تقنية

لماذا تحصل المركبة الفضائية المحببة للشمس على رؤية ضبابية؟

[ad_1]

التقط مرصد ديناميكا الطاقة الشمسية التابع لوكالة ناسا هذه الصورة لتوهج شمسي في 9 يناير 2023.

التقط مرصد ديناميكا الطاقة الشمسية التابع لوكالة ناسا هذه الصورة لتوهج شمسي في 9 يناير 2023.
صورة: ناسا / SDO

يمكن أن يكون النجم المضيف للأرض مزاجيًا تمامًا ، مما يجبر علماء الفلك على إطلاق الأقمار الصناعية والتحقيقات في البعثات لمراقبة التوهجات الهائلة للشمس عن كثب. لكن الأجهزة الموجهة نحو الشمس تميل إلى اكتساب رؤية ضبابية نتيجة طبقة غامضة حيرت العلماء لسنوات.

أدوات على متن ناسا مرصد ديناميات الطاقة الشمسية (SDO) ، التي تراقب الشمس منذ عام 2010 ، متدهورة بنسبة 40٪ خلال خمس سنوات من إطلاقه. اليوم ، ربما تكون مجموعة من العلماء قد حددت أخيرًا السبب وراء النظرة الضبابية للمركبة الفضائية: الماء.

قال روبرت بيرج ، الباحث في المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا (NIST) ، وأحد المؤلفين الذين وضعوا بحثًا جديدًا يذاكر نشرت في الفيزياء الشمسيةو في رسالة بريد إلكتروني لـ Gizmodo. وأضاف أن الدراسات السابقة “وصفت الأكسدة كواحد من عدة أسباب محتملة ، ولكن لم يتم اقتراح الماء كعامل مؤكسد”.

من أجل فك الشفرة ، استخدم العلماء الذين أجروا الدراسة الجديدة مسرع جسيمات بحجم الغرفة لتكرار الظروف التي يفرضها طقس الفضاء. وجدوا أن ذرات الأكسجين من جزيئات الماء تتحد مع الألومنيوم من أدوات المركبة الفضائية لإنتاج طبقة ضبابية من أكسيد الألومنيوم الذي يحجب الأشعة القادمة من الشمس.

في البحث الجديد الذي نُشر يوم الخميس ، قام علماء من المعهد القومي للمعايير والتكنولوجيا (NIST) ومختبر فيزياء الغلاف الجوي والفضاء بجامعة كولورادو بولدر بتفصيل هذه النتائج الجديدة المهمة. “لم نكن قادرين على تعريض سنوات من الإشعاع ، ولكن جنبًا إلى جنب مع نموذج نمو الأكسيد ، أظهرنا بشكل مقنع جدًا أن بخار الماء مع الضوء فوق البنفسجي يمكن أن يتسبب في الخسائر المرصودة” ، هذا ما قاله تشارلز تاريو ، الفيزيائي من المعهد القومي للمعايير والتكنولوجيا (NIST) والمؤلف الرئيسي من الدراسة الجديدة ، موضحًا في رسالة بريد إلكتروني.

تستخدم المركبات الفضائية التي ترصد الشمس مرشحات من الألومنيوم – كل منها أصغر من طابع بريدي وأرفع من شعر الإنسان – لجمع الضوء فوق البنفسجي الشديد ، وهو طول موجي من الضوء المنبعث من الشمس قصير جدًا بحيث لا يمكن للعين البشرية رؤيته. على الرغم من أن EUV يشكل جزءًا صغيرًا من إجمالي كمية الضوء الصادرة عن الشمس ، إلا أنه يلعب دورًا حيويًا في إخطار العلماء عندما يكون النجم على وشك التوهج.

تطلق الشمس أحيانًا دفعات من الطاقة تُعرف باسم القذف الكتلي الإكليليانفجارات هائلة من الجسيمات المشحونة يمتد بعيدًا عن الشمس مثل السياط الساخنة. يمكن أن تؤثر هذه الأحداث علينا هنا على الأرض ، مما يؤدي إلى عواصف مغنطيسية أرضية تسبب اضطرابات في شبكات الطاقة وأنظمة الملاحة.

