Чтобы понять, что поддерживает космический аппарат и его инструменты в безопасности, нужно понять концепцию отношений тепла и температуры. Дело в том, что высокие температуры не всегда переходят в фактическое нагревание другого объекта.
В космосе температура может быть тысячи градусов, но конкретный объект не будет нагреваться, жары не почувствуется. Почему? Температура определяется скоростью движения частиц, тогда как тепло измеряется общим количеством энергии, которую они переносят. Частицы могут двигаться быстро (высокая температура), но если их будет немного, то и энергии будет немного (мало тепла). Поскольку космос по большей части пустой, очень немногие частицы могут передать энергию аппарату.
Корона, через которую летит зонд «Паркер», например, обладает чрезвычайно высокой температурой, но очень низкой плотностью. Подумайте о разнице между тем, как засунуть руку в горячую духовку и засунуть ее в кастрюлю с кипящей водой (только не делайте этого) — в печи ваша рука может выдержать гораздо более высокую температуру на протяжении длительного времени, чем в воде, где ей придется взаимодействовать с огромным количеством частиц. Аналогичным образом, если сравнивать с видимой поверхностью Солнца, корона менее плотная, поэтому космический аппарат взаимодействует с меньшим количество горячих частиц и сильно не нагревается.
Это значит, что хотя «Паркер» и двигается через космос при температурах в несколько миллионов градусов, поверхность теплового щита, которая направлена на Солнце, нагревается всего до 2500 градусов по Фаренгейту (это 1400 градусов по Цельсию).
Защитный щит космического корабля
Конечно, несколько тысяч градусов — это все еще фантастически горячо. (Для сравнения, лава от вулканического извержения может быть температурой от 700 до 1200 градусов). И чтобы выдержать это тепло, зонду «Паркер» защищен тепловым щитом под названием Thermal Protection System (TPS), 2,4 метра в диаметре и 115 миллиметров толщиной. Эти несколько дюймов защиты означают, что только одна сторона щита, где находится корпус аппарата, будет в комфортной температуре 30 градусов.
TPS был разработан Лабораторией прикладной физики Джона Хопкинса и построен Carbon-Carbon Advanced Technologies, которые взяли углеродную композитную пену и зажали между двумя углеродными пластинами. Эта легковесная изоляция сопровождается напылением белой керамической краски на солнечной стороне, чтобы отражать тепло по максимуму. Практика показала, что щит способен выдержать температуру в 1650 градусов и оградить приборы от любого тепла, посылаемого Солнцем.