Μια αποστολή να αγγίξει τον Ήλιο, με το γρηγορότερο διαστημικό σκάφος στην ιστορία

Νέα Υόρκη στο Τόκιο σε λιγότερο από ένα λεπτό, τόσο γρήγορα μπορεί να προχωρήσει η Parker Solar Probe της NASA.

Σχεδιασμένο για να μελετήσει την ατμόσφαιρα του Ήλιου, το Parker Solar Probe θα πλησιάσει την επιφάνειά του από οποιοδήποτε διαστημικό σκάφος πριν από αυτό. Τα πράγματα θα ζεσταθούν πραγματικά γρήγορα.

Η ιδέα ενός καλλιτέχνη για το Parker Solar Probe πλησιάζει στον Ήλιο. Πίστωση: JHUAPL

Για να καταλάβουμε γιατί το Parker Solar Probe αποστέλλεται στην ηλιακή ατμόσφαιρα, πρώτα ρίχνουμε μια ματιά στο γιατί είναι σημαντικό να μελετήσουμε τον Ήλιο και πώς μας επηρεάζει.

Ο ηλιακός άνεμος

Σε αντίθεση με τη θερμοκρασία στην επιφάνεια του Ήλιου, η οποία είναι ~ 6000 βαθμούς Κελσίου, η εξωτερική του ατμόσφαιρα (η κορώνα) θερμαίνεται έως και εκατομμύρια βαθμούς. Και δεν ξέρουμε ακριβώς γιατί. Τέτοιες υψηλές θερμοκρασίες οδηγούν σε απελευθέρωση πολύ ενεργητικών φορτισμένων σωματιδίων (ηλεκτρόνια, πρωτόνια, σωματίδια άλφα κ.λπ.) από την κορώνα, που ονομάζονται συλλογικά ο ηλιακός άνεμος.

Η κορώνα του Ήλιου μπορεί να δει κατά τη διάρκεια μιας συνολικής ηλιακής έκλειψης. Πίστωση: Zombiepedia στη Wikipedia, CC BY-SA 4.0

Τα φορτισμένα σωματίδια στον ηλιακό άνεμο μεταφέρουν το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου προς τα έξω στο ηλιακό σύστημα με υψηλές ταχύτητες. Καθώς ο Ήλιος περιστρέφεται, το μαγνητικό του πεδίο στρέφεται σε μια σπείρα, επηρεάζοντας την απελευθέρωση φορτισμένων σωματιδίων με παρόμοιο τρόπο. Το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου μεταφέρεται προς τα έξω στο ηλιακό σύστημα με τη μορφή μιας σπείρας Αρχιμήδη.

Το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου μεταφέρεται προς τα έξω σε σπειροειδές σχέδιο, αποτέλεσμα της περιστροφής του Ήλιου και των επιπτώσεών του στον ηλιακό άνεμο. Πίστωση: WSO Stanford

Όταν τα φορτισμένα σωματίδια στον ηλιακό άνεμο πλησιάζουν τη Γη, χτύπησαν πρώτα τη μαγνητόσφαιρα της Γης, την περιοχή όπου κυριαρχεί το μαγνητικό πεδίο της Γης. Ο ηλιακός άνεμος διαταράσσει τη μαγνητόσφαιρα της Γης καθώς τη συμπιέζει στην πλευρά της γης και την επεκτείνει στην πλευρά της νύχτας. Η μαγνητόσφαιρα της Γης διαμορφώνεται έτσι από τον ηλιακό άνεμο.

Μια απεικόνιση ενός καλλιτέχνη για σωματίδια ηλιακού ανέμου που αλληλεπιδρούν με τη μαγνητόσφαιρα της Γης. Μεγέθη που δεν πρέπει να κλιμακωθούν. Λευκές γραμμές: ηλιακός άνεμος, μοβ γραμμή: σοκ τόξου, μπλε γραμμές: μαγνητόσφαιρα της Γης. Πίστωση: NASA στη Wikipedia

Η αλληλεπίδραση του ηλιακού ανέμου με τη μαγνητόσφαιρα της Γης εναποθέτει μεγάλες ποσότητες ενέργειας πίσω στη Γη προκαλώντας εκτεταμένες αλλαγές στην ατμόσφαιρά μας. Ένα από τα καλά αποτελέσματα αυτής της αλληλεπίδρασης είναι τα όμορφα Auroras.

