Wystartowała Solar Orbiter, która odkryje sekrety Słońca

Reklama

czw., 09/10/2020 - 10:26 -- MagdalenaL

Sonda Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) wystartowała z przylądka Carnaval o 5:03, w około dwa lata dotrze do orbity w optymalne miejsce, by z bliska obserwować i fotografować naszą gwiazdę oraz uzyskać cenne dane, które pozwolą zrozumieć jak działają wiatr słoneczny i erupcje. 

Solar Orbiter leci w stronę Słońca, by pokazać je nam w nowej odsłonie i ujawnić jego sekrety, np. jak przemieszczają się ogniste prądy, które wydobywają się z tego potężnego pieca. Sonda Europejskiej Agencji Kosmicznej wystartowała z przylądka Carnaval o 5:03 czasu włoskiego na czele rakiety Atlas V należącej do United Launch Alliance (Ula). Rakieta ta nadała sondzie wystarczającej prędkości do rozpoczęcia podróży w kierunku centrum Układu Słonecznego. Potrzebne są mniej więcej dwa lata, by dotarła do ustalonego miejsca na orbicie, z którego będzie obserwowała Słońce i mierzyła „in-situ”, zanurzona w plazmę wiatrową i erupcje słoneczne, wszystko, co dzieje się dookoła. Wszystko po to, by poznać tę gigantyczną maszynę jako laboratorium fizyki jądrowej i  plazmy, które nas grzeje, odżywia, ale może też być okrutne i szkodliwe dla naszej cywilizacji technologicznej. 

Dźwięk „bip”: „Tu na górze wszystko dobrze.”

Rakieta przecięła nocne niebo nad Florydą, a po kilku minutach była widoczna również z Karaibów. Natychmiast umieściła ładunek na „parkingu” na orbicie okołoziemskiej. Po około 50 minutach ładunek, czyli „naga” sonda odłączyła się od rakiety na wysokości około 240 kilometrów, po ostatnim „burn”, zapłonie rakiety, który dał sondzie finalny bodziec ku ucieczce grawitacji ziemskiej i rozpoczęciu podróży. W tym momencie zadanie Ula, która zapewnić miała rozpęd, się skończyło. Dowództwo operacją przeszło w ręce centrum ESA w Darmstadt (ESOC - Europejskie Centrum Operacji Kosmicznych) w Niemczech, gdzie Włoch, Andrea Accomazzo i jego zespół ze sterowni potwierdzili sygnał „bip”. 

To był najważniejszy moment: sygnał, że wszystko poszło dobrze, a Solar Orbiter aktywnie działa. Atmosferę można było kroić nożem, ale dźwięk dotarł punktualnie. Towarzyszyły mu oklaski oraz oświadczenie Accomazza: „Signal acquisition confirmed. Great news!”. Jeszcze kilka minut oczekiwania w napięciu, by pojawiło się kolejne potwierdzenie, tym razem dotyczące otwarcia się paneli słonecznych. To był moment, by naprawdę móc zacząć świętować. Solar Orbiter rozpoczął podróż w stronę Słońca.

Jak Ikar, nigdy nie byliśmy tak blisko

Już od kilku lat inna sonda szpieguje Słońce i przemierza jego płomienie z odległości, na jaką Solar Orbiter nigdy się nie zbliży. Mowa tu o sondzie słonecznej Parker, należącej do NASA, która już zaczęła przekazywać nam cenne informacje. Ona jednak nigdy nie zwróci swojego obiektywu stronę gwiazdy, zrobi to natomiast Solar Orbiter, dzięki wspólnym wysiłkom amerykańskim i europejskim (amerykańska agencja kosmiczna bierze udział  w misji Esa), by dołożyć kolejne elementy do tej skomplikowanej układanki. 

Za dwa lata aparaty Solar Orbitera zaczną fotografować Słońce z tak bliska, jak nigdy wcześniej. 0,28 jednostek astronomicznych, 42 miliony kilometrów, mniej niż jedna trzecia odległości Ziemi od Słońca, bliżej niż znajduje się Mercury. 

Podróż

Potrzeba dwóch lat, by udało się dostosować optymalną orbitę, która zapewni jeden obrót co 168dni. Dwa lata wędrówki po Układzie Słonecznym, w którym Solar Orbiter wiele razy napotka Ziemię i kilka razy też Wenus. Za każdym razem otrzyma od nich „pchnięcie”, pomoc grawitacyjną, co pozwoli na dużą oszczędność paliwa. Następnie wejdzie w „rezonans orbitalny” z planetą. Oznacza to, że będą się regularnie spotykać, co pozwoli na wzrost kąta nachylenia orbity do 34 stopni. Ucieknie więc z płaszczyzny grawitacji planet (ekliptyki), by pochylić się i obejrzeć bieguny Słońca za każdym razem, gdy będzie je mijać z bliska. Nigdy wcześniej nie było takiej próby. 

Cele naukowe

Słońce obserwujemy już od stuleci za pomocą urządzeń naukowych, które w ubiegłym wieku stały się coraz bardziej wyrafinowane. Wciąż jednak brakuje wielu elementów tej układanki, np. na temat fizyki rządzącej koroną Słońca, gdzie wiatr słoneczny przyspiesza, a temperatura osiąga miliony stopni, setki razy więcej niż powierzchnia samego Słońca. Jego pole magnetyczne, odpowiedzialne za najgwałtowniejsze zjawiska, wyzwala rozbłyski słoneczne i gwałtowne erupcje, które mogą niszczyć satelity znajdujące się na orbicie oraz stanowić zagrożenie dla astronautów. Również z tego powodu powstała nowa perspektywa, która proponuje nachylenie orbity Orbitera, by ten ominął regiony polarne, gdzie linie pola magnetycznego stają się gęstsze. Pozwoli to na zebranie cennych i niepublikowanych dotychczas danych. W drugiej części misji, po prawie ośmiu latach, Solar Orbiter osiągnie nachylenie 34 stopni w stosunku do równika słonecznego.

