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Aufgabe

Parker Solar Probe

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

Public domain NASA/Johns Hopkins APL/Ed Whitman
Abb. 1 Parker Solar Probe im Labor

Die Parker Solar Probe ist eine Raumsonde der NASA zur Erforschung der Sonne, insbesondere ihrer äußersten Atmosphärenschicht, der Korona. Der Start der Sonde erfolgte am 12. August 2018, die Mission dauert voraussichtlich bis zum Jahr 2025, wenn sich die Sonde bis auf eine Entfernung von \(5{,}9\) Millionen Kilometer der Sonne nähern wird.

Die Mission soll die folgenden ungelösten Fragen über die Korona beantworten:

Wie groß ist der Energiefluss, der die Korona aufheizt und den Sonnenwind beschleunigt?

Wie sieht die Struktur von Plasma und Magnetfeld am Entstehungsort des Sonnenwinds aus?

Welcher Mechanismus beschleunigt und transportiert die energiereichen Partikel?

Um die Parker Solar Probe vor der enormen Hitze der Sonne zu schützen ist an der Sonde ein spezieller Hitzeschild montiert. Er besteht aus einer sehr leichten Karbonschaumplatte, deren Oberfläche mit einer speziellen weißen Farbe beschichtet ist (vgl. Abb. 1).

Erläutere, warum der Hitzeschild

a)mit weißer Farbe beschichtet ist und

b)aus leichtem Karbonschaum besteht.

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a)Der Hitzeschild ist mit weißer Farbe beschichtet, um die Wärmestrahlung der Sonne möglichst gut zu reflektieren. In südlichen Ländern sind viele Häuser ebenfalls weiß gestrichen, um die Wärmestrahlung von der Sonne zu reflektieren.

b)Der Hitzeschild besteht aus Karbonschaum, damit die Wärme, die trotz der weißen Farbe von der Oberfläche des Hitzeschilds aufgenommen wird, schlecht in das Innere der Sonde zu den empfindlichen Messgeräten geleitet wird. Die Materialien zur Dämmung von Häusern sind ebenfalls oft aus Schaum, um Wärme schlecht (von innen nach außen) zu leiten.

Durch diese beiden Maßnahmen wird erreicht, dass im Inneren der Sonde ungefähr Zimmertemperatur herrscht, während die Temperatur an der Vorderseite des Hitzeschildes fast \(1400\,^\circ {\rm{C}}\) beträgt.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Wärmelehre

Wärmetransport