Ηλιακές καταιγίδες και οι επιπτώσεις της στη Γη

Ο ηλιακός άνεμος μεταφέρει συχνά πολύ ενεργοποιημένες μαγνητικές καταιγίδες που εκτοξεύονται από τον Ήλιο που ονομάζονται ηλιακές εκλάμψεις, και μερικές φορές ακόμη πιο ενεργητικές εκδόσεις του ονομάζονται στεφανιαίες εκτοξεύσεις μάζας (CMEs). Η ενέργεια που εξαπολύεται από αυτές τις πολύ μαγνητισμένες καταιγίδες είναι ισοδύναμη με εκατομμύρια βόμβες υδρογόνου.

1) Σύγκριση της Γης με μια πολύ ενεργητική εκτόνωση της στεφανιαίας μάζας (CME) από τον Ήλιο. Πίστωση: NASA SDO. 2) Ηλιακό CME σε δράση. Πίστωση: Penyulap στη Wikipedia, CC BY-SA 3.0

Όταν αυτές οι καταιγίδες φτάσουν στη Γη, μπορούν να έχουν κάποια σοβαρά αποτελέσματα παρά το προστατευτικό μαγνητικό πεδίο μας. Οι ηλιακές καταιγίδες των 1859, 1882 & 1921 προκάλεσαν όλες τις υπηρεσίες τηλεγραφίας να σταματήσουν να λειτουργούν, πυροδοτώντας πυρκαγιές και σε ορισμένες περιπτώσεις ακόμη και προκαλώντας θανατηφόρα σοκ στους χειριστές τηλεγραφίας. Ομοίως, η ηλιακή καταιγίδα του 1960 προκάλεσε εκτεταμένη διακοπή των υπηρεσιών ραδιοεπικοινωνίας.

Οι επιπτώσεις των μαζικών ηλιακών καταιγίδων στη Γη θα ήταν πολύ πιο καταστροφικές στη σημερινή εποχή και εποχή. Μια 1859 όπως η ηλιακή καταιγίδα που συμβαίνει σήμερα μπορεί να προκαλέσει πολλά προβλήματα όπως:

  • Διακοπή μεγάλων ηλεκτρικών συστημάτων στη Γη προκαλώντας διακοπή ρεύματος παγκοσμίως για εβδομάδες, μήνες ή και χρόνια.
  • Φυσική ζημιά στους δορυφόρους μας, προκαλώντας δυσλειτουργία ή αποτυχία εντελώς.
  • Διακοπή της υποδομής επικοινωνιών μας, συμπεριλαμβανομένων των δορυφόρων GPS.
  • Υποβάλλετε τους αστροναύτες σε θανατηφόρες δόσεις ακτινοβολίας. Αυτό είναι μια μεγάλη ανησυχία για τους μελλοντικούς αστροναύτες στη Σελήνη ή τον Άρη, όπου υπάρχει ελάχιστη ή καθόλου προστασία από τέτοιες επικίνδυνες καταιγίδες.

Γιατί πρέπει να κατανοήσουμε καλύτερα τον Ήλιο

Σε μια κοινωνία που εξαρτάται όλο και περισσότερο από την τεχνολογία, θα ήταν ανόητο να μην κατανοούμε τα καιρικά πρότυπα του Ήλιου, τις επιπτώσεις του στη Γη και να ρυθμίζουμε τις υποδομές μας ανάλογα. Δεν θα είμαστε πραγματικά έξυπνα είδη αν αγνοήσουμε το πιο σημαντικό αντικείμενο που επηρεάζει άμεσα τη Γη και τη ζωή σε αυτήν.

