Minęło 124 dni od wystrzelenia sondy słonecznej Parker i kilka tygodni od najbliższego zbliżenia się statku kosmicznego do gwiazdy. Teraz naukowcy zdobywają dane z bliska. Czterech badaczy na ostatnim spotkaniu American Geophysical Union w Waszyngtonie podzieliło się tym, czego mogą się nauczyć z sondy. Mają nadzieję, że dane z sondy słonecznej Parker pomogą im odpowiedzieć na dziesięciolecia pytania o Słońce, jego koronę i wiatr słoneczny.
Naukowcy badający Słońce przewidują to od dawna, a czekanie było tego warte.
„Heliofizycy czekali ponad 60 lat na taką misję. Tajemnice słoneczne, które chcemy rozwiązać, czekają w koronie. ” - Nicola Fox, dyrektor Heliophysics Division w centrali NASA.
Podniecenie jest wokół pierwszej fazy słonecznego PSP. Od 31 października do 11 listopada 2018 r. Sonda Parker Solar Probe zakończyła pierwszą fazę napotkania słońca, pędząc przez zewnętrzną atmosferę Słońca - koronę - i gromadząc niespotykane dane za pomocą czterech zestawów najnowocześniejszych instrumentów. PSP okrąży Słońce 24 razy, przez 24 fazy napotkania Słońca. Podczas misji sonda użyje 7 Flybysów wspomagających grawitację Wenus, aby stopniowo zmniejszać swoją orbitę wokół Słońca.
Każda faza napotkania Słońca występuje, gdy sonda znajduje się w odległości 0,25 AU od Słońca, i w tym czasie instrumenty naukowe będą zbierać dane. Sonda będzie w tym czasie wystawiona na działanie ekstremalnego ciepła i promieniowania i nie będzie mogła się komunikować. Dopiero po wyjściu z każdej fazy może wysłać swoje dane z powrotem na Ziemię, aby heliofizycy mogli się nad nimi zastanowić.
„Sonda słoneczna Parker zapewnia nam pomiary niezbędne do zrozumienia zjawisk słonecznych, które nas intrygują od dziesięcioleci”. - Nour Raouafi, naukowiec projektu PSP, JHU / APL.
Pierwsza faza słonecznego spotkania jest zakończona i chociaż misja ma jeszcze wiele do zrobienia, naukowcy z Parker podzielili się z innymi tym, czego oczekują od misji w American Geophysical Union w Waszyngtonie.
Kiedy zaprojektowano misję PSP, naukowcy chcieli odpowiedzieć na trzy ważne pytania dotyczące heliofizyki:
- W jaki sposób zewnętrzna atmosfera Słońca, korona, jest podgrzewana do temperatur około 300 razy wyższych niż widoczna powierzchnia poniżej?
- W jaki sposób wiatr słoneczny jest tak szybko przyspieszany do obserwowanych dużych prędkości?
- W jaki sposób niektóre z najbardziej energetycznych cząstek Słońca odlatują od Słońca z prędkością ponad połowy prędkości światła?
„Parker Solar Probe zapewnia nam pomiary niezbędne do zrozumienia zjawisk słonecznych, które nas intrygują od dziesięcioleci”, powiedział Nour Raouafi, naukowiec projektu Parker Solar Probe z Johns Hopkins University Applied Physics Lab w Laurel, Maryland. „Aby zamknąć łącze, konieczne jest lokalne próbkowanie korony słonecznej i młodego wiatru słonecznego, a Parker Solar Probe właśnie to robi”.
Żaden statek kosmiczny nigdy nie był tak blisko Słońca, jak PSP, więc naukowcy nie wiedzą dokładnie, czego oczekiwać od danych. Wiedzą, czego chcą się nauczyć, ale nie mogą być tego pewni.
„Nie wiemy, czego oczekiwać tak blisko Słońca, dopóki nie uzyskamy danych i prawdopodobnie zobaczymy nowe zjawiska” - powiedział Raouafi. „Parker to misja eksploracyjna - potencjał nowych odkryć jest ogromny.”
Raporty z PSP sugerują, że w pierwszej fazie nauki zebrano dane dotyczące jakości. Wynika to częściowo z przelotu Wenus, gdy sonda mogła wykonać pewne pomiary planety, sprawdzając, czy instrumenty działają. Niektóre dane z pierwszej fazy nauki zostały pobrane, ale heliofizyk będzie musiał poczekać, aby je wszystkie zdobyć. Ze względu na wyzwania w profilu misji niektóre dane naukowe z tego spotkania nie będą pobierane, dopóki nie nastąpi drugie spotkanie słoneczne w misji w kwietniu 2019 r.
Sonda słoneczna Parker nie jest jedynym statkiem kosmicznym badającym Słońce. Inne jednostki to między innymi SOHO (Solar Heliospheric Observatory), SDO (Solar Dynamics Observatory) i STEREO-A (Solar and Terrestrial Relations Observatory Ahead). Ale żadna z tych trzech osób nie zbliżyła się tak blisko Słońca jak PSP, mimo że same robią ważną naukę.
