ก่อนหน้านี้พวกเรา eduHUB เคยนำเสนอเรื่องยานพาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ (Parker Solar Probe) กับภารกิจสำรวจดวงอาทิตย์ไปแล้ว ซึ่งเราได้อธิบายเกี่ยวกับโครงสร้างของยานไปแบบคร่าวๆ แต่ถ้าหากใครที่สนใจ อยากรู้รายละเอียดของระบบป้องกันความร้อนของยานอย่างละเอียด ว่าทำไมยานที่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์ขนาดนั้นถึงไม่พังหรือละลาย วันนี้พวกเรา eduHUB จะพวกท่านผู้ชมทุกท่านไปหาคำตอบกัน แต่ก่อนที่จะไปรับชมกัน อย่าลืมกดไลค์ และกดติดตามเฟซบุ๊กแฟนเพจ eduHUB ไว้ เพื่อเป็นกำลังใจให้กับพวกเราด้วยนะคะ
ก่อนจะไปพูดถึงสาเหตุที่ทำให้ยานพาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบทนทานต่อความร้อน เราจะขอทบทวนความทรงจำเกี่ยวกับภารกิจสำรวจดวงอาทิตย์ให้เพื่อนๆ ฟังสักเล็กน้อยก่อนนะคะ ยานพาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ (Parker Solar Probe) เป็นยานอวกาศแบบไร้คนขับของนาซ่า มันถูกเปิดตัวขึ้นมาในปี 2018 ซึ่งชื่อของมันก็ตั้งตาม ยูจีน พาร์กเกอร์ (Eugene Parker) นักวิทยาศาสตร์สัญชาติอเมริกันที่บุกเบิกงานวิจัยด้านลมสุริยะ
ภารกิจของยานพาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ คือ การสำรวจวงโคจรรอบนอกของดวงอาทิตย์ เพื่อศึกษาเรื่องลมสุริยะ แต่ถึงแม้จะบอกว่าบินสำรวจแค่วงโคจรรอบนอก ยานก็ต้องเข้าไปใกล้ดวงอาทิตย์ในระยะห่างเพียงแค่ 6.4 ล้านกิโลเมตรจากพื้นผิวของดวงดาว ซึ่งบริเวณนั้นเป็นส่วนที่เรียกกันว่า “โคโรนา” (Corona) หรือก็คือบริเวณชั้นพลาสมาอนุภาคสูงที่มีอุณหภูมิสูงถึง 1-10 ล้านองศาเซลเซียส!
แต่ในเมื่อยานเจอความร้อนสูงเข้าไปขนาดนี้แล้ว ทำไมยานยังไม่หลอมละลายไปอีกล่ะ? คำตอบก็คือยานดังกล่าวนี้มีเทคโนโลยีและหลักการป้องกันความร้อน โดยแบ่งออกเป็น 4 ข้อหลักๆ ดังต่อไปนี้
1.ใช้หลักการป้องการถ่ายเทความร้อน
เพื่อนๆ รู้รึเปล่าว่าจริงๆ แล้วคำว่า “อุณหภูมิ” หรือที่ในภาษาอังกฤษเรียกว่า Temperature จริงๆ แล้วแตกต่างกับ “ความร้อน” หรือ Heat โดยสิ้นเชิงเลยนะ เพราะแท้จริงแล้ว “อุณหภูมิ” เกิดจากการเคลื่อนที่ของอนุภาค ยิ่งอนุภาคเคลื่อนที่เร็วเท่าไหร่ มันก็จะเกิดการเสียดสีและอุณหภูมิก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น แต่ “ความร้อน” นั้นเกิดจากการถ่ายเทพลังงานของอนุภาค อย่างเช่น เวลาเราเอามือไปแตะบนหม้อร้อนๆ ความร้อนจากหม้อก็จะถ่ายเทมาที่มือเรา ทำให้เรารู้สึกร้อนมือ
สรุปก็คือการที่เราจะรู้สึกร้อนหรือไม่ ขึ้นอยู่กับการถ่ายเทของพลังงาน ดังนั้นถ้าหากเราเอามือแหย่เข้าไปในเตาอบที่ตั้งอุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส กับเอามือไปจุ่มลงไปในน้ำเดือดอุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียสเช่นกัน เราจะรู้สึกร้อนจากการเอามือจุ่มลงในน้ำเดือดมากกว่าเอามือแหย่เข้าไปในเตา เพราะพลังงานของอนุภาคในน้ำถ่ายทอดมาที่มือเราโดยตรง ในขณะที่มือที่แหย่เข้าไปในเตาอบจะสัมผัสแค่ไอร้อนที่มาโดนเท่านั้น การถ่ายเทพลังงานจึงต่ำกว่าและทำให้เรารู้สึกร้อนน้อยกว่า