Θα ήταν επίσης ανόητο να μην είσαι περίεργος για τη φύση του Ήλιου και των αστεριών που τον αρέσουν, και όχι μόνο επειδή εξαρτάται από τη ζωή της Γης. Μερικές από τις μακροχρόνιες ερωτήσεις σχετικά με τη φύση του Ήλιου μας είναι:

  • Γιατί είναι η εξωτερική ατμόσφαιρα του ήλιου (κορώνα) πολύ πιο ζεστή (εκατομμύρια βαθμοί Κελσίου!) Από την επιφάνειά του (~ 6000 βαθμούς);
  • Ποιοι μηχανισμοί παράγουν πολύ ενεργητικά σωματίδια που μεταφέρονται στον ηλιακό άνεμο με υψηλές ταχύτητες;
  • Ποια είναι η δομή του μαγνητικού πεδίου στην κορώνα; Πώς συμπεριφέρονται αυτά τα πεδία για να πραγματοποιηθούν όλες αυτές οι δυναμικές;

Είναι η αναζήτηση απαντήσεων σε τέτοιες ερωτήσεις που μας κάνουν ανθρώπους.

Enter Parker Solar Probe - Το γρηγορότερο διαστημικό σκάφος στην ιστορία

Βρίσκοντας τις απαντήσεις σε αυτές τις ερωτήσεις είναι γιατί προωθούμε το Parker Solar Probe προς τον Ήλιο.

Ενημέρωση: Το Parker Solar Probe κυκλοφόρησε με επιτυχία στις 12 Αυγούστου 2018 πάνω στον ισχυρό πύραυλο Delta IV Heavy και ήταν το ταχύτερο διαστημικό σκάφος κατά την εκτόξευση, κερδίζοντας το ρεκόρ των New Horizons.
Το Parker Solar Probe κυκλοφορεί στο Delta IV Heavy. Πίστωση: ULA στο Flickr

Το Parker Solar Probe θα χρησιμοποιήσει πολλαπλές ασκήσεις βαρύτητας από την Αφροδίτη για να μειώσει σταδιακά την τροχιά του γύρω από τον Ήλιο. Το 2024, το Parker Solar Probe θα πετάξει πιο κοντά στον Ήλιο, μόλις ~ 6 εκατομμύρια χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνειά του. Αυτό είναι περίπου 9 φορές πιο κοντά στον Ήλιο από ότι ο Ερμής!

Η τροχιά του Parker Solar Probe για να πετύχετε την πλησιέστερη διέλευση στον Ήλιο. Πίστωση: JHUAPL

Σε αυτήν την πλησιέστερη προσέγγιση στον Ήλιο, το Parker Solar Probe θα είναι το γρηγορότερο διαστημικό σκάφος ποτέ, ανεξάρτητα από το πώς το μετράτε. Στο αποκορύφωμά του, ο ανιχνευτής θα φτάσει τα 700.000 χλμ / ώρα, κάτι που είναι παράλογο να το σκεφτούμε. Νέα Υόρκη στο Τόκιο σε λιγότερο από ένα λεπτό, Γη στη Σελήνη σε μισή ώρα, τόσο γρήγορα μπορεί να φτάσει η Parker Solar Probe της NASA.

Αντιμετωπίζοντας την έντονη θερμότητα και την ακτινοβολία του Ήλιου

Το να είσαι τόσο κοντά στον Ήλιο σημαίνει να αντιμετωπίζεις την έντονη θερμότητα και την ακτινοβολία του. Στην πραγματικότητα, το διαστημικό σκάφος θα πετάξει στην κορώνα όπου οι θερμοκρασίες είναι της τάξης του εκατομμυρίου βαθμών Κελσίου. Ωστόσο, δεδομένου ότι η κορώνα έχει πολύ χαμηλή πυκνότητα, το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας που αντιμετωπίζει το διαστημικό σκάφος θα είναι μόνο από άμεσο ηλιακό φως, η οποία, στους ~ 1400 βαθμούς Κελσίου, εξακολουθεί να καίει ζεστή.

Φαινόμενο μέγεθος του Ήλιου όπως φαίνεται στο Parker Solar Probe (αριστερά) έναντι του Ήλιου όπως φαίνεται στη Γη (δεξιά). Πίστωση: Maringaense στη Wikipedia, CC BY-SA 3.0

Για την προστασία του διαστημικού σκάφους από την έντονη θερμότητα, ένα ειδικό ενισχυμένο σύνθετο άνθρακα-άνθρακα θα χρησιμοποιηθεί ως ασπίδα, όπως αυτά στη μύτη του διαστημικού λεωφορείου. Η θερμική ασπίδα πάχους 4,5 "θα διατηρήσει τα επιστημονικά όργανα του διαστημικού σκάφους σε άνετους 20 βαθμούς Κελσίου στο οποίο μπορούν να λειτουργούν κανονικά. Η ασπίδα θα βοηθήσει επίσης τα όργανα του διαστημικού σκάφους να αντέξουν τα τρελά επίπεδα ακτινοβολίας, που είναι ~ 500 φορές περισσότερο από ό, τι εδώ στη Γη.

