NASA przygotowuje się do uruchomienia na początku sierpnia historycznej sondy „dotykającej słońca” - która, jak mają nadzieję naukowcy, rozwiąże dziesięciolecia tajemnic dotyczących naszej gwiazdy.
Misja, zwana sondą słoneczną Parkera, będzie krążyć wokół Słońca 24 razy, lecąc w atmosferze gwiazdy, zwanej koroną, milionowego stopnia.
Przerażający plan lotu statku kosmicznego to nie tylko śmiały skowronek; trzeba odpowiedzieć na pytania dotyczące Słońca, które od dziesięcioleci zaskoczyły naukowców. W niektórych przypadkach ich odpowiedzi wpłyną na nasze życie na Ziemi. Ale naukowcy korzystają również z wygodnego dostępu do słońca, aby zrozumieć wszystkie gwiazdy przez proxy.
„Musimy udać się na koronę, ponieważ zrobiliśmy tak wiele nauki, patrząc na gwiazdę”, naukowiec projektu Nicola Fox, naukowiec zajmujący się energią słoneczną na Johns Hopkins University, powiedział 20 lipca podczas konferencji prasowej NASA o nadchodzącej misji. „Przyjrzeliśmy się temu na każdy inny sposób, jaki możesz sobie wyobrazić, na każdej długości fali; podróżowaliśmy nawet poza orbitę Merkurego. Ale musimy dostać się do regionu akcji i regionu, w którym wszystkie te tajemnice są naprawdę występujący." [Nowe spojrzenie w atmosferę Słońca daje wskazówki na temat tajemniczego wiatru słonecznego]
Rozwiązywanie trzech zagadek
Po pierwsze, misja pomoże naukowcom zrozumieć samą koronę - w szczególności sposób, w jaki ciepło porusza się w atmosferze Słońca. W tej chwili przepływ ciepła wydaje się sprzeczny z intuicją: korona może osiągnąć temperaturę około 300 razy wyższą niż powierzchnia Słońca, mimo że znajduje się dalej od reakcji zasilających gwiazdę.
„To dla nas bardzo dziwne, nieznane środowisko” - powiedział podczas konferencji prasowej Alex Young, naukowiec zajmujący się energią słoneczną w NASA. „Przywykliśmy do tego, że gdy stoję przy ognisku i odchodzę od niego, robi się chłodniej - ale to nie dzieje się na słońcu”.
Drugim zadaniem sondy jest zbadanie tego, co naukowcy nazywają wiatrem słonecznym - zalewem wysoko naładowanych cząstek, które wypływają ze Słońca i przecinają cały układ słoneczny, tworząc bąbelek, który wyznacza nasze sąsiedztwo kosmosu.
Ale naukowcy wciąż pracują nad tym, aby dokładnie zrozumieć, jak to działa, i znowu dzieje się coś bardzo dziwnego - wiatr słoneczny w jakiś sposób przyspiesza do naddźwiękowego. „Wiatr słoneczny przechodzi ze swego rodzaju stałej bryzy w rzeczywisty naddźwiękowy przepływ z korony dochodzący do milionów mil na godzinę” - powiedział Young. Naukowcy mają nadzieję, że pomiary sondy, która leci zarówno prosto w wiatr słoneczny, jak i wzdłuż jego prądu, pomogą im rozwiązać tę tajemnicę.
W końcu sonda zbada jeszcze bardziej dramatyczną konsekwencję życia w pobliżu naszej gwiazdy, która czasami rozbija węzły plazmy w kosmos. „Słońce może wysadzić w powietrze te ogromne plamy materiału - miliardy ton atmosfery słonecznej utkwionej w słonecznym polu magnetycznym oddalającym się od Słońca z prędkością milionów mil na godzinę” - powiedział Young.
Napady te wywołują zbiór zjawisk, które naukowcy nazywają pogodą kosmiczną, a jeśli są wystarczająco dramatyczne, wybuchy mogą być niebezpieczne dla astronautów i satelitów na ich drodze - a szczególnie silne mogą zniszczyć sieci energetyczne tutaj na Ziemi. Naukowcy dysponują pewnymi technikami przewidywania odpowiednika tornad i huraganów w kosmosie, ale mają nadzieję, że misja sprawi, że prognozy te będą dokładniejsze.
A jeśli jesteś tu tylko po piękne zdjęcia, nie martw się; NASA załatwiła również niektóre z nich. Sonda zawiera kamerę, która pokaże naukowcom projektu widok statku kosmicznego przelatującego przez koronę. Będzie to oznaczać obrazy nie z powierzchni Słońca, ale z samej korony, z obrazami bardziej podobnymi do tych, które powstały na Ziemi podczas całkowitego zaćmienia Słońca. [Zobacz, jak nieuchwytna korona słoneczna pojawia się w filmie poklatkowym zaćmienia słońca]
Opóźniony dla technologii
Naukowcy zmagają się z tymi pytaniami od dziesięcioleci, ale bez środków, by sięgnąć gwiazd. W tym celu musieli poczekać, aż technologia zmieni sondę słoneczną Parker w rzeczywistość.