ด้วยหลักการเดียวกันนี้ การที่ยานพาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ บินแค่รอบๆ ไม่ไปแตะบนพื้นผิวดวงอาทิตย์ก็ทำให้พลังงานความร้อนถ่ายเทมาที่ยานได้น้อยกว่า อีกทั้งอนุภาคในชั้นโคโรนาของดวงอาทิตย์ยังมีความหนาแน่นต่ำ ทำให้ความร้อนถ่ายเทมาที่ยานได้น้อยลงอีกด้วย
2.ใช้เกราะป้องกันความร้อน
เกราะดังกล่าวนี้มีชื่อว่า Thermal Protection System หรือเรียกย่อๆ ว่า TPS มันเป็นเกราะคาร์บอนไฟเบอร์หนา 4.5 นิ้ว ซึ่งด้านนอกของยานก็ถูกเคลือบด้วยเซรามิกสีขาวอีกที เพื่อสะท้อนความร้อนออกไป ซึ่งนี่ก็เป็นหลักการเดียวกับการที่คนใส่เสื้อดำจะรู้สึกร้อนกว่าคนใส่เสื้อขาว เพราะสีดำของเสื้อจะดูดกลืนความร้อนได้ดีกว่านั่นเอง
ด้วยเกราะชนิดพิเศษนี้เองที่ทำให้ยานสามารถทนความร้อนได้สูงถึง 1,650 องศาเซลเซียส แต่ภายในยานจะมีอุณหภูมิเพียงแค่ 30 องศาเซลเซียสเท่านั้น ทำให้พวกอุปกรณ์สำรวจภายในยานไม่พังหรือหลอมละลายเพราะความร้อนแต่อย่างใด
3.อุปกรณ์ที่ใช้นอกยานก็ทำจากวัสดุพิเศษ
ถึงแม้ในตัวยานจะควบคุมอุณหภูมิให้เหลือเพียงแค่ 30 องศาเซลเซียสได้ แต่อุปกรณ์สำรวจหรือตรวจวัดบางชิ้นก็จำเป็นต้องติดอยู่นอกตัวยาน ดังนั้นอุปกรณ์ดังกล่าวจึงต้องสร้างขึ้นมาจากวัสดุพิเศษที่มีจุดหลอมเหลวสูง เพื่อป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ละลายเพราะความร้อนจากดวงอาทิตย์ด้วย
ซึ่งอุปกรณ์แต่ละชิ้นจะใช้วัสดุที่แตกต่างกันออกไป อย่างสายเคเบิลที่ใช้ด้านนอกตัวยานก็จะทำจากผลึกแซฟไฟร์ ส่วนถ้วยฟาราเดย์ (Faraday cup) ที่เป็นถ้วยโลหะไว้ใช้ตรวจจับอนุภาคในสุญญากาศ เพื่อเก็บข้อมูลประจุไฟฟ้าและกระแสอิเล็กตรอนในลมสุริยะก็ทำจากโลหะผสมโมลิบดีนัมอัลลอย (Molybdenum Alloys) และทังสเตนที่มีจุดหลอมเหลวสูงถึง 3,422 องศาเซลเซียส
4.มีเครื่องทำความเย็นพลังแรงสูง
เครื่องทำความเย็นที่ใช้ในยานลำนี้ถูกออกแบบมาพิเศษนี้ ให้สามารถเปลี่ยนห้องนั่งเล่นขนาดมาตราฐานเป็นห้องที่มีอุณหภูมิเย็นฉ่ำได้อย่างง่ายๆ โดยเครื่องนี้จะใช้นํ้าปราศจากไอออน (Deionized water) ถึง 3.7 ลิตรเป็นสารหล่อเย็น ทำให้ยานสามารถทนต่ออุณหภูมิที่แตกต่างกันได้มากถึงตั้งแต่ 10-125 องศาเซลเซียสเลยทีเดียว
และเมื่อนักวิทยาศาสตร์นำองค์ประกอบทั้งสี่นี้มารวมกันก็ทำให้ยานพาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ สามารถทนความร้อนจนปฏิบัติภารกิจโคจรรอบดวงอาทิตย์ได้สำเร็จในที่สุด ไม่น่าเชื่อเลยใช่มั้ยคะที่นักวิทยาศาสตร์เราจะสามารถสร้างยานอวกาศเจ๋งๆ ออกมาได้ขนาดนี้ และถ้าหากใครชื่นชอบบทความสาระดีดีอย่างนี้ ก็อย่าลืมกดไลก์และติดตามเฟซบุ๊กแฟนเพจ eduHUB ไว้ เพื่อจะได้ไม่พลาดบทความและคลิปใหม่ๆ ของพวกเราด้วยนะคะ