Αστρική Επιστήμη

Με τέτοια υψηλής ποιότητας μηχανική που επιτρέπει στο διαστημικό σκάφος να λειτουργεί στην κορώνα του Ήλιου, τα επιστημονικά όργανα επί του σκάφους είναι έτοιμα για κάποιες δροσερές εργασίες (που προορίζονται εντελώς).

  1. Το Πείραμα FIELDS θα πραγματοποιήσει τις πρώτες άμεσες μετρήσεις των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων και των ιδιοτήτων πλάσματος στην ηλιακή κορώνα.
  2. Το πείραμα IS☉IS (Integrated Science Investigation of the Sun) θα μετρήσει τα πολύ ενεργητικά φορτισμένα σωματίδια (10 keV έως 100 MeV) στην κορώνα, βοηθώντας μας να κατανοήσουμε τις στεφανιαίες δομές.
  3. Για να συμπληρώσει αυτά τα πειράματα, το WISPR (Wide-field Imager for Solar PRobe) θα τραβήξει όμορφες εικόνες της ηλιακής κορώνας, του ηλιακού ανέμου, των κραδασμών, της εσωτερικής ηλιόσφαιρας και άλλων δομών για πρόσθετο περιβάλλον.
  4. Το πείραμα SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons) θα μετρήσει τις φυσικές ιδιότητες των ηλεκτρονίων, των πρωτονίων και των σωματιδίων άλφα στον ηλιακό άνεμο, όπως η αφθονία, η ταχύτητα, η πυκνότητα και η θερμοκρασία τους.
1) Πείραμα FIELDS. 2) Πείραμα IS☉IS. Συντελεστές: JHUAPL3) Οπτικά τηλεσκόπια WISPR. 4) Ένα φλιτζάνι Faraday, μέρος του πειράματος SWEAP. Συντελεστές: JHUAPL

Συνδυάζοντας αυτά τα κομμάτια πολύτιμων δεδομένων, αναμένεται να απαντηθούν πολλά βασικά μυστήρια σχετικά με τον Ήλιο. Κάποιοι από αυτούς είναι:

  • Προσδιορίστε τη δομή και τη δυναμική των μαγνητικών πεδίων στην κορώνα που προκαλούν ηλιακό άνεμο.
  • Εντοπίστε τη ροή ενέργειας που θερμαίνει την κορώνα και κατά συνέπεια απαντήστε γιατί είναι πολύ πιο ζεστή από την επιφάνεια του Ήλιου.
  • Δεδομένου ότι το διαστημικό σκάφος θα βρίσκεται στην περιοχή όπου μπορεί πραγματικά να δει τα σωματίδια του ηλιακού ανέμου να πηγαίνουν από υποηχητικές σε υπερηχητικές ταχύτητες, μπορεί να καθορίσει τους μηχανισμούς με τους οποίους τα σωματίδια του ηλιακού ανέμου αποκτούν υψηλές ενέργειες.

συμπέρασμα

Μερική απίστευτη επιστήμη μας περιμένει και μια που θα βοηθήσει επίσης στη διαμόρφωση του πολιτισμού μας με πιο ενημερωμένο τρόπο. Αυτά είναι τα παιδικά βήματα που πρέπει να λάβουμε για να γίνουμε αργά ένας πολιτισμός τύπου 1 και πολλά άλλα.

Επίσημο διακριτικό της NASA, Parker Solar Probe. Πίστωση: NASA / APL
Το καλύτερο μέρος για την αποστολή της NASA να αγγίξει τον Ήλιο είναι ότι πιθανότατα θα δημιουργήσει περισσότερες ερωτήσεις παρά απαντήσεις. Επιστήμη.

Τι περιμένεις? Προχωρήστε και εξερευνήστε την αποστολή!

Αρχικά δημοσιεύθηκε στο jatan.space