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Como Irá Funcionar o Escudo De Calor da Sonda Solar Orbiter?

Mais um post sobre o Sol, o que aconteceu com esse blog? O pono principal é que atualmente estamos vivendo a época de ouro de exploração do nosso Sol, temos a Parker Solar Probe com seus resultados impressionantes, mas em breve ela terá companhia, a Solar Orbiter, então é interessante conversarmos um pouco mais sobre essa missão.

Quando a sonda Solar Orbiter for lançada em sua jornada em direção ao Sol, existe uma peça fundamental da engenharia que fará a missão colaborativa entre a NASA e a ESA possível, o escudo de calor. Para observar os polos norte e sul do Sol, a Solar Orbier fará a sua jornada fora do plano da eclíptica, o plano aproximado onde os planetas têm suas órbitas no Sistema Solar. A sonda irá utilizar o estilingue gravitacional de Vênus algumas vezes para poder chegar até o Sol e ficar acima da eclíptica, depois irá voltar até a Terra e repetir essa trajetória algumas vezes.

Embora em determinados momentos a sonda irá passar próximo do Sol, em outros, ela irá para bem longe. Portanto é preciso com que ela sobreviva tanto às altas temperaturas como ao frio extremo. Na escuridão do espaço, a Solar Orbiter irá encarar temperaturas de -185 graus Celsius. Quando ela passar no ponto mais próximo do Sol, a cerca de 41 milhões de km, a sonda irá encontrar um infenso calor e uma intensa radiação.

Mas o escudo de calor da Solar Orbiter de 146 kg, irá refletir e guiar o calor para longe da sonda e pode aguentar até 520 graus Celsius.

O escudo de calor é construído num sanduíche de 3 por 2.4 meros. A camada frontal é feia de folhas de titânio, e reflete boa parte do calor. Uma base de alumínio na forma de favo de mel , coberta por mais uma folha de alumínio isolante forma a fatia interna mais perto da espaçonave e fornce o suporte.

The Solar Orbiter spacecraft is prepared for encapsulation in the United Launch Alliance Atlas V payload fairing inside the Astrotech Space Operations facility in Titusville, Florida, on Jan. 20, 2020. The fairing provides a protective, aerodynamic cover to the payload inside during the early minutes of ascent. Solar Orbiter is an international cooperative mission between ESA (European Space Agency) and NASA. The mission aims to study the Sun, its outer atmosphere and solar wind. The spacecraft will provide the first images of the Sun’s poles. NASA’s Launch Services Program based at Kennedy Space Center in Florida is managing the launch. The spacecraft has been developed by Airbus Defence and Space. Solar Orbiter will launch aboard an Atlas V rocket from Space Launch Complex 41 at Cape Canaveral Air Force Station in Florida. Liftoff is scheduled for Feb. 5, 2020.

Os suportes de titânio em forma de estrela mantêm as camadas no lugar. Um espaço de aproximadamente 25 cm no escudo afunila o calor para o espaço. Existe ainda um segundo espaço vazio, menor, entre a camada mais interna e a sonda. No total, o escudo de calor tem 38 cm de espessura. Além disso, o escudo possui alguns olhos, esses olhos na verdade são dedicados aos 5 instrumentos de sensoriamento remoto da Solar Orbiter, são buracos por onde os instrumentos farão suas observações.

O escudo de calor da Solar Orbiter é coberto com uma fina camada escura de fosfato de cálcio, um pó parecido com carvão bem parecido com os pigmentos que eram usados para pintar cavernas, milhares de anos atrás.

É interessante ver como algo tão tecnológico usa algo parecido com algo tão antigo. Mas essa cobertura é essencial pois ela resiste à degradação causada pela intensa radiação ultravioleta emitida pelo Sol. Embora o pó preto absorva calor isso é excelente, pois esse calor pode então ser liberado para o espaço.

A Solar Orbiter também precisa lidar com o seu próprio calor. Seus instrumentos  geram calor enquanto trabalham e para isso, radiadores e painéis solares nas laterais da sonda ejetam o calor e garantem que os instrumentos não fiquem tão quentes.

O controle preciso da posição da sonda e da sua inclinação é fundamental para proteger os instrumentos. Uma vez que a sonda passe pelo ponto mais distante do Sol na sua trajetória, o escudo de calor será imediatamente apontado para o Sol, assim ela irá viajar sempre mantendo seus instrumentos na sombra do escudo de calor e protegidos do Sol.

A Solar Orbiter é uma missão colaborativa internacional entre a ESA e a NASA. O European Space Research and Technology Centre, ou ESTEC, na Holanda, gerencia o esforço de desenvolvimento. O European Space Operations Center, ESOC, na Alemanha, irá operar a Solar Orbiter depois do seu lançamento. A Solar Orbiter foi construída pela Airbus Defense and Space e possui 10 instruentos, nove deles fornecidos pela ESA. A NASA forneceu 1 instrumento, o SoloHI, um sensor adicional que fará parte de outro instrumento, o Solar Wind Analyzer, ou SWA.

Fonte:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/how-esa-nasa-solar-orbiter-beats-the-heat-shield-sun

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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