Nasze zrozumienie odległych gwiazd dramatycznie wzrosło w ostatnich dziesięcioleciach. Dzięki ulepszonym instrumentom naukowcy są w stanie widzieć dalej i jaśniej, dzięki czemu dowiadują się więcej o układach gwiezdnych i planetach, które je krążą (np. Planety pozasłoneczne). Niestety minie trochę czasu, zanim opracujemy technologię niezbędną do zbadania tych gwiazd z bliska.
Tymczasem NASA i ESA opracowują misje, które pozwolą nam eksplorować własne Słońce jak nigdy dotąd. Te misje, NASA Parker Solar Probe i ESA (Europejska Agencja Kosmiczna) Solar Orbiter, będą badać bliżej Słońca niż jakakolwiek poprzednia misja. Czyniąc to, mają nadzieję, że rozwiążą one od dziesięcioleci pytania dotyczące wewnętrznego działania Słońca.
Misje te - które rozpoczną się odpowiednio w 2018 r. I 2020 r. - będą miały również znaczący wpływ na życie tutaj na Ziemi. Światło słoneczne jest nie tylko niezbędne do życia, jakie znamy, ale rozbłyski słoneczne mogą stanowić poważne zagrożenie dla technologii, od której ludzkość staje się coraz bardziej zależna. Dotyczy to komunikacji radiowej, satelitów, sieci energetycznych i lotów kosmicznych.
Oczekuje się, że w nadchodzących dziesięcioleciach orbita niskiej Ziemi (LEO) będzie coraz bardziej zatłoczona, gdy komercyjne stacje kosmiczne, a nawet turystyka kosmiczna staną się rzeczywistością. Dzięki lepszemu zrozumieniu procesów, które napędzają rozbłyski słoneczne, będziemy w stanie lepiej przewidzieć, kiedy wystąpią i jak wpłyną na Ziemię, statek kosmiczny i infrastrukturę w LEO.
Jak wyjaśnił Chris St. Cyr, naukowiec projektu Solar Orbiter w NASA Goddard Space Flight Center, w najnowszym komunikacie prasowym NASA:
„Naszym celem jest zrozumienie, jak działa Słońce i jak wpływa na środowisko kosmiczne do punktu przewidywalności. To naprawdę nauka napędzana ciekawością. ”
Obie misje skupią się na dynamicznej zewnętrznej atmosferze Słońca, znanej również jako korona. Obecnie większość zachowań tej warstwy Słońca jest nieprzewidywalna i niezbyt dobrze poznana. Na przykład istnieje tak zwany „problem ogrzewania koronowego”, w którym korona słoneczna jest o wiele cieplejsza niż powierzchnia słoneczna. Następnie pojawia się pytanie, co powoduje ciągłe wylanie materiału słonecznego (czyli wiatr słoneczny) na tak duże prędkości.
Jak wyjaśnił Eric Christian, naukowiec z misji Parker Solar Probe w NASA Goddard:
„Parker Solar Probe i Solar Orbiter wykorzystują różne technologie, ale - jako misje - będą się uzupełniać. Będą robić zdjęcia korony Słońca w tym samym czasie i będą widzieć niektóre z tych samych struktur - co dzieje się na biegunach Słońca i jak te same struktury wyglądają na równiku ”.
W ramach swojej misji sonda słoneczna Parker zbliży się do Słońca niż jakikolwiek inny statek kosmiczny w historii - w odległości zaledwie 6 milionów km (3,8 miliona mil) od powierzchni. Zastąpi to poprzedni rekord 43.432 milionów km (~ 27 milionów mil), który został ustanowiony przez sondę Helios B w 1976 roku. Z tej pozycji sonda słoneczna Parker wykorzysta cztery zestawy instrumentów naukowych do zobrazowania wiatru słonecznego i badaj pola magnetyczne, plazmę i cząstki energii Słońca.
W ten sposób sonda pomoże wyjaśnić prawdziwą anatomię zewnętrznej atmosfery Słońca, co pomoże nam zrozumieć, dlaczego korona jest cieplejsza niż powierzchnia Słońca. Zasadniczo, podczas gdy temperatura w koronie może dochodzić nawet do kilku milionów stopni, powierzchnia słoneczna (inaczej fotosfera) ma temperatury około 5538 ° C (10000 ° F).
