Der er gået 124 dage, siden Parker Solar Probe blev lanceret, og flere uger siden, den gjorde den nærmeste tilgang, som ethvert rumfartøj nogensinde har gjort til en stjerne. Nu får forskerne hænderne på dataene fra den tætte tilgang. Fire forskere på det nylige møde i American Geophysical Union i Washington, D.C., delte, hvad de håber, de kan lære af sonden. De håber, at data fra Parker Solar Probe vil hjælpe dem med at besvare årtier gamle spørgsmål om Solen, dens korona og solvinden.
Videnskabsfolk, der studerer solen, har forventet dette i lang tid, og ventingen har været det værd.
”Heliofysikere har ventet mere end 60 år på, at en mission som denne skal være mulig. De solmysterier, vi ønsker at løse, venter i koronaen. ” - Nicola Fox, direktør for Heliofysikafdelingen ved NASAs hovedkvarter.
Spændingen er rundt omkring PSP's første solmødefase. Fra 31. oktober til 11. november 2018 afsluttede Parker Solar Probe den første solopmøtningsfase, der kørte hurtigt gennem Solens ydre atmosfære - koronaen - og indsamlede hidtil usete data med fire suiter med banebrydende instrumenter. PSP kredser om solen 24 gange i 24 solcykelfase-faser. Under missionen vil sonden bruge 7 Venus-tyngdekraftsassistente flybys til trinvis at skrumpe sin bane rundt om Solen.
Hver solstødfase opstår, når sonden er inden for 0,25 AU for solen, og i disse tider vil videnskabelige instrumenter indsamle data. Sonden vil blive udsat for ekstrem varme og stråling i løbet af det tidsrum og kan ikke kommunikere. Først når den forlader hver fase, kan den sende sine data tilbage til Jorden for at heliofysikere kan overveje.
"Parker Solar Probe forsyner os med målingerne, der er afgørende for at forstå solfænomener, der har forvirret os i årtier." - Nour Raouafi, PSP-projektforsker, JHU / APL.
Den første solopmøtningsfase er afsluttet, og skønt missionen har meget arbejde endnu, delte Parker-forskere noget af, hvad de håber at lære af missionen ved American Geophysical Union i Washington DC.
Da PSP-missionen blev designet, ville forskere tage fat på tre vigtige spørgsmål vedrørende heliofysik:
- Hvordan opvarmes Solens ydre atmosfære, koronaen, til temperaturer omkring 300 gange højere end den synlige overflade nedenfor?
- Hvordan accelereres solvinden så hurtigt til de høje hastigheder, vi observerer?
- Hvordan raketer nogle af Solens mest energiske partikler væk fra Solen ved mere end halvdelen af lysets hastighed?
"Parker Solar Probe forsyner os med de målinger, der er afgørende for at forstå solfænomener, der har forvirret os i årtier," sagde Nour Raouafi, Parker Solar Probe-projektforsker ved Johns Hopkins University Applied Physics Lab i Laurel, Maryland. "For at lukke linket er der brug for lokal prøveudtagning af solcorona og den unge solvind, og Parker Solar Probe gør netop det."
Intet rumfartøj har nogensinde været så tæt på Solen som PSP har gjort, så videnskabsmænd ved ikke nøjagtigt, hvad de kan forvente af dataene. De ved, hvad de håber på at lære, men kan ikke være sikre.
”Vi ved ikke, hvad vi skal forvente så tæt på Solen, indtil vi får dataene, og vi vil sandsynligvis se nogle nye fænomener,” sagde Raouafi. "Parker er en efterforskningsmission - potentialet for nye opdagelser er enormt."
Rapporter fra PSP antyder, at den første videnskabsfase indfangede kvalitetsdata. Det skyldes delvist Venus 'fly-by, da sonden var i stand til at foretage nogle målinger af planeten og verificere, at instrumenterne fungerer. Nogle data fra videnskabsfase 1 er blevet downloadet, men heliofysikere bliver nødt til at vente med at få fat på det hele. På grund af udfordringerne i missionsprofilen vil nogle af videnskabsdataene fra dette møde først blive linket ned efter missionens andet solmøde i april 2019.
