美国宇航局的创世纪宇宙飞船是收集和返回太阳风样本的第一个任务-来自太阳的快速移动的粒子-正在接近发射。该任务计划于2001年2月升空,将帮助科学家完善太阳特征的基本定义,并了解太阳星云,一大片气体和尘埃,如何产生我们复杂的太阳系。
Genesis已经收到了最后一件科学设备:一种太阳能集热器,由一种新的散装金属玻璃配方制成,由与高科技高尔夫球杆相同的材料组成。它和航天器上的其他太阳能风能收集器将收集有史以来第一个太阳风样本,因为航天器漂浮在迎面而来的太阳能流中。
“比较太阳和地球的差异产生了有趣的结论,”帕萨迪纳加州理工学院的DonBurnett博士说,他是该任务的首席研究员和Genesis团队的负责人。“创世记所做的就是衡量太阳的构成,以便进行许多重要的比较。”
在2003年返回地球时,Genesis收集的样本将由直升机在半空中收回。Genesis将收集太阳风的元素,如氧和氮的同位素。样品将送到实验室进行详细分析。
带回太阳风的样本将为下个世纪的科学家提供太阳能组合数据库。由于太阳的外层由与我们所有太阳系所来源的原始太阳星云几乎相同的材料组成,科学家们还将了解更多有关陨石,彗星,月球样本,行星大气以及这些成分如何演化的信息。
该任务旨在测量太阳物质中同位素的组成,以提高对不同元素数量的了解,并获得不同类型太阳风的单独样本。
航天器的主体包含一个带收集板的罐,它可以像小刀上的刀片一样折叠起来收集太阳风。构成太阳风的离子和粒子将嵌入自身并被困在圆形叶片上的小六角形板中。
由金属混合物制成的盘具有与其他玻璃相似的特性,大约相当于咖啡杯盖的大小,完成了科学有效载荷。它是一种独特的散装金属玻璃配方,专为Genesis而设计。板旋转的轴用新的大块金属玻璃盘盖住。
在科学和体育的奇怪组合中,高尔夫球手和创世纪科学家都喜欢散装金属眼镜,但出于不同的原因。高级高尔夫球杆可以用一种坚硬但有弹性的散装金属玻璃制成。科学家使用一种吸收和保留氦和氖的类型,这是了解太阳和行星过程的重要因素。
新型块状金属玻璃成形合金由CharlesC.Hays博士在加州理工学院BillJohnson博士的材料科学实验室设计。它是锆,铌,铜,镍和铝的复杂混合物。与金属不同,金属玻璃原子以随机方式固化,金属具有有序的晶体结构。这种无序的原子状态使得金属玻璃可用于广泛的应用,从飞机部件到高科技高尔夫球杆。Genesis金属玻璃是由位于康涅狄格州格林威治的Howmet公司的Hays和GeorgeWolter共同努力制作的,采用了该公司用于高科技Vitreloy高尔夫球杆的相同工艺。
金属玻璃表面均匀溶解,通过瑞士苏黎世大学开发的复杂酸蚀技术,使捕获的离子以相同的层释放。更高能量的离子进一步喷射到金属表面。当样品返回地球时,将使用特殊技术逐层蚀刻金属,释放气体颗粒用于实验室研究。
“关于散装金属玻璃的一个令人兴奋的事情是,它将使我们能够研究能量高于太阳风的离子。这使得Genesis可以测试更高能量粒子与太阳风的成分不同的建议,”Burnett说。他说,这将是第一次通过带回实际样品来测试不同类型太阳风的理论。
为了沐浴太阳风,太空船只需要向太阳飞行约150万公里(100万英里)(约为太阳-地球距离的1%)。当它处于正确的位置-地球磁场之外,地球和太阳之间,两个物体的重力平衡,称为拉格朗日点-胶囊将打开其收集器阵列,让离子拦截其面板。