Güneş’e Yaklaşan Uzay Araçları Neden Erimiyor?

2018 yılında fırlatılan "Touch the Sun" (Güneşe Dokun) adlı göreve sahip Parker Güneş Sondası nasıl olduda dünyaya veri göndermeden bozulmadı? Güneşin ortalama yüzey sıcaklığının 5.700 Kelvin (5.426 °C) olduğunu biliyoruz, oysa bugün uzay araçlarının ısı kalkanlarında kullanılan vazgeçmilmez bir materyal olan tungstenin erime sıcaklığı yalnızca 3.422 °C. Yani Parker sondasının güneşe dokunmasını bir kenara bırakın, onun yüzeyine yaklaşmasını bile aslında mümkün olmamalıydı? Değil mi, öyle mi olmalıydı? Gelin bunu bir açıklığa kavuşturalım.

Aslında sondanın erimemesinin nedeni, ısı ve sıcaklık kavramlarında gizli. Maalesef günlük hayatta çoğu insan halen daha "sıcaklık" ile "ısı" kavramının farkını anlayabilmiş değil.

Sıcaklık, bir maddeyi oluşturan atom yada moleküllerin kinetik enerjisiyle orantılıdır, bu yüzden dolayı sızdırmaz pistonlu bir kapta bulunan havayı piston yardımı ile sıkıştırırsanız, havanın sıcaklığı artar. Hatta benzer prensip ile yanıcı sıvıları yanlızca sıkıştırma yoluyla alevlendirebilirsiniz. Zaten teknik olarak benzinli içten motorların çalışma mekaniğide buna dayanmaktadır.

Isı ise enerjidir, sıcaktan soğuğa doğru akar, daha doğrulusu ortamın nötral derecesinde dengeye ulaşır. 25 °C olan bir odada, 40 °C su bulunsa, ısı transferi gerçekleşecek ve su miktarına göre bir zaman sonra suda içindeki oda gibi 25 °C'ye gelecek.

Akılda kalıcı olabilmesi için kafanızda kabaca şöyle kodlayabilirsiniz; eğer termometre ile ölçebiliyorsam sıcaklık, kalorimetre ile ölçebiliyorsam ısı. Biz diyetlerimizi Kelvin veyahut Celcius birimi ve termometre ile ölçmüyoruz, kalorilerimizi enerji birimleriyle ölçüyoruz.

Son bir örnek olarak; 25 °C'de bulunan bir odada masanın tahta üst kısmıyla, metal bacakları arasında sıcaklık farkı olduğunu düşünürüz aslında bu kocaman bir hata. Tahta ve metal kısım aynı sıcaklıklara sahiptir, yalnızca iletkenliği düşük yüzeylerde ısı transferi daha yavaş olduğundan elimizi tahtaya koyduğumuzda ısı transferi yavaş olacağı için tahta bize sıcak gelecektir. Ancak elimizi metal kısma koyduğumuzda ısı iletkenliği yüksek olduğu ısı transferi daha hızlı gerçekleşecek bu yüzden elimizin hızlı soğumasından kaynaklı metal kısmın tahtadan daha düşük sıcaklıkta olduğunu düşünürüz. Halbu ki dediğim gibi ikisi de aynı sıcaklıktadır.

Parker Güneş Sondasının dalış yaptığı, taç küre kısmı son derece seyrek dağılıma sahiptir. Güneşin taç küresindeki yoğunluk, Dünya atmosferinin yoğunluğundan 10 trilyon kat daha azdır. Yani Parker sondası çok sıcak bir ortamda bulunduğu halde, yeterince ısı alışverişi yapamaz bir haldedir. Bu yüzden dolayıda mevcut ısı kalkanları eriyecek kadar ısınmaz. Elbetteki bu hal sonsuza kadar böyle değil, Parker sondası hiç ısınmayan bir yapıya sahip değil, yalnızca ısı transferinin yavaş gerçekleştiği bir ortamda bulunduğu için erime noktasına ulaşması çok uzun bir süre alıyor.

Öyleki güneşin binlerce derecelik sıcaklığına rağmen, Parker sondasının ekipmanları ortalama 30 °C derece civarında kaldı. Isı kalkanı ise 1.400 °C'yi aşmadı.

^{[1], [2]}