Når det kommer til at udforske vores solsystem, er der få missioner mere ambitiøse end dem, der søger at studere solen. Mens NASA og andre rumfartsbureauer har observeret solen i årtier, blev hovedparten af disse missioner udført i kredsløb omkring Jorden. Til dato var det nærmeste, som sonderne har kommet Solen Helios 1 og 2 sonder, der studerede solen i løbet af 1970'erne fra Mercurys bane ved perihelion.
NASA har til hensigt at ændre alt dette med Parker Solar Probe, den rumsonde, der for nylig blev lanceret fra Cape Canaveral, hvilket vil revolutionere vores forståelse af Solen ved at komme ind i den atmosfære (også kaldet corona). I løbet af de næste syv år vil sonden bruge Venus 'tyngdekraft til at udføre en række sejlbilleder, der gradvist vil bringe den tættere på Solen end enhver mission i rumfartens historie!
Rumfartøjet løftede klokken 03.31 EDT søndag den 12. august fra Space Launch Complex-37 ved Cape Canaveral Air Force Station på toppen af en United Launch Alliance Delta IV Heavy raket. Kl. 05.33 rapporterede manageren for missionsoperationer, at rumfartøjet var sundt og fungerer normalt. I løbet af den næste uge vil det begynde at implementere sine instrumenter som forberedelse til sin videnskabsopgave.
Når først Solens korona befinder sig, vil Parker Solar Probe anvende en avanceret pakke instrumenter til at revolutionere vores forståelse af Solens atmosfære og solvindens oprindelse og udvikling. Disse og andre fund gør det muligt for forskere og astronomer at forbedre deres evne til at forudsige hændelser i rumvejr (som f.eks. Solfluer), som kan forårsage skade på astronauter og kredsløb, forstyrre radiokommunikation og skade strømnet.
Som Thomas Zurbuchen, den associerede administrator af NASA's Science Mission Directorate, sagde i en nylig pressemeddelelse fra NASA:
”Denne mission markerer virkelig menneskehedens første besøg i en stjerne, der har konsekvenser ikke kun her på Jorden, men hvordan vi bedre forstår vores univers. Vi har opnået noget for tiår siden, der kun levede inden for science fiction. ”
Parker Probes-missionen kommer bestemt med sin del af udfordringer. Ud over den utrolige varme, den bliver nødt til at udholde, er der også udfordringen med blot at komme dertil. Dette skyldes Jordens orbitalhastighed, der bevæger sig rundt om solen med en hastighed på 30 km / s (18,64 mps) - eller ca. 108.000 km / t (67.000 mph). At annullere denne hastighed og rejse mod solen ville tage 55 gange så meget energi, som det ville for et håndværk at rejse til Mars.
For at tackle denne udfordring er Parker Probe blevet lanceret af en meget kraftig raket - ULA Delta IV, som er i stand til at generere 9.700 kN skyvekraft. Derudover vil den være afhængig af en række tyngdekraftsassister (også kaldet gravitationsklynger) med Venus. Disse vil bestå af sonden, der fører svævebølger fra Solen, hvorefter de cirkler rundt om Venus for at få et løft i hastigheden fra styrken fra planetens tyngdekraft, og derefter kaster sig rundt om Solen.
I løbet af sin syv-årige mission vil sonden udføre syv tyngdekraftsassister med Venus og vil foretage 24 passager af solen og gradvist stramme sin bane i processen. Til sidst vil den nå en afstand på ca. 6 millioner km (3,8 millioner mi) fra Solen og flyve gennem dets atmosfære (alias corona) og faktisk komme mere end syv gange tættere end noget rumfartøj i historien. Derudover kører sonden i hastigheder på ca. 692.000 km / t (430.000 km / h), hvilket sætter rekorden for det hurtigste bevægende rumfartøj i historien.
I løbet af den første uge af sin rejse vil rumfartøjet indsætte sin højtforstærkende antenne og magnetometerbom, som huser de tre instrumenter, det vil bruge til at studere Solens magnetfelt. Det vil også udføre den første af en todelt udrulning af dens fem elektriske feltantenner (også kendt som FIELDS instrumentpakken), som måler egenskaberne ved solvind og hjælper med at skabe et tredimensionelt billede af solens elektriske felter.