Kolejną szczególną charakterystyką jego orbity, uwidaczniającą się co 5 miesięcy, będzie latanie przez kilka tygodni nad tą samą strefą Słońca, w taki sam sposób, w jaki satelita geostacjonarny jest zawieszony nad tym samym punktem nad Ziemią. 

Stamtąd będzie mógł obserwować, jak plamy słoneczne i inne zjawiska ewoluują w czasie. Przede wszystkim moment najintensywniejszej aktywności naszej gwiazdy, kiedy to jej powierzchnia zostaje „zabrudzona” plamami słonecznymi, obszarami, w których powstają najsilniejsze erupcje. To wszystko, razem z pomiarami „kolegi” Parkera, sondy słonecznej NASA, dostarczy kluczowych elementów, które pozwolą na interpretację, a w przyszłości na przewidywanie „pogody kosmicznej.” 

Wkład włoski

Na pokładzie jest dziesięć urządzeń badawczych, które obserwują współpracę instytutów badawczych i przemysłu 17 krajów Europy oraz Stanów Zjednoczonych. Cztery przyrządy „in-situ”, które bezpośrednio mierzą otoczenie sondy. Cząsteczki, plazma, pole magnetyczne, fale radiowe i wiatr słoneczny. Pozostałe sześć zajmuje się badaniami „na odległość”, szpiegując Słońce z oddali. Wśród nich znajduje się Metis, specjalny aparat, który tworzy przenośne zaćmienie Słońca, by zasłonić światło i zbyt dużą energię wydobywającą się z tarczy słonecznej, a dzięki temu móc analizować samą koronę Słońca, której blask jest milion razy słabszy. Jest to strefa o największych turbulencjach, skąd wyzwala się i przyspiesza wiatr słoneczny, kluczowy do połączenia słonecznych zjawisk atmosferycznych z ich ewolucją w heliosferze, w tej cząsteczkowej bańce, napompowanej tym samym wiatrem, w której zanurzony jest cały Układ Słoneczny.

Największym włoskim wkładem w misję jest koronograf Metis, sfinansowany przez Włoską Agencję Kosmiczną, zaprojektowany przez Narodowy Instytut Astrofizyki oraz Narodowy Ośrodek Badawczy we współpracy z dużą grupą naukowców pracujących na Uniwersytetach we Florencji, Genui, Padwie, Urbino i Turynie, którzy to zbiorą i przeanalizują zebrane dane pod nadzorem INAF (Narodowego Instytutu Astrofizyki). Budowa została powierzona OHB Italia (Mediolan) i Thales-Alenia Space Italy (Turyn) z udziałem detektorów od Max Planck Institute (Niemcy) oraz luster od Akademii Nauk z Republiki Czeskiej.

Jednym z głównych urządzeń do obserwacji „in-situ” jest SWA (Solar Wind Analyser): cztery sensory dedykowane obserwacjom właściwości plazmy wiatru słonecznego. To jeden z głównych celów naukowych całej misji, odnaleźć związek między szybkimi zmianami widzianymi z daleka u podstawy atmosfery Słońca, jak również zmierzyć parametry wiatru słonecznego „in situ”. Włochy przyczyniły się do powstania urządzenia przez dostawę Dpu (Data processing unit – ang. jednostka przetwarzania danych), czyli serca i mózgu Swa, utworzonego przez tymczasowo połączone firmy, których przedstawicielem jest Techno System Developments, a zleceniodawcami są Sitael, Leonardo i Planetek. Kolejnym włoskim wkładem w wyposażenie Solar Orbitera jest rozwój oprogramowania dla Stixa, pokładowego teleskopu kosmicznego, który ujawnia emisję promieniowania X w rozbłyskach słonecznych. 

Inne urządzenia

Aby wyczuć co dzieje się naokoło siebie, Solar Orbiter posiada narzędzie in-situ, a ponadto został wyposażony w detektor cząsteczek energii (Energetic particle detector, Epd), detektor pola magnetycznego (Mag) do obserwacji jego interakcji z otaczającą go przestrzenią i ewolucji podczas cyklu słonecznego oraz detektor fal radiowych i plazmowych (Rpw).

Z daleka natomiast pakiet narzędzi składa się z aparatu Extreme ultraviolet imager (Eui), by zobaczyć emisję UV atmosfery słonecznej; Polarimetric and helioseismic imager, który dokona pomiarów całej płyty w wysokiej rozdzielczości, by odwzorować wektory pola magnetycznego w fotosferze, jak również przeanalizuje słoneczną „sejsmikę” na obszarach konwekcyjnych. SoloHI: aparat, który uwieczni przepływ cząsteczek wiatru słonecznego, jego turbulencje, a także najsilniejsze erupcje. Coronal mass ejections (Cme), Spectral Imaging of the Coronal Environment (Spice), spektroskopowe obrazy ultrafioletowe do scharakteryzowania plazmy korony.

Również „busola”, której Solar Orbiter używa, by zorientować się w przestrzeni, jest Made in Italy, zbudowana przez firmę Leonardo w zakładach w Campi Bisenzio (okolice Florencji). Jest to dobrze działające urządzenie, wykorzystywane już w innych misjach, które pomoże sondzie utrzymać się na odpowiedniej orbicie dzięki systemom kontroli układu gwiazd (AA-STR): używają map nieba i porównują ją ze światłem gwiazd, jako wskazówką. 

Autor: 
Tłumaczenie: Klaudia Obracaj
Dział: 

Reklama