Parker Solar Probe er ikke det eneste rumfartøj, der studerer solen. Andet håndværk inkluderer SOHO (Solar Heliospheric Observatory), SDO (Solar Dynamics Observatory) og STEREO-A (Solar and Terrestrial Relations Observatory Ahead) rumfartøj. Men ingen af disse tre er kommet så tæt på Solen som PSP, selvom de gør deres egen vigtige videnskab.
"Parker Solar Probe skal til et område, vi aldrig har besøgt før," sagde Terry Kucera, en solfysiker ved NASA's Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "I mellemtiden kan vi på afstand observere solens korona, der driver det komplekse miljø omkring Parker Solar Probe."
Nedenstående gif viser faktiske data fra NASAs Solar and Terrestrial Relations Observatory Ahead (STEREO-A) rumfartøj sammen med placeringen af Parker Solar Probe, når det flyver gennem solens ydre atmosfære i sin første solmødefase i november 2018. Disse billeder giver nøglekontekst for forståelse af Parker Solar Probes observationer. (Billedkredit: NASA / STEREO)
Hvert rumfartøj, der studerer solen, giver en anden kontekst og synspunkt for, hvad de andre ser. PSP rejser til inden for 0,25 AU, mens STEREO kredser om solen omkring 1 AU. SDO'en befinder sig i en geosynkron jordbane, og SOHO er i en halo-bane omkring Sun-Earth LaGrange 1-punktet.
”STEREO-missionen handler om at observere heliosfæren fra forskellige steder, og Parker er en del af det - at foretage målinger fra et perspektiv, vi aldrig har haft før,” sagde Kucera.
Videnskab er trinvis, og forskere med PSP vil gerne påpege, at trinvis forbedring af modeller for, hvordan solen fungerer, er en del af PSP's job, selvom vi ikke får praktiske svar på vores spørgsmål.
Modeller er en god måde at teste teorier om solens underliggende fysik på. Ved at oprette en simulering, der er afhængig af en bestemt mekanisme til at forklare koronalopvarmning - for eksempel en bestemt form for plasmabølge kaldet en Alfvén-bølge - kan forskere kontrollere modellens forudsigelse mod faktiske data fra Parker Solar Probe for at se, om de stiller op. Hvis de gør det, betyder det, at den underliggende teori kan være, hvad der faktisk sker. Hvis de ikke gør det, er det tilbage til tegnebrættet.
”Vi har haft en stor succes med at forudsige strukturen af solcoronaen under samlede solformørkelser,” sagde Riley. "Parker Solar Probe vil levere hidtil uset målinger, som yderligere vil begrænse modellerne og den teori, der er integreret i dem."
PSP's rekordhurtige hastighed er afgørende for dens arbejde.
Solen roterer ca. en gang hver 27. dag, når vi ser den fra Jorden, og solkonstruktionerne, der driver meget af dens aktivitet, bevæger sig sammen med den. Det skaber et problem for forskere, fordi de ikke kan være sikre på, om den variation, de ser, er drevet af faktiske ændringer i regionen, der producerer aktiviteten - tidsmæssig variation - eller skyldes simpelthen modtagelse af solmateriale fra en ny kilde-region - rumlig variation . PSP's hastighed betyder, at det kan overskride dette problem.
Gifen nedenfor er fra en model, der viser, hvordan solvinden strømmer ud fra solen med perspektivet af Parker Solar Probes WISPR-instrument overlagt.
Kreditter: Predictive Science Inc.
På visse punkter rejser Parker Solar Probe hurtigt nok til næsten nøjagtigt at matche solens rotationshastighed, hvilket betyder, at Parker "svæver" over et område af solen i en kort periode. Forskere kan være sikre på, at ændringer i data i denne periode er forårsaget af faktiske ændringer i Solen snarere end Solens rotation.
Parker Solar Probe er en del af NASAs Living with a Star-program til at udforske aspekter af Sun-Earth-systemet, der direkte påvirker livet og samfundet.
- NASA Pressemeddelelse: Forberedelse til opdagelse med NASAs Parker Solar Probe
- NASA: AGU 2018 - Forventet data og videnskabelig opdagelse fra NASAs Parker Solar Probe
- NASA-pressemeddelelse: Parker Solar Probe rapporterer god status efter tæt soltilgang
- NASA Pressemeddelelse: Parker Solar Probe bryder rekorden, bliver det nærmeste rumfartøj til solen
- NASA: Parker Solar Probe
- NASA Living With a Star-programmet