Najważniejszą częścią tej technologii jest osłona termiczna, na której opiera się większość instrumentów statku kosmicznego jako ochrona przed oszałamiającym ciepłem słońca. Jest to dziwnie ukształtowana, niepozornie wyglądająca płyta ze starannie zaprojektowanych materiałów węglowych, ale spełnia swoje zadanie: gdy temperatura z przodu tarczy osiąga 2500 stopni Fahrenheita (1370 stopni Celsjusza), jej tył wynosi zaledwie 600 stopni F (315 stopni C) ) - a same instrumenty pozostają w balsamie 85 stopni F (30 ° C).
Instrumenty statku kosmicznego będą zasilane panelami słonecznymi, ale panele te musiały zostać dostosowane do zarządzania przytłaczającymi wejściami dostępnymi tak blisko słońca. „Ogniwa słoneczne muszą być chłodne; nie lubią się przegrzewać, a jeśli tak, to nie działają” - powiedział Fox. Oznaczało to zaprojektowanie samonakładających się paneli, które statek kosmiczny może regulować samodzielnie, w razie potrzeby chowając większość paneli za osłoną cieplną.
Trzecim ważnym krokiem było upewnienie się, że sonda sama sobie poradzi bez większego wkładu człowieka. Sonda będzie znajdować się po drugiej stronie Słońca podczas najbliższego zbliżenia, bez możliwości dzwonienia do domu, jeśli coś pójdzie nie tak - a nawet gdy uda się wydobyć sygnał, czeka ją 16-minutowa przerwa w komunikacji w obie strony.
„Lubię myśleć o niej [Parker] jako o niezależnym statku kosmicznym” - powiedział Fox. „Jest wysoce, bardzo autonomiczna. Musi dbać o siebie, gdy znajduje się w tym rejonie koronalnym; w pętli nie ma żadnej osoby”. Oznacza to, że statek kosmiczny może automatycznie określić, kiedy musi zmienić swoją pozycję w kosmosie, ze względu na to, ile słońca odbierają poszczególne części statku kosmicznego. [Touching the Sun: NASA Mission zmieniła nazwę na „Parker Solar Probe”]
Patrząc w przyszłość
Sonda słoneczna Parker jest w NASA Kennedy Space Center, zapakowana i gotowa do uruchomienia, pomimo drobnych problemów opóźniających uruchomienie o tydzień, w tym dodanie drugiego, zapasowego zestawu czujników temperatury po obawach, że oryginalny zestaw będzie działać nieprawidłowo.
Teraz statek kosmiczny jest gotowy do startu. „Wykonaliśmy całą pracę, wszystkie kontrole; w końcu wygląda dokładnie tak, jak się spodziewałem po wszystkich prezentacjach PowerPoint, które widziałem 10 lat temu” - powiedział Fox. „Jest zapięta na guziki, wygląda pięknie i jest całkowicie gotowa do lotu”.
Statek kosmiczny ma teraz okno startowe, które otworzy się 6 sierpnia o 04:08 EDT (0808 GMT) i zamknie 19 sierpnia. Opuści Ziemię na pokładzie rakiety United Launch Alliance Delta IV z dwoma etapami i trzeci etap przyspieszenia zostanie uruchomiony w kosmosie.
Cała ta moc jest niezbędna, aby ustawić drogę statku kosmicznego w stronę słońca. „Musimy iść tak szybko, ponieważ musimy stracić wpływ Ziemi” - powiedział Fox. „Nie chcemy podróżować z Ziemią; chcemy być w stanie zbliżyć się do słońca”.
Gdy statek kosmiczny wymknie się spod przyciągania Ziemi, poleci w kierunku Wenus, zapętlając planetę około sześć tygodni po wystrzeleniu, aby zwolnić i wrócić na słońce. Potem jest na słońcu. Sonda wykona 24 orbity wokół Słońca, przeplatane sześcioma dodatkowymi korektami, które wykorzystują wpływ Wenus do przybliżenia sondy bliżej gwiazdy.
Orbity mają kształt płatków kwiatowych, przy czym sonda zbiera większość danych w 11-dniowych tryskach, gdy znajduje się w odległości jednej czwartej odległości od Ziemi, a następnie przesyła tę informację do domu w odległej części swojej pętli. Podczas najbliższego podejścia sonda przeleci zaledwie 3,83 miliona mil (6 milionów kilometrów) nad powierzchnią Słońca z prędkością 430 000 mil na godzinę (700 000 km / h), co sprawi, że będzie to najszybszy obiekt stworzony przez człowieka.
Wreszcie, około siedem lat po wystrzeleniu, w statku kosmicznym zabraknie paliwa, które wykorzystuje do regulacji swojego ciała i chroni wrażliwe instrumenty przed uderzeniem słońca. I to będzie początek końca sondy słonecznej Parker.
„W tym momencie zobaczą to części ciała, które nie są zaprojektowane tak, by widzieć pełne środowisko słoneczne, sonda zacznie się rozpadać na duże kawałki, a następnie będzie się stopniowo i stopniowo zmniejszać” - powiedział Fox. „Romantycznie lubię myśleć, że stanie się częścią korony i będzie krążyć wokół Słońca na zawsze”.
