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太陽に接近するNASAの探査機は、こうして溶けずに高温に耐える(動画あり)

8/20(月) 12:32配信

WIRED.jp

太陽への接近を目指す米航空宇宙局(NASA)の探査機「パーカー・ソーラー・プローブ」が、日本時間の8月12日夕方にも打ち上げられる。超高温の太陽へと突入する探査機は、いかに溶けずにミッションを達成できるのか? その秘密に迫った。

【動画】探査機「パーカー・ソーラー・プローブ」が太陽に接近しても溶けない理由とは?

米航空宇宙局(NASA)の探査機「パーカー・ソーラー・プローブ」が、まもなく打ち上げられる。その任務とは、太陽系の中心にある火の玉である太陽に、これまでのどの人工的な物体よりも近づき、ガスで燃えさかるなかへと突き進んでいくことにある。

地球から最も近い恒星であるにも関わらず、その過酷な環境ゆえに太陽は研究者たちを近づけないできた。いくつかの特異な現象は、いまだに謎のままである。

例えば、なぜ太陽の大気層は、プラズマからなる表面と比べて数百倍も熱いのか。また、いかに太陽風(太陽から吹き出すプラズマの流れ)が生み出され、太陽系からずっと遠くにまで超音速で届くのか、といったことである。パーカーは7年間の歴史的な任務の間に、こうした長年の謎を解き明かすために役立つデータを集めてくる予定だ。

太陽への最初の接近は11月に予定されている。集められたデータは、太陽のフレアの発生や宇宙の天気の突発的な変化を予知するモデルを構築するために使われる。これらは衛星に不具合を起こし、国際宇宙ステーションの宇宙飛行士たちを危険に晒し、そして地球上の電力系統を破壊する可能性があるからだ。

測定結果を得ることは簡単ではない。パーカーは太陽の表面から400万マイル(約644万km)以内に近づかねばならない。つまり、太陽の焼けつくような明るさに晒されながら、温度が50万℃度以上にもなるなかを飛行することになる。そのなかでもこの小さな探査機は、次のような仕組みによって溶けずにいられるようになっている。

1.太陽の熱を防ぐシールド

パーカーによる太陽への接近は、20回以上も予定されている。その実現の鍵となるのが、ディスク状の耐熱シールドだ。幅が8フィート(約2.4m)で厚さが4.5インチ(約11.4cm)あり、これによって太陽の熱から探査機を守る。

このシールドは、超軽量の断熱カーボンフォームを2枚の硬いカーボンファイバーのプレートで挟んだ構造をしている。このカーボンフォームは、花屋が花をアレンジするときに使う緑色のスポンジに似ているが、実際は炭素なので黒い色をしている。仮に片側のプレートに火炎を噴射しても、もう片方は手で触れるくらいに冷たいままだろう。

このプレートは、ジョンズ・ホプキンズ大学の応用物理学研究所(APL)に所属するエンジニアによって設計され、炭素複合材料のメーカーであるCarbon-Carbon Advanced Technologies(C-CAT)で組み立てられた。

太陽と向かい合う面には、ホワイトセラミックをコーティングしてある。太陽のコロナの表面温度は100万℃以上あるとされる。だが、そこに向かっていく物体にすべての熱が伝わるわけではない。なぜなら、高速で高温の粒子が少なく、その密度が非常に低いからである。とはいえ直に晒されることが脅威であることには変わりない。シールドの太陽に向いているほうは、表面温度が約1,370℃にもなる。

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最終更新:8/20(月) 12:32
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