ESA ja NASA ovat tekemässä yhdessä luotainta, jonka tehtävä on lähes itsemurha: lähestyä kuumaa Aurinkoa vain noin 42 miljoonan kilometrin etäisyydelle ja kuvata sekä mitata sitä tältä lähietäisyydeltä.

Solar Orbiter -luotain on tarkoitus laukaista matkaan vuonna 2017, mutta sen tekemisessä on edelleen monia haasteita. Yksi suurimmista on sen lämpökilpi, jota luotain tarvitsee suojautuakseen Auringon polttavalta paahteelta.

Koska tarkoituksena on lähennellä Aurinkoa, ei luotaimella ole mitään paikkaa viilentymiseen. Esimerkiksi Merkuriusta kierrettäessä luotain pääsee hetkeksi vilvoittelemaan planeetan varjoon. Solar Orbiter joutuu kestämään 13 kertaa voimakkaampaa Auringon säteilyä verrattuna Maata kiertäviin satelliitteihin ja sen pintalämpötila tulee nousemaan yli 520°C:n.

Lämpökilpi luo luotaimelle omatekoisen varjon.

"Luotain itse on suojassa tämän 3,1 metriä leveän ja 2,4 metriä korkean monikerroksisen kilven takana", selittää Pierre Olivier, Solar Orbiterin turvallisuudesta vastaava insinööri. 

“Luotain on piemen matkan päässä kilvestä ja sen kamerat sekä tutkimuslaitteet katsovat kohti Aurinkoa kilvessä olivien kurkistusreikien kautta. Jotkut näistä on suojattu berylliumilla tai lasilla.”

     

Kun luotaimen suunnittelua valmisteltiin vuonna 2010, pohdittiin  jo mistä materiaalista tämä lämpökilpi voitaisiin tehdä. Temppu osoittautui vaikeaksi, sillä esimerkiksi Maahan palaavien avaruusalusten suojana käytetty keraaminen aine ei sopinut lainkaan tehtävään.

Kilven pitää kunnolla toimiakseen absorboida Auringon valoa ja säteillä se mahdollisimman tehokkaasti takaisin ulos avaruuteen infrapunasäteilynä. Siksi sen niin sanottujen lämpö-optisten ominaisuuksien, siis käytännössä kilven pintavärin, pitää pysyä samanlaisina koko lennon ajan, vaikka Auringosta tuleva voimakas ultraviolettisäteily pyrkii muuttamaan väriä nopeastikin.

Kilven pinta-aine ei saa myöskään höyrystyä kuumuudessa, koska se haittaisi luotaimen herkkiä mittalaitteita. Samoin kilven mahdollisesti synnyttämä staattinen sähkö pitää ottaa huomioon, sillä varattu aurinkotuuli pyrkii varaamaan kilpeä koko ajan. 

Ensimmäinen ajatus oli tehdä kilpi lämpöä hyvin kestävästä hiilikuidusta, mutta vaikka sitä käytetään paljon avaruuslaitteissa, se ei täyttänyt Solar Orbiterin tiukkoja vaatimuksia.

Kilpi-insinöörien piti siis keksiä jotain muuta, ja he löysivät mutkikkaan johtolankaketjun ohjaamana irlantilaisen Enbio -yhtiön, joka tekee päällysteitä titaanista valmistettuihin keinoniveliin. Heidän CoBlast -tekniikassaan titaanin, alumiinin tai ruostumattoman teräksen pinnalla oleva hapettumakerros poistetaan puhaltamalla pinnalle hionta-ainetta sekä siihen lisättyä toista ainetta, joka osin korvaa hapettumakerroksen. Uusi pintakerros ei siis ole vain ikään kuin maalattu tai lisätty pintaan, vaan prosessissa uusi aine sulautuu osaksi metallia. Se ei siis voi irrota pinnasta.

Aineosa, millä Enbio saa lämpökilven titaanisen päälipinnan juuri oikeaksi, on nimeltään "Auringonmusta". Kyseessä on erittäin musta kalsiumfosfaatti, jota saadaan poltetusta luuhiilestä.

Ja mistä idea tämän mustan käyttämiseen saatiin? Luolamaalauksissa käytetystä mustasta väristä, mikä saatiin aikaan luita polttamalla.

Koko tarina on ESAn nettisivuilla jutussa Prehistoric cave pigment to shield ESA's Solar Orbiter.


Juttuja samasta aiheesta