto de fusión es 4215°C. Por supuesto, esta temperatura es 5500K (Kelvin (K) = Celsius +). 273.15 ) todavía está muy lejos, por lo que no hay material en la Tierra que pueda resistir el calor cercano del sol.

¿Cómo el detector Parker no le teme al calor?

La Sonda Parker es una sonda solar lanzada por la NASA en 2018. Su misión es detectar y observar repetidamente la corona exterior del sol. Se trata de una sonda solar que realizará su máximo acercamiento en 2025. El Sol está a sólo 6,4 millones de kilómetros de distancia cuando está más cerca, a menos de 10 radios solares, por lo que está extremadamente cerca del Sol.

Esta ubicación es el área donde se encuentra la atmósfera exterior del sol, con una temperatura de al menos 1 millón de grados centígrados. ¿Cómo puede la sonda solar Parker soportar altas temperaturas? Tiene una cubierta protectora hecha de material compuesto de carbono-carbono que mira hacia el sol, con un sándwich de espuma de carbono de 11,5 cm en el medio y un material cerámico con una reflectividad extremadamente alta en el lado que mira hacia el sol.

El diámetro total de la cubierta protectora alcanza los 2,4 metros, bloqueando todo el detector detrás y aislando la poderosa radiación luminosa del sol. Sin embargo, esta cubierta protectora solo pesa 72,5 kilogramos. Es realmente capaz, la temperatura de todo el detector escondido detrás de la cubierta protectora no supera los 30 °C. Por supuesto, además del aislamiento pasivo, también hay circulación de agua desionizada para evitar que las temperaturas locales sean demasiado altas.

¿Cómo podemos acercarnos al sol?

¿La sonda Parker puede soportar un calor de 1 millón de grados centígrados, pero la superficie del sol está a sólo 5500K? Pero no es lo mismo, definitivamente tenemos esta experiencia: el agua hirviendo está a solo 100°C, y la temperatura de las estufas de carbón comunes es de al menos más de 600-700°C. llama y luego retíralo, ¡nunca te quemarás!

Pero mientras pongas tu mano en agua hirviendo, definitivamente te quemarás en el momento de la reacción, ¡y será grave! Por lo tanto, aunque la temperatura de las partículas en la ubicación del detector Parker es muy alta, su densidad es extremadamente baja, por lo que el sol no las quemará. Parker está expuesto principalmente a la radiación solar intensa. ¡La superficie de la capa aislante del detector Parker puede alcanzar hasta 1370 ℃!

Por lo tanto, el detector Parker ha sido equipado con tantos equipos que la temperatura que puede aislar es de solo 1370 °C, ¡no importa cuán alta sea, no puede soportarla!

¿Existe una mejor manera de hacer que el detector sea resistente a altas temperaturas?

La conducción, la convección y la radiación son las tres formas de transferencia de calor. Antes de contactar con la densa atmósfera del sol, se pueden ignorar la conducción y la convección. ¡Lo único que hay que considerar es la radiación! Este método de aislamiento térmico se basa principalmente en la tecnología de aislamiento térmico del detector Parker:

1. Reflexión especular, que refleja la mayor parte de la energía

2. Energía absorbida restante Los materiales resistentes al calor deben resistir

3. Prevenir la conducción y evitar que la energía absorbida se transfiera al propio detector

3. Por eso la disipación de calor es muy importante. Después de todo, el telescopio astronómico tiene un espejo plano de alta reflexión con revestimiento electroforético, que tiene una reflectividad mayor. del 99,7% Pero de hecho, en una posición de 6,6 millones de kilómetros, su potencia de radiación es 516,5 veces mayor que en el ecuador de la Tierra, pero aun así, la intensidad de radiación que sufre es 1,55 veces mayor que en la Tierra.

Y el revestimiento del espejo de alta reflexión no es resistente a altas temperaturas, por lo que todavía no es una buena solución. Por lo tanto, se utilizan materiales cerámicos extremadamente resistentes a altas temperaturas en el detector Parker, pero lo es. Obviamente los 1370 ℃ del detector Parker también han llegado al final de su resistencia, ¡y será muy difícil volver a subir!

¿Qué materiales tienen casi un 100% de reflectividad? Lo siento, no, al menos no existe en materiales fabricados por humanos. Sin embargo, el material de fuerza fuerte de las gotas de agua en "Three Body" ha abierto una idea para todos: utiliza la superficie más lisa formada por la disposición cercana de protones. , que tiene la mayor reflectividad. Materiales, ¡desafortunadamente no podemos fabricarlos ahora!

Los materiales de espuma porosos son sin duda la mejor opción como material para evitar la conducción. La espuma de carbono utilizada en el detector Parker es el mejor material si el aislamiento no es el ideal, si el aislamiento es más grueso. no es suficiente, ¡vamos espesor!

Finalmente, para la disipación de calor, el agua tiene un volumen térmico específico relativamente grande y es más adecuada para su uso como agente de disipación de calor. Por supuesto, si se requiere una disipación de calor rápida, se pueden utilizar otros líquidos con menor densidad pero rápida. ¿También se puede utilizar la conducción de calor, como el superfluido de helio líquido? ¡Pero en realidad no es adecuado para disipar el calor cerca del sol!

Pero todos los medios fallarán cuando estén rodeados de materia de alta densidad y alta energía, al igual que la carne arrojada al agua caliente. Sin embargo, los materiales degenerados por electrones pueden usarse al sol. Permanecen sólidos a esa temperatura. del núcleo sin convertirse en plasma! ¡Por supuesto, el material de estrella de neutrones mencionado anteriormente también es posible!