Как крупнейший солнечный телескоп защищают от перегрева

Крупнейший в мире солнечный телескоп имени Дэниела К. Иноуэ, расположенный на острове Мауи на высоте около 3 тысяч метров, ежедневно сталкивается с серьезной технической проблемой — необходимостью отводить огромное количество тепла.

Как пишет Autonocion.com, причина заключается в особенностях работы телескопа. Его главное зеркало диаметром более четырех метров собирает и фокусирует солнечный свет, создавая тепловую нагрузку, несопоставимую с той, которая возникает в обычных оптических приборах.

В сфокусированном световом потоке концентрируется около 12 киловатт солнечной энергии. Для сравнения, такого количества энергии хватило бы, чтобы приготовить пакет попкорна примерно за 20 секунд.

Для высокоточной оптики подобный нагрев представляет серьезную опасность. Основные элементы телескопа должны работать при температуре, близкой к комнатной. В противном случае нагретый воздух начинает создавать турбулентность, способную ухудшить качество изображения и снизить точность наблюдений.

Для охлаждения проложили километры труб

Чтобы поддерживать стабильную температуру, в здании телескопа проложено более 11 километров трубопроводов с охлаждающей жидкостью.

В системе используется специальный теплоноситель Dynalene. Его температура регулируется в зависимости от того, какую часть оборудования необходимо охлаждать. Всего система поддерживает 13 различных температурных режимов.

Отдельная система отвечает за охлаждение купола. В его верхней части установлены крупные вентиляторы диаметром около 6,5 метра. Они выводят нагретый воздух наружу, а специальные заслонки обеспечивают поступление более прохладного воздуха внутрь конструкции.

Более 95% солнечного тепла отводится

Наиболее мощная защита расположена в той части телескопа, где солнечный свет достигает максимальной концентрации.

Перед вторым зеркалом установлен специальный металлический теплоотвод с жидкостным охлаждением. Он пропускает только необходимый для наблюдений световой поток, тогда как основную часть энергии поглощает и отводит.

Благодаря этому из оптической системы удаляется более 95% поступающего солнечного тепла.

Возникает своеобразный технический парадокс: телескоп был создан для сбора огромного количества солнечного света, однако большую часть содержащейся в нем энергии необходимо практически сразу отводить, чтобы защитить оборудование.

На случай сбоя предусмотрена многоступенчатая система безопасности. Если охлаждение теплоотвода перестает работать, специальная заслонка перекрывает солнечный луч, дополнительная защита закрывает главное зеркало, после чего купол телескопа может быть полностью закрыт.

Телескоп уже помог увидеть новое явление на Солнце

Сложная система охлаждения позволяет телескопу проводить наблюдения с чрезвычайно высоким разрешением и фиксировать детали солнечной поверхности, которые ранее оставались недоступны ученым.

В опубликованной в журнале Nature работе исследователи сообщили о наблюдении вихревых структур на границах магнитных образований на Солнце. Речь идет о проявлении так называемой неустойчивости Кельвина—Гельмгольца — физического эффекта, возникающего при взаимодействии потоков с различной скоростью.

Подобные вихри представляют особый интерес для ученых, поскольку могут быть связаны с передачей энергии в солнечной атмосфере и участвовать в процессах, объясняющих, почему корона Солнца нагревается до температур, значительно превышающих температуру его видимой поверхности.

Таким образом, сложная система охлаждения телескопа Иноуэ не только защищает уникальное оборудование от перегрева, но и делает возможными наблюдения, которые помогают лучше понять процессы, происходящие в атмосфере Солнца.

Источник: autonocion.com