Tymczasem orbita słoneczna znajdzie się w odległości około 42 milionów km (26 milionów mil) od Słońca i przyjmie wysoko pochyloną orbitę, która może zapewnić pierwsze bezpośrednie obrazy biegunów Słońca. Jest to kolejny obszar Słońca, którego naukowcy jeszcze nie rozumieją bardzo dobrze, a jego badanie może dostarczyć cennych wskazówek co do tego, co napędza stałą aktywność i wybuchy Słońca.
Obie misje będą również badać wiatr słoneczny, który jest najbardziej wszechobecnym wpływem Słońca na Układ Słoneczny. Ta para namagnesowanego gazu wypełnia wewnętrzny Układ Słoneczny, oddziałując z polami magnetycznymi, atmosferami, a nawet powierzchniami planet. Tutaj, na Ziemi, jest odpowiedzialna za Aurora Borealis i Australis, a czasami może siać spustoszenie w satelitach i systemach elektrycznych.
Poprzednie misje doprowadziły naukowców do przekonania, że korona przyczynia się do procesu przyspieszającego wiatr słoneczny do tak dużych prędkości. Gdy naładowane cząstki opuszczają Słońce i przechodzą przez koronę, ich prędkość skutecznie się potroi. Zanim wiatr słoneczny dotrze do statku kosmicznego odpowiedzialnego za jego pomiar - 148 milionów km (92 miliony mil) od Słońca - ma dużo czasu na zmieszanie się z innymi cząsteczkami z kosmosu i utratę niektórych z jego charakterystycznych cech.
Po zaparkowaniu tak blisko Słońca, sonda Parker Solar Probe będzie w stanie zmierzyć wiatr słoneczny tak, jak się formuje i opuszcza koronę, zapewniając tym samym najdokładniejsze pomiary wiatru słonecznego, jakie kiedykolwiek zarejestrowano. Z perspektywy nad biegunami Słońca, Orbiter Słoneczny uzupełni badanie sondy Parker Solar Probe dotyczące wiatru słonecznego, sprawdzając, jak struktura i zachowanie wiatru słonecznego zmienia się na różnych szerokościach geograficznych.
Ta wyjątkowa orbita pozwoli również orbiterowi słonecznemu badać pola magnetyczne Słońca, ponieważ niektóre z najciekawszych aktywności magnetycznych Słońca koncentrują się na biegunach. To pole magnetyczne jest dalekosiężne głównie ze względu na wiatr słoneczny, który sięga na zewnątrz, tworząc bąbel magnetyczny zwany heliosferą. W heliosferze wiatr słoneczny ma ogromny wpływ na atmosfery planetarne, a jego obecność chroni wewnętrzne planety przed promieniowaniem galaktycznym.
Mimo to nadal nie jest całkowicie jasne, w jaki sposób pole magnetyczne Słońca jest wytwarzane lub strukturyzowane głęboko wewnątrz Słońca. Biorąc jednak pod uwagę jego pozycję, Solar Orbiter będzie w stanie badać zjawiska, które mogą prowadzić do lepszego zrozumienia, w jaki sposób generowane jest pole magnetyczne Słońca. Należą do nich rozbłyski słoneczne i wyrzuty masy koronalnej, które są spowodowane zmiennością powodowaną przez pola magnetyczne wokół biegunów.
W ten sposób Parker Solar Probe i Solar Orbiter są uzupełniającymi misjami, badającymi Słońce z różnych punktów obserwacyjnych, które pomagają udoskonalić naszą wiedzę o Słońcu i heliosferze. W trakcie procesu dostarczą cennych danych, które mogłyby pomóc naukowcom w rozwiązywaniu długotrwałych pytań dotyczących naszego Słońca. Może to pomóc poszerzyć naszą wiedzę na temat innych układów gwiezdnych, a być może nawet odpowiedzieć na pytania dotyczące początków życia.
Jak wyjaśnił Adam Szabo, naukowiec z misji Parker Solar Probe w NASA Goddard:
„Są pytania, które nas denerwują od dłuższego czasu. Próbujemy rozszyfrować, co dzieje się w pobliżu Słońca, a oczywistym rozwiązaniem jest po prostu pójście tam. Nie możemy się doczekać - nie tylko ja, ale cała społeczność. ”
Z czasem, wraz z opracowaniem niezbędnych zaawansowanych materiałów, możemy nawet wysłać sondy do Słońca. Ale do tego czasu misje te stanowią jak dotąd najbardziej ambitne i śmiałe badania Słońca. Podobnie jak w przypadku wielu innych śmiałych inicjatyw badania Układu Słonecznego, ich przybycie nie może nastąpić wkrótce!
