De ster van de show is een donkergrijs blok, ongeveer zo groot als een leerboek, en enkele centimeters dik. Terwijl een publiek van verslaggevers toekijkt, een ingenieur laat een brandende steekvlam over het blok lopen totdat zijn gezicht een rode gloed krijgt.

'Wil je de achterkant eens aanraken?' ze nodigt een NASA-vrijwilliger uit in een T-shirt.

De vrijwilliger reikt voorzichtig naar achteren, eerst met één vinger, en dan met haar hele hand.

"Hoe voelt het?"

"Lauw, ' antwoordt de vrijwilliger. 'Zelfs niet - normaal.'

De demonstratie, genaamd "Blowtorch vs. Hitteschild" op YouTube, vertegenwoordigt het hoogtepunt van jarenlang onderzoek, vallen en opstaan, en nauwgezette analyse door ingenieurs van het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory om wat zij het "thermische probleem" van de Parker Solar Probe noemen, op te lossen, een ruimtevaartuig dat binnen 4 miljoen mijl van het oppervlak van de zon zal reizen.

Het "thermische probleem" is een zachte manier om te verwijzen naar de complicaties van het uitvoeren van deze recordbrekende duik rechtstreeks in de buitenste atmosfeer van onze ster, of corona. Terwijl de Parker Solar Probe om de ster draait en gegevens registreert met zijn instrumenten aan boord, een thermisch beveiligingssysteem, of TPS, zal het ruimtevaartuig tegen de hitte beschermen. Gecombineerd met een wateraangedreven koelsysteem, de TPS zal de meeste instrumenten van het ruimtevaartuig op ongeveer 85 graden Fahrenheit houden - een mooie zomerdag - terwijl de TPS zelf een temperatuur van 2500 graden Fahrenheit doorstaat.

Zonder de TS, er is geen sonde.

"Dit was de technologie die ons in staat stelde om deze missie te doen - om het te laten vliegen, " zegt Elisabeth Abel, TPS thermische kabel. "Het zal ongelooflijk opwindend zijn om iets te zien waar je veel energie en hard werk in hebt gestoken, om het echt te zien vliegen. Het wordt een grote dag."

De Parker Solar Probe wordt naar verwachting gelanceerd vanaf het Kennedy Space Center in Cape Canaveral, Florida, deze maand - het lanceervenster opent zaterdag en loopt tot 23 augustus. Tijdens zijn zeven jaar durende missie, het zal enkele van de grootste mysteries van de zon onderzoeken:waarom is de zonnewind een briesje dichter bij de zon, maar een supersonische stroom verder weg? Waarom is de corona zelf miljoenen graden heter dan het oppervlak van de zon? Wat zijn de mechanismen achter de verbazingwekkend snel bewegende zonne-energetische deeltjes die ruimtevaartuigen kunnen verstoren, communicatie op aarde verstoren, en astronauten in gevaar brengen?

Met de lancering wordt 60 jaar planning en inspanning afgesloten, en meer dan een decennium besteed aan het creëren van het hitteschild dat de slechtste energie van de zon afbuigt.

De voor- en achterkant van het hitteschild zijn gemaakt van koolstof-koolstofplaten, een lichtgewicht materiaal met superieure mechanische eigenschappen, speciaal geschikt voor hoge temperaturen. Met een dikte van minder dan een tiende van een inch, de twee koolstof-koolstofplaten zijn dun genoeg om te buigen, zelfs als ze op elkaar zijn gelegd. Tussen hen is ongeveer 4,5 inch koolstofschuim, meestal gebruikt in de medische industrie voor botvervanging. Dit sandwichontwerp verstevigt alles, zoals golfkarton, terwijl het 8-voet hitteschild slechts ongeveer 160 pond weegt.

Het schuim vervult ook de meest essentiële structurele functies van het hitteschild. Koolstof zelf geleidt warmte, maar koolstofschuim is voor 97 procent lucht. Naast het verminderen van het gewicht van het ruimtevaartuig om het in een baan om de aarde te brengen, de schuimstructuur betekent dat er gewoon niet zoveel materiaal is waar warmte doorheen kan. Het hitteschild zal 2500 graden Fahrenheit zijn aan de kant die naar de zon is gericht, maar slechts 600 graden Fahrenheit aan de achterkant.