Andre instrumenter ombord på rumfartøjet inkluderer Wide-Field Imager for Parker Solar Probe (WISPR), rumfartøjets eneste billeddannelsesinstrument. Dette instrument vil tage billeder af den store skala fra korona og solvind inden rumfartøjet flyver gennem det, og fanger sådanne fænomener som koronal masseudsprøjtning (CME), jetfly og andre ejecta fra solen.
Der er også undersøgelsesinstrumentet Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP), der består af to andre instrumenter - Solar Probe Cup (SPC) og Solar Probe Analyzers (SPAN). Disse tæller de mest rigelige partikler i solvinden - elektroner, protoner og heliumioner - og måler deres hastighed, densitet, temperatur og andre egenskaber for at forbedre vores forståelse af solvind og koronal plasma.
Så er der den integrerede videnskabsundersøgelse af solen (ISOIS), der er afhængig af EPI-Lo og EPI-Hi-instrumenterne - Energetic Particle Instruments (EPI). Ved hjælp af disse to instrumenter vil ISOIS måle elektroner, protoner og ioner over en lang række energier for at få en bedre forståelse af, hvor disse partikler kommer fra, hvordan de blev accelereret og hvordan de bevæger sig gennem solsystemet.
Ud over at være det første rumfartøj til at udforske Solens korona, er Parker Solar Probe det første rumfartøj opkaldt efter en levende videnskabsmand - Eugene Parker, fysikeren, der først teoretiserede eksistensen af solvinden i 1958. Som Nicola Fox, sondens projektforsker ved JHUAPL, angav:
”At udforske solens korona med et rumfartøj har været en af de sværeste udfordringer for rumforskning. Vi er endelig i stand til at besvare spørgsmål om korona og solvind, der blev rejst af Gene Parker i 1958 - ved hjælp af et rumfartøj, der bærer hans navn - og jeg kan ikke vente med at finde ud af, hvilke opdagelser vi gør. Videnskaben vil være bemærkelsesværdig. ”
Dr. Parker var klar til at være vidne til den tidlige morgen lancering af rumfartøjet. Foruden sin avancerede række videnskabelige instrumenter bærer sonden også en plak, der dedikerer missionen til Parker. Denne plak, der blev vedhæftet i maj, indeholder et citat fra den berømte fysiker - ”Lad os se hvad der ligger foran” - og et hukommelseskort, der indeholder mere end 1,1 millioner navne indsendt af offentligheden til at rejse med rumfartøjet til Solen.
Instrumenttestning begynder i begyndelsen af september og varer cirka fire uger, hvorefter Parker Solar Probe kan begynde videnskabelige operationer. Den 28. september gennemfører den sin første flyby af Venus og udfører sin første tyngdekraftassistent med planeten i begyndelsen af oktober. Dette vil få rumfartøjet til at antage en 180-dages bane om solen, hvilket bringer det til en afstand på ca. 24 millioner km (15 millioner mi).
I sidste ende vil Parker Solar Probe forsøge at besvare flere langvarige mysterier om Solen. For eksempel, hvorfor er solens korona 300 gange varmere end solens overflade, hvad der driver den supersoniske solvind, der gennemsyrer hele solsystemet, og hvad accelererer solenergi-partikler - som kan nå hastigheder på op til halve lysets hastighed - væk fra solen?
I 60 år har forskere funderet over disse spørgsmål, men var ikke i stand til at besvare dem, da intet rumfartøj var i stand til at trænge ind i Solens korona. Takket være fremskridt inden for termoteknik er Parker Solar Probe det første rumfartøj, der vil være i stand til at "røre" solens ansigt og afsløre dens hemmeligheder. I december sender fartøjet sine første videnskabelige observationer tilbage til Jorden.
Som Andy Driesman, projektleder for Parker Probe-missionen ved Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL), udtrykte:
”Dagens lancering var kulminationen på seks årtiers videnskabelig undersøgelse og millioner af timers indsats. Nu fungerer Parker Solar Probe normalt og på vej til at starte en syv-årig mission for ekstrem videnskab. ”
At forstå solens dynamik er iboende for at forstå solsystemets historie og selve livets opkomst. Men indtil nu har ingen mission været i stand til at komme tæt på Solen til at tackle dens største mysterier. Da Parker Solar Probes mission er afsluttet, forventer forskere at have lært en hel del om de fænomener, der kan give anledning til liv og forstyrre det!
