Zbliżyć się jak najbardziej do celu i zrobić zdjęcia – to brzmi prosto, ale zadanie komplikuje się, jeśli obiektem badań jest Słońce. Przez 20 lat przygotowań misji Solar Orbiter jednym z wyzwań, z jakim musieli zmierzyć się naukowcy i inżynierowie ESA, było zabezpieczenie sondy przed palącym promieniowaniem naszej Gwiazdy Dziennej.
Od początku koncepcja budowy sondy zakładała ukrycie aparatury badawczej za wielowarstwową osłoną termiczną. Jej rozmiary to 3,1 na 2,4 metra. Najbardziej zewnętrzną warstwą jest tytanowa folia o grubości 0,05 mm (porównywalnej ze średnicą ludzkiego włosa). Za nią umieszczono 18 warstw tytanowej izolacji. Ta część osłony jest przymocowana do odsuniętej na 25 centymetrów aluminiowej konstrukcji pokrytej włóknami węglowymi i kolejnymi 28 warstwami izolacji. Główna część sondy znajduje się dalsze 10 centymetrów od tej konstrukcji.
Pokrycie osłony musiało spełniać trzy wymagania. Nie powinno zmieniać swoich właściwości pod wpływem silnego promieniowania (szczególnie ultrafioletowego). Wydawało by się, że najlepszym wyborem byłaby biała powierzchnia, odbijająca najwięcej światła. Jednak wszystkie znane materiały z czasem ciemniały – zdecydowano się więc na czarną powierzchnię, która przez cały czas będzie pochłaniać stałą ilość energii. Ważna była też przewodność elektryczna, aby uniknąć gromadzenia się ładunków, oraz trwałość powłoki – aby pod wpływem wibracji czy promieniowania nie wydzielała gazów czy pyłów, mogących negatywnie wpłynąć na pracę delikatnych instrumentów badawczych. Wybór ograniczał się w zasadzie do powierzchni z czystego tytanu, która wystawiona na promieniowanie słoneczne nagrzewałaby się do temperatury 700°C.
Udało się jednak poprawić ten wynik. Inspiracją były malunki naskalne, które przetrwały dziesiątki tysięcy lat, wykonywane węglem drzewnym i zwęglonymi kośćmi. Te ostatnie wykorzystała irlandzka firma Enbio produkując pigment nanoszony na metal techniką przypominającą piaskowanie. Takie pokrycie zabezpieczyło osłonę przed zmianą właściwości pod wpływem silnego promieniowania ultrafioletowego, jednocześnie spełniając wymagane kryteria i obniżając temperaturę zewnętrznej warstwy do 520°C.
Sondę Solar Orbiter wyposażono w aparaturę badawczą o łącznej masie 209 kilogramów. Część instrumentów służy do badań otoczenia sondy i została umieszczona na czterometrowym maszcie po stronie przeciwnej od Słońca. Inne urządzenia obserwują Słońce poprzez rejestrację promieniowania różnej częstotliwości, muszą więc być bezpośrednio na nie wystawione. W tym celu w osłonie wycięto niewielkie otwory, otwierane jedynie na czas pracy aparatury badawczej. Mimo ukrycia za osłoną temperatura na jaką są wystawione sięga 120°C. To nadal zbyt wiele dla niezwykle czułych detektorów wymagających do pracy schłodzenia do -20°C – na przykład instrumentu SPICE, badającego koronę, słoneczną atmosferę, w dalekim ultrafiolecie. Nadmiarowe promieniowanie widzialne i podczerwone jest więc odbijane przez pokryte węglikiem boru zwierciadło aby zredukować otrzymywaną energię cieplną.
Ciepło, które mimo osłon dostało się do instrumentów (a także wydzielane podczas ich pracy) jest usuwane przewodami z grafitu pirolitycznego do aluminiowych chłodnic. Na promiennikach po nienasłonecznionej stronie sondy temperatura może spadać do -200°C.
Wyzwaniem była też budowa paneli słonecznych, które muszą działać przy wielokrotnym zbliżaniu się i oddalaniu od Słońca: odległość zmienia się od 42 milionów do 153 milionów kilometrów (to w przybliżeniu promień orbity Ziemi). Maksymalna temperatura ich pracy wynosi 300°C – przy wyższej elementy baterii uległyby zniekształceniu, rozklejeniu lub stopieniu. Aby ograniczyć ilość promieniowania oraz jej zmienność panele są automatycznie ustawiane pod odpowiednim kątem, przy największym zbliżeniu do 78° – niemal krawędzią do Słońca. Proces ten musi być wykonywany w pełni autonomicznie z powodu paromiesięcznych okresów braku łączności z Ziemią, gdy sonda znajduje się po przeciwnej stronie Słońca niż nasza planeta. Sprawność zasilania jest kluczowa dla powodzenia misji i czasu w jakim Solar Orbiter będzie mógł pracować i prowadzić badania.
