Aurinkoluotaimen suojan lämpötila?

Tähdet ja avaruus -lehden (T A) numerossa 5/2017 kerrotaan kesällä 2018 lähetettävästä Parker Solar Probe -aurinkoluotaimesta (PSB), jonka on tarkoitus päästä 6 miljoonan kilometrin etäisyydelle Auringosta. Nykyinen ennätys Auringon lähellä pääsemisessä on Helios 2 -luotaimen vanha; vuonna 1976 saavuttama, noin 43.432 miljoonan kilometrin etäisyys. Aurinkoluotaimissa täytyy tietysti olla tehokas aurinkosuoja, jotta instrumentit pysyvät toimintakuntoisina.

T A-artikkelissa (s. 18) esitetään seuraava väite: "Luotaimen aurinkosuojan lämpötila nousee arviolta 1400 celsiusasteeseen." Stefan-Boltzmannin lailla (SBL) tuon lämpötilan pitäisi kaiketi kuitenkin olla: T = (Ts*((1/(2d))^(1/2)) Cbr ≈ 1394 K ≈ 1121 C, jossa Ts = Auringon pinnan lämpötila ≈ 5778 K ≈ 5505 C, d = keskimääräinen etäisyys Auringon pinnasta Auringon säteinä (≈ 695700 km.); eli tässä tapauksessa ≈ 8.624 ja Cbr = taustasäteily ≈ 2.9 K.

Herää siis kysymys, että pitäisikö tuossa artikkelissa olla: "1400 kelvinasteeseen" (celsiusasteiden sijasta), vai voiko aurinkosuojan lämpötila tosiaan olla juuri tuon noin 270 astetta laskennallista korkeampi, esimerkiksi sen vuoksi, että se lämpenee tarkoituksellisesti lähinnä vain ulkopinnaltaan, jolloin tuo 1400 celsiusastetta voisi ehkä viitata suojan ulkopinnan lämpötilaan? SBL lienee suoraan sovellettavissa, jos lämmitettävä kappale on hyvin pieni, musta ja johtaa lämpöä hyvin. Instrumenttien suojaamisen kannalta on tietysti tosiaan toivottavaa, että aurinkosuojan sisäpinta ei säteile voimakkaasti.

Luotaimen aurinkosuoja on Wikipedian artikkelin mukaan tehty grafiitilla vahvistetusta hiilikuidusta (RCC); kuten myös esimerkiksi avaruussukkulan ilmakehään tulon aiheuttamalle kitkalämmölle altteimmat osat ja joidenkin kilpa-autojen levyjarrut. Luotain on kooltaan melko pieni ja aurinkosuojan Aurinkoa kohti olevan osan läpileikkauspinta-ala lienee siis noin 2-3 m2, RCC:n väri lienee harmaa ja lämmönjohtokyky on kyseiselle materiaalille ominainen; mikä se sitten lieneekin? RCC:n pitäisi joka tapauksessa kestää ainakin 2000 C asteen lämpötilat menettämättä toivottuja ominaisuuksiansa.