Het schuim was niet gemakkelijk te testen. Het is extreem kwetsbaar, en er was nog een probleem.

"Als je het warm krijgt, het kan ontbranden, ' zegt Abel.

Verbranding is geen probleem in een vacuüm (zoals in de ruimte), maar overgebleven lucht in testkamers zou het schuim doen verkolen. Dus bouwden de ingenieurs hun eigen vacuümkamer in het Oak Ridge National Laboratory, waar een hoge-temperatuur plasma-booglamp het materiaal zou kunnen verhitten tot de ongelooflijke temperaturen die het hitteschild zou verdragen.

Maar alle indrukwekkende warmteverspreidende eigenschappen van het koolstofschuim waren niet genoeg om het ruimtevaartuig op de vereiste temperatuur te houden. Omdat er geen lucht in de ruimte is om voor koeling te zorgen, de enige manier waarop materiaal warmte kan verdrijven, is door licht te verstrooien en warmte uit te stoten in de vorm van fotonen. Daarom, er was nog een beschermingslaag nodig:een witte coating die warmte en licht zou weerkaatsen.

Daarom, APL wendde zich tot het Advanced Technology Laboratory van de Whiting School of Engineering van de Johns Hopkins University, waar een gelukkig toeval had geleid tot de assemblage van een hitteschild-coating-droomteam:experts in keramiek op hoge temperatuur, scheikunde, en plasmaspraycoatings.

Na uitgebreide engineering en testen, het team koos voor een coating op basis van helderwit aluminiumoxide. Maar die coating kan bij hoge temperaturen reageren met de koolstof van het hitteschild en grijs worden, dus de ingenieurs voegden een laag wolfraam toe, dunner dan een haarlok, tussen het hitteschild en de coating om te voorkomen dat de twee op elkaar inwerken. Ze voegden doteermiddelen op nanoschaal toe om de coating witter te maken en de uitzetting van aluminiumoxidekorrels bij blootstelling aan hitte te remmen.

Vervolgens moesten de ingenieurs bepalen hoe ze de coating het beste konden maken en aanbrengen.

"Het hele ding worstelde om een ​​keramische coating te vinden die zowel licht reflecteert als warmte afgeeft, " zegt Dennis Nagle, hoofdonderzoeksingenieur bij het Centre for Systems Science and Engineering.

Typisch bij het werken met email, Nagel zegt, een harde, niet-poreuze coating heeft de voorkeur - een die zal barsten als er met een hamer op wordt geslagen. Maar onder de temperaturen waarmee de Parker Solar Probe wordt geconfronteerd, een gladde coating zou breken als een raam dat met een steen wordt geraakt. In plaats daarvan was het doel een uniform poreuze coating die bestand zou zijn tegen extreme omgevingen. Wanneer scheuren beginnen in een poreuze coating, ze stoppen wanneer ze een porie raken. De coating is gemaakt van verschillende ruwe, korrelige lagen - genoeg dat een set keramische korrels licht zou reflecteren dat een andere laag mist.

"Ik zeg altijd tegen mensen dat het werkt omdat het een waardeloze coating is, " grapt Nagle. "Als je een goede coating wilt maken, het zal mislukken."

Nadat de Parker Solar Probe is gelanceerd, het zal herhaaldelijk rond Venus draaien in een geleidelijk smaller wordende baan die het steeds dichter bij de zon zal brengen. Wetenschappers kijken reikhalzend uit naar de stroom nieuwe gegevens van de instrumenten van de sonde, maar degenen die hebben geholpen om het hitteschild te realiseren, zeggen dat de sensatie zal zijn bij het zien van die laatste duik in de atmosfeer van de zon, zeven keer dichterbij dan enig ander ruimtevaartuig, de sonde ter grootte van een auto en zijn kostbare lading verdedigd tegen de macht van de zon door hun werk.

But seven years is a long time to wait for a final test of success, so the launch will have to do for now.

"This was highly challenging, " says Dajie Zhang, a senior staff scientist in APL's Research and Exploratory Development Department who worked on the TPS coating. "It makes me feel much better coming into work every day. The solar probe's success showed me I can do it, and our team can do it."