من خلال مراقبة الشمس باستخدام المجسات الشمسية والأقمار الصناعية ، يمكن للعلماء التعامل بشكل أفضل مع جدول تفجرها. لسوء الحظ ، تميل المركبات الفضائية التي تواجه الشمس إلى فقدان قدرتها على التقاط ضوء الأشعة فوق البنفسجية في غضون بضع سنوات من دخولها الخدمة. عادةً ما ينقل مرشح المركبة الفضائية حوالي 50٪ من ضوء EUV من خلال كاشفه في بداية مهمته ، وينخفض ​​إلى 25٪ في غضون عام واحد و 10٪ في غضون خمس سنوات ، وفقًا لـ نيست. استند الباحثون في ذلك إلى دراستهم لـ SDO ، لكنهم يقولون إن المركبات الفضائية الأخرى عانت من نفس المصير.

تشمل الأمثلة الأخرى لتدهور المركبات الفضائية أداة LYRA الموجودة على متن القمر الصناعي الأوروبي PROBA2 ، وأداة SOLSPEC الموجودة على متن حمولة SOLAR لمحطة الفضاء الدولية ، والتي تم استخدامها لقياس الطاقة الشمسية ، وتلسكوب Solar Diameter Imager و Surface Mapper على متن المركبة الفضائية PICARD ، وفقًا لبيرج.

لسنوات ، اعتقد العلماء أن المرشحات كانت تطور طبقة من الكربون ، نتيجة التلوث على المركبة الفضائية. لكن نفس المجموعة من العلماء وراء البحث الجديد كشفت هذه النظرية في عام 2021 قبل العودة فورًا إلى لوحة الرسم. قال تاريو: “الشيء الآخر الذي يشير إلى الأكسدة هو أن أدوات المركبات الفضائية قد تم بناؤها لتكون أنظف وأنظف على مدى العقود القليلة الماضية ، بهدف القضاء على مصادر الجزيئات العضوية التي تؤدي إلى ترسب الكربون”. ومع ذلك ، لا تزال العديد من الأدوات تظهر تدهورًا كبيرًا. هذه النقاط بعيدة عن نمو الكربون “.

باستخدام مسرع الجسيمات لتوليد ضوء EUV ، حوّل الباحثون هذا الضوء إلى مرشحات المركبة الفضائية باستخدام المرايا مع تعريضهم أيضًا لبخار الماء. بعد 20 يومًا ، طورت المرشحات طبقة من أكسيد الألومنيوم. لم تكن الطبقة سميكة بما يكفي لإعاقة قدرة المرشحات على التقاط ضوء EUV ، ولكن من المحتمل أن تصبح أكثر سمكًا على مدار فترة زمنية أطول. ابتكر العلماء أيضًا نماذج نظرية تتفق مع ما يحدث للمركبة الفضائية في الحياة الواقعية.

إذن كيف تشكلت طبقة الأكسيد في المقام الأول؟ يعتقد العلماء أن الماء من البطانية الحرارية للمركبة الفضائية ، والذي يستخدم للتحكم في درجة حرارة المركبة الفضائية ، يتفاعل مع الألومنيوم في المرشح لإنتاج الطبقة المؤكسدة التي تمنع الضوء من الانتقال عبر الكاشف.

يمكن أن يساعد البحث الجديد بشكل أفضل في تصميم المركبات الفضائية التي تتطلع إلى الشمس في المستقبل للمساعدة في منع تدهورها السريع. اقترح الباحثون شيئًا واحدًا هو إضافة طبقة من الكربون لإيقاف حركة أيونات الألومنيوم ، وكذلك الأنابيب التي تمنع دخول بخار الماء.

أكثر: مركبة فضائية تدور حول الشمس تلتقط صوراً رائعة لطرد كتلة إكليلية

[ad_2]

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى