 |  |
Na lanski predbožični večer je ameriška NASA dosegla mejnik, ki se je še nedavno zdel nedosegljiv. Njena misija Parker Solar Probe (PSP) se je z osupljivo hitrostjo skoraj 700.000 kilometrov na uro, kar je enako 0,064 % svetlobne hitrosti, praktično dotaknila Sonca. S tem je sonda postala najhitrejše umetno telo v zgodovini. Hkrati se je naši zvezdi približala na zgolj 6,1 milijona kilometrov, kar pomeni, da se je potopila globoko v Sončevo korono, kjer temperature dosegajo peklenskih 2 milijona Kelvinov. Razdalja, ki je PSP ločila od Sončevega površja, predstavlja le 4 % razdalje med Zemljo in Soncem.
Gre za prelomni dosežek, ki bo za vedno zaznamoval znanost. Ker se Sonce trenutno nahaja v maksimumu 25. cikla svoje aktivnosti, je sonda PSP lahko med preletom izvajala znanstvene meritve, ki bodo spremenile naše razumevanje naše zvezde in pojavov na njej. Za ta uspeh je bilo potrebnih šest let in sedem bližnjih srečanj z Venero, a celotna zgodba ima mnogo daljšo brado — od idejne zasnove do izstrelitve misije PSP je namreč minilo kar šest desetletij.
Umetnikova upodobitev sonde PSP v bližini Sonca. Vir: NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben.
Zgodovina misije PSP
Ideja za misijo, ki bi proučevala Sonce in njegovo okolico iz neposredne bližine, se je prvič pojavila leta 1958 v poročilu skupine Fields and Particles Group Znanstvenega odbora za vesolje ameriške Nacionalne akademije znanosti. Ta skupina je bila ustanovljena z namenom raziskovanja magnetnih polj, delcev in energetskih procesov v vesolju. Poročilo je predlagalo več revolucionarnih vesoljskih misij, vključno z misijo, ki bi Soncu približala sondo na razdaljo manjšo od polmera Merkurjeve tirnice, kjer bi lahko izvajala meritve lastnosti delcev in magnetnih polj v Sončevi bližini.
Projekt je za nekaj časa zamrl zaradi predvidenih previsokih stroškov. Razvoj in izstrelitev misije sta zahtevala napredne tehnologije, ki so bile takrat še v povojih. Ocenjeni stroški so znašali več milijard (takratnih) dolarjev, predvsem zaradi zahtev po razvoju novih materialov za toplotni ščit, izboljšane avtonomije sonde ter zagotavljanja komunikacij na velikih razdaljah.
Izstrelitev misije PSP leta 2018. Vir: Wikipedija.
Konec 90. let prejšnjega stoletja je NASA razvila koncept cenovno dostopnejše misije, imenovane Solar Probe, po letu 2010 pa še Solar Probe Plus. Maja 2017 je bila misija preimenovana v Parker Solar Probe v čast astrofiziku Eugenu Newmanu Parkerju, ki je leta 1958 prvi objavil teorijo o obstoju Sončevega vetra.
Ob izstrelitvi 12. avgusta 2018 je misija poleg znanstvenih instrumentov proti Soncu ponesla tudi Parkerjeve fotografije in kopijo njegovega članka, v katerem je legendarni znanstvenik matematično utemeljil obstoj Sončevega vetra ter napovedal njegove lastnosti. S to simbolično gesto je NASA počastila izjemen prispevek Parkerja k znanosti in hkrati poudarja pomen njegovih raziskav, ki so postavile temelje sodobnemu razumevanju Sončeve aktivnosti in vesoljskega vremena.
Že 29. oktobra istega leta se je sonda PSP Soncu približala na 42,73 milijona kilometrov in s tem podrla rekord, ki ga je leta 1976 postavila sonda Helios 2. PSP je tako že s svojim prvim potovanjem začrtala novo obdobje raziskovanja Sonca in njegovih skrivnosti.
Tirnica
Od izstrelitve do danes je misija Parker Solar Probe Sonce obkrožila dvaindvajsetkrat, pri čemer je svojo tirnico spremenila sedemkrat, vsakič s pomočjo Venere. Ob teh preletih je PSP s pomočjo planetovega gravitacijskega privlaka zniževala svojo hitrost glede na Sonce, kar ji je omogočilo postopno približevanje naši zvezdi. Od decembra lani PSP kroži okoli Sonca po močno raztegnjeni tirnici pri čemer se Soncu približa na vsega 6 milijonov kilometrov, kar ustreza 8,5 Sončevim polmerom.
Oddaljenost misije PSP od Sonca (modra krivulja) ter njena hitrost (oran’na krivulja) od leta 2018 do konca misije leta 2025. Vir: Wikipedija.
Znanstveniki načrtujejo še dve bližnji srečanji s Soncem, predvideni za marec in junij letos. Po juniju bo PSP nadaljevala pot po trenutni tirnici ter izvajala meritve, dokler ji ne zmanjka goriva. Ker ne bo več sposobna popravkov tirnice in svoje orientacije glede na Sonce sčasoma ne bo več zmožna pošiljanja podatkov. PSP bo najverjetneje zgorela, medtem ko bo njen toplotni ščit lahko še milijone let nadaljeval svojo pot okoli Sonca.
Problematični vročina in oddaljenost
24. decembra lani se je PSP nahajala kar 24,6-krat bližje Soncu kot Zemlja, kar pomeni kar 600-krat več Sončeve svetlobe. To je bil seveda svojevrsten izziv za NASO. Da bi zaščitili sondine dragocene ter izjemno občutljive inštrumente, so inženirji izdelali poseben toplotni ščit. Gre za šestkotno strukturo, ki mora biti ves čas obrnjena proti Soncu. Premer ščita znaša 2,3 metra, njegova debelina pa 11,4 cm. Narejen je iz posebnih materialov, ki se lahko segrejejo na kar 1370 stopinj Celzija, hkrati pa se znanstveni inštrumenti nahajajo v senci ščita, pri prijetnih 29 stopinj Celzija. Brez ščita bi se inštrumenti pokvarili v le nekaj desetinkah sekunde.
Primerjava navideznih velikost Sonca z razdalje 6,1 milijona kilometrov (levo) in z Zemlje (desno). Vir: Wikipedija.
Glede na ogromno razdaljo, radijski signali z Zemlje rabijo kar osem minut, da dosežejo sondo. Tako je PSP dejansko zelo avtonomna misija, ki je sposobna sama prepoznati določene potencijalno nevarne situacije in se nanje primerno odzvati. Nekateri NASINI strokovnjaki so misijo oklicali za najbolj avtonomno plovilo, ki smo ga kadar koli izstrelili v vesolje.
Bližnja srečanja misije s Soncem pa imajo še eno zanimivo posledico. PSP ima namreč dva sistema za proizvodnjo električne energije, ki omogočata njeno delovanje. Primarne solarne celice se na razdaljah, ki so krajše od 0,25 astronomske enote, “skrijejo” v senco toplotnega ščita, sondi pa energijo dovajajo veliko manjše sekundarne celice, ki jih ves čas hladi posebna tekočina.
Znanstveni dosežki ter nepričakovana odkritja
Znanstveniki so v misijo Parker Solar Probe položili velike upe, saj naj bi s pomočjo njenih podatkov razvozlali nekatere najstarejše uganke o Soncu. PSP zbira podatke v Sončevi koroni, ki omogočajo preučevanje fizikalnih lastnosti snovi v njej. Astronomi s temi podatki analizirajo strukturo in dinamiko koronarnega magnetnega polja ter skušajo razumeti procese, odgovorne za visoko temperaturo Sončeve korone, pospeševanje Sončevega vetra in delcev visokih energij.
Do prvega preboja je prišlo 6. novembra 2018, ko so znanstveniki v podatkih PSP zaznali tako imenovane magnetne preobrate — nenadne spremembe sončevega magnetnega polja, ki jih Sončev veter raznaša po medplanetarnem prostoru.
Decembra 2019 so astronomi poročali o odkritju kratkoživih a zelo intenzivnih fluktuacijah Sončevega magnetnega polja, za katere se je izkazalo, da so tako imenovani Alfvenovi valovi. Ti valovi so ključnega pomena za razumevanje mehanizmov, ki grejejo Sončevo korono.
Pozneje je PSP odkril območje ki se razteza 5,6 milijona kilometrov od Sonca, kjer, za razliko od preostalega Osončja, ne obstaja kozmični prah, saj ga sevanje s Sonca enostavno uniči.
Posnetek Sončeve korone (na levi), Rimske ceste ter šestih planetov Osončja, ki jo je posnel WISPR 7. junija 2020. Vir: Wikipedija.
PSP je prinesla tudi nepričakovana odkritja. Med tretjim preletom Venere 11. julija 2020 so znanstveniki s kamero WISPR merili hitrost oblakov, ki prekrivajo planetovo površje. Toda WISPR jih je prijetno presenetil, saj mu je uspelo posneti del površja pod oblaki. Posnetki iz leta 2020 in 2021 so razkrili, da vroča Venerina površina šibko seva v bližnji infrardeči in rdeči svetlobi, kar je omogočilo prepoznavanje geoloških tvorb, kot so gorske verige, ravnice in planote. Znanstveniki se nadejajo, da bodo WISPRjevii posnetki krazkrili informacije o geologiji, mineralogiji in razvoju Venere. Na posnetkih PSP so znanstveniki odkrili tudi 20 prej neznanih kometov, večinoma iz družine Kreutz, ki jih uvrščamo med bližusončeve komete.
Venera posneta leta 2020. Vir: NASA/Johns Hopkins APL/Naval Research Laboratory/Guillermo Stenborg and Brendan Gallagher.
Parker Solar Probe še naprej premika meje raziskovanja, razkriva skrivnosti Sonca in spreminja naše razumevanje njegovega vpliva na Osončje. Vsak njen drzen potop v Sončevo korono prinaša prelomna odkritja, ki navdihujejo in utirajo pot prihodnjim raziskavam Sonca. S tem je PSP simbol človeške iznajdljivosti in naše želje po odkrivanju neznanega.
soncniblog.com 