„Sonda słoneczna Parker udaje się do regionu, którego nigdy wcześniej nie odwiedziliśmy”, powiedział Terry Kucera, fizyk słoneczny w NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland. „Tymczasem z daleka możemy obserwować koronę słoneczną, która napędza złożone środowisko wokół sondy słonecznej Parker”.
Poniższy gif pokazuje rzeczywiste dane z kosmicznego obserwatorium NASA Solar and Terrestrial Relations Observatory (STEREO-A), wraz z lokalizacją sondy słonecznej Parker, która leci przez zewnętrzną atmosferę Słońca podczas pierwszej fazy napotkania Słońca w listopadzie 2018 r. Te zdjęcia przedstawiają kluczowy kontekst dla zrozumienia obserwacji Parker Solar Probe. (Źródło zdjęcia: NASA / STEREO)
Każdy statek kosmiczny badający Słońce zapewnia inny kontekst i punkt widzenia na to, co widzą inni. PSP będzie podróżował do 0,25 AU, podczas gdy STEREO krąży wokół Słońca około 1 AU. SDO znajduje się na geosynchronicznej orbicie Ziemi, a SOHO na orbicie halo wokół Słońca – Ziemi LaGrange 1 punkt.
„Misja STEREO polega na obserwowaniu heliosfery z różnych lokalizacji, a Parker jest tego częścią - dokonywanie pomiarów z perspektywy, której nigdy wcześniej nie mieliśmy” - powiedziała Kucera.
Nauka ma charakter przyrostowy, a naukowcy z PSP lubią podkreślać, że stopniowa poprawa modeli działania Słońca jest częścią zadania PSP, nawet jeśli nie otrzymamy praktycznych odpowiedzi na nasze pytania.
Modele to dobry sposób na przetestowanie teorii na temat fizyki leżącej u podstaw Słońca. Tworząc symulację opartą na pewnym mechanizmie wyjaśniającym ogrzewanie koronowe - na przykład pewien rodzaj fali plazmowej zwanej falą Alfvéna - naukowcy mogą sprawdzić prognozę modelu na podstawie rzeczywistych danych z sondy słonecznej Parker, aby sprawdzić, czy się pokrywają. Jeśli tak, oznacza to, że podstawową teorią może być to, co się faktycznie dzieje. Jeśli nie, to wraca do deski kreślarskiej.
„Mieliśmy duży sukces w przewidywaniu struktury korony słonecznej podczas całkowitych zaćmień Słońca”, powiedział Riley. „Sonda słoneczna Parker zapewni niespotykane dotąd pomiary, które dodatkowo ograniczą modele i osadzoną w nich teorię”.
Rekordowa szybkość PSP ma kluczowe znaczenie dla jego pracy.
Słońce obraca się mniej więcej co 27 dni, gdy widzimy je z Ziemi, a struktury słoneczne, które napędzają większość jego aktywności, poruszają się wraz z nim. Stwarza to problem dla naukowców, ponieważ nie mogą być pewni, czy zmienność, którą widzą, jest spowodowana faktycznymi zmianami w regionie powodującymi aktywność - zmienność czasowa - lub jest spowodowana po prostu otrzymywaniem materiału słonecznego z nowego regionu źródłowego - zmienności przestrzennej . Szybkość PSP oznacza, że może on pokonać ten problem.
Poniższy gif z modelu pokazującego, jak wiatr słoneczny wypływa ze Słońca, z nałożoną perspektywą instrumentu WISPR sondy Parker Solar Probe.
Kredyty: Predictive Science Inc.
W niektórych punktach sonda słoneczna Parker porusza się wystarczająco szybko, aby niemal dokładnie dopasować się do prędkości obrotowej Słońca, co oznacza, że Parker „unosi się” nad jednym obszarem Słońca przez krótki czas. Naukowcy mogą być pewni, że zmiany danych w tym okresie są spowodowane faktycznymi zmianami zachodzącymi na Słońcu, a nie jego rotacją.
Sonda słoneczna Parker jest częścią programu Living with a Star NASA, mającego na celu zbadanie aspektów układu Słońce-Ziemia, które bezpośrednio wpływają na życie i społeczeństwo.
- Komunikat prasowy NASA: Przygotowanie do odkrycia za pomocą sondy słonecznej Parker firmy NASA
- NASA: AGU 2018 - Oczekiwane dane i odkrycia naukowe od sondy słonecznej Parker firmy NASA
- Komunikat prasowy NASA: Parker Solar Probe zgłasza dobry stan po zamknięciu podejścia solarnego
- Informacja prasowa NASA: Parker Solar Probe bije rekord, staje się najbliższym statkiem kosmicznym od Słońca
- NASA: Parker Solar Probe
- Program NASA Living With a Star
