Vores forståelse af fjerne stjerner er steget dramatisk i de seneste årtier. Takket være forbedrede instrumenter er videnskabsmænd i stand til at se længere og klarere og dermed lære mere om stjernesystemer og planeterne, der kredser omkring dem (også kaldet ekstrasolplaneter). Desværre vil det tage nogen tid, før vi udvikler den nødvendige teknologi til at udforske disse stjerner på tæt hold.
Men i mellemtiden udvikler NASA og ESA missioner, der giver os mulighed for at udforske vores egen sol som aldrig før. Disse missioner, NASAs Parker Solar Probe og ESA's (Det europæiske rumfartsagentur) Solar Orbiter, vil udforske tættere på Solen end nogen tidligere mission. Dermed håber man, at de vil løse årtier gamle spørgsmål om Solens indre arbejde.
Disse missioner - som lanceres i henholdsvis 2018 og 2020 - vil også have betydelige konsekvenser for livet her på Jorden. Sollys er ikke kun vigtigt for livet, som vi kender det, solbrændinger kan udgøre en stor fare for teknologi, som menneskeheden bliver mere og mere afhængig af. Dette inkluderer radiokommunikation, satellitter, strømnet og menneskelig rumfart.
Og i de kommende årtier forventes Low-Earth Orbit (LEO) at blive mere og mere overfyldt, når kommercielle rumstationer og endda rumsturisme bliver en realitet. Ved at forbedre vores forståelse af de processer, der driver solens blusser, vil vi derfor være i stand til bedre at forudsige, hvornår de vil forekomme, og hvordan de vil påvirke Jorden, rumfartøjer og infrastruktur i LEO.
Som Chris St. Cyr, Solar Orbiter-projektforsker ved NASA's Goddard Space Flight Center, forklarede i en nylig pressemeddelelse fra NASA:
”Vores mål er at forstå, hvordan solen fungerer, og hvordan den påvirker rummiljøet til det forudsigelige punkt. Dette er virkelig en nysgerrighedsdrevet videnskab. ”
Begge missioner vil fokusere på Solens dynamiske ydre atmosfære, også kendt som koronaen. På nuværende tidspunkt er meget af opførslen i dette lag af solen uforudsigelig og ikke godt forstået. For eksempel er der det såkaldte "koronale opvarmningsproblem", hvor solens korona er så meget varmere end soloverfladen. Så er der spørgsmålet om, hvad der driver den konstante udstrømning af solmateriale (aka solvind) til så høje hastigheder.
Som Eric Christian, en forsker på Parker Solar Probe-missionen på NASA Goddard, forklarede:
“Parker Solar Probe og Solar Orbiter anvender forskellige former for teknologi, men - som missioner - vil de være komplementære. De vil tage billeder af Solens korona på samme tid, og de vil se nogle af de samme strukturer - hvad der sker ved solens poler, og hvordan de samme strukturer ser ud ved ækvator. ”
For sin mission vil Parker Solar Probe komme tættere på solen end noget rumfartøj i historien - så tæt som 6 millioner km (3,8 millioner mi) fra overfladen. Dette vil erstatte den tidligere rekord på 43.432 millioner km (~ 27 millioner mi), som blev oprettet af Helios B-sonden i 1976. Fra denne position vil Parker Solar Probe bruge sine fire suiter med videnskabelige instrumenter til at forestille solvinden og studere solens magnetiske felter, plasma og energiske partikler.
Dermed vil sonden hjælpe med at afklare den ægte anatomi af Solens ydre atmosfære, hvilket vil hjælpe os med at forstå, hvorfor koronaen er varmere end Solens overflade. Selvom temperaturerne i koronaen kan nå så høje som et par millioner grader, oplever soloverfladen (alias fotosphere) temperaturer på omkring 5538 ° C (10.000 ° F).
I mellemtiden vil Solar Orbiter komme i en afstand af ca. 42 millioner km (26 millioner mi) fra Solen og antage en stærkt vippet bane, der kan give de første nogensinde direkte billeder af Solens poler. Dette er et andet område i solen, som forskere endnu ikke forstår særlig godt, og studiet af det kunne give værdifulde spor til, hvad der driver Solens konstante aktivitet og udbrud.
Begge missioner vil også studere solvind, som er solens mest gennemgribende indflydelse på solsystemet. Denne damp af magnetiseret gas fylder det indre solsystem og interagerer med magnetfelter, atmosfærer og endda planets overflader. Her på Jorden er det, hvad der er ansvarlig for Aurora Borealis og Australis, og kan også til tider spille kaos med satellitter og elektriske systemer.
Tidligere missioner har ført forskere til at tro, at koronaen bidrager til processen, der accelererer solvinden til så høje hastigheder. Når disse ladede partikler forlader solen og passerer gennem koronaen, tredobles deres hastighed effektivt. På det tidspunkt, hvor solvinden når rumfartøjet, der er ansvarlig for at måle det - 148 millioner km (92 millioner mi) fra solen - har det god tid til at blande sig med andre partikler fra rummet og miste nogle af de definerende træk.
Ved at være parkeret så tæt på solen, vil Parker Solar Probe kunne måle solvinden ligesom den danner og forlader koronaen, hvilket giver de mest nøjagtige målinger af solvind, der nogensinde er registreret. Fra sit perspektiv over Solens poler vil Solar Orbiter komplementere Parker Solar Probes undersøgelse af solvinden ved at se, hvordan solvindens struktur og opførsel varierer på forskellige breddegrader.
Denne unikke bane giver også Solar Orbiter mulighed for at studere Solens magnetiske felter, da nogle af Solens mest interessante magnetiske aktivitet er koncentreret ved polerne. Dette magnetiske felt er vidtgående på grund af solvind, der når udad for at skabe en magnetisk boble kendt som heliosfæren. Inden i heliosfæren har solvind en dyb virkning på planetariske atmosfærer, og dens tilstedeværelse beskytter de indre planeter mod galaktisk stråling.
På trods af dette er det stadig ikke helt klart, hvordan solens magnetiske felt genereres eller struktureres dybt inde i solen. Men i betragtning af sin position vil Solar Orbiter være i stand til at studere fænomener, der kan føre til en bedre forståelse af, hvordan solens magnetiske felt genereres. Disse inkluderer solbrændinger og udsprøjtning af koronal masse, som skyldes variabilitet forårsaget af magnetfelterne omkring polerne.
På denne måde er Parker Solar Probe og Solar Orbiter gratis missioner, hvor vi studerer Solen fra forskellige udsigtspunkter for at hjælpe med at forbedre vores viden om Solen og heliosfæren. I processen vil de levere værdifulde data, der kan hjælpe forskere med at tackle mangeårige spørgsmål om vores sol. Dette kan hjælpe med at udvide vores viden om andre stjernesystemer og måske endda besvare spørgsmål om livets oprindelse.
Som Adam Szabo, en mission videnskabsmand for Parker Solar Probe ved NASA Goddard, forklarede:
”Der er spørgsmål, der har buget os i lang tid. Vi prøver at dechiffrere, hvad der sker i nærheden af Solen, og den åbenlyse løsning er bare at gå dertil. Vi kan ikke vente - ikke kun mig, men hele samfundet. ”
I tid og med udviklingen af de nødvendige avancerede materialer kan vi endda muligvis sende sonder i solen. Men indtil den tid repræsenterer disse missioner den mest ambitiøse og dristige indsats for at studere Solen indtil videre. Som med mange andre dristige initiativer til at studere vores solsystem, kan deres ankomst ikke komme snart nok!
