science >> Wetenschap >  >> Astronomie

ESA's Proba-3 zal kunstmatige zonsverduisteringen creëren

Vanwege de gezamenlijke lancering in 2020, de twee satellieten waaruit Proba-3 bestaat, zullen in precieze formatie vliegen om een ​​externe coronagraaf in de ruimte te vormen, één satelliet verduistert de zon om de tweede in staat te stellen de anders onzichtbare zonnecorona te bestuderen. Krediet:ESA

Astrofysici kijken samen met toeristen naar de totale zonsverduistering van maandag in Noord-Amerika, maar, in het komende decennium, ze zullen eclipsen bekijken die uren duren in plaats van een paar minuten - dankzij een baanbrekende ESA-ruimtemissie.

Gericht op lancering eind 2020, Proba-3 is niet één maar twee kleine satellieten op meterschaal, in de rij staan ​​om een ​​precieze schaduw over de ruimte te werpen om de zonneschijf zes uur per keer te blokkeren, en onderzoekers een blijvend zicht geven op de directe omgeving van de zon.

Totale verduisteringen vinden plaats dankzij een opmerkelijk kosmisch toeval:de maan van de aarde is ongeveer 400 keer kleiner dan onze moederster, dat is ongeveer 400 keer verder weg. Tijdens de zeldzame periodes waarin de twee elkaar overlappen, de maan kan de zon soms helemaal uitsluiten.

Deze korte periode van 'totaliteit' - die van maandag duurt maximaal 160 seconden - onthult kenmerken van de zon die normaal verborgen blijven door zijn intense schittering, vooral de vage atmosfeer, bekend als zijn corona.

De corona is een aandachtspunt omdat het de bron is van de zonnewind en het ruimteweer dat satellieten en de aarde zelf kan beïnvloeden, vooral door de onregelmatige uitbarstingen van energie die 'coronale massa-ejecties' worden genoemd.

Met temperaturen van meer dan een miljoen graden Celsius, de corona is ook veel heter dan het relatief koele 5500ºC oppervlak van de zon – een feit dat in tegenspraak lijkt te zijn met het gezond verstand.

Dansen is waarschijnlijk de oudste menselijke kunstvorm - en nu wil ESA's Proba-3 precisie-formatievliegende missie de kunst van dans uitbreiden naar de ruimte. Zoals dansers, een paar minisatellieten zullen om elkaar heen bewegen, hun relatieve posities tot op de millimeter nauwkeurig gehandhaafd, alsof ze beide onderdelen waren van één gigantisch ruimtevaartuig. Hun missie is om een ​​schaduw te werpen van de ene minisatelliet op de andere, om een ​​kunstmatige totale zonsverduistering in de ruimte te vormen – bestudeer vervolgens de fijne details van de piekerige atmosfeer van de zon, de zonnecorona. Franco Ongaro, ESA Directeur Technisch en Kwaliteitsbeheer; Frederik Teston, Hoofd Systeem- en Kostenengineering; Andrea Santovincenzo, ESA-ingenieur en projectmanager Agnes Mestreau-Garreau, uitleggen hoe je een ruimtemissie moet leren dansen. Krediet:ESA

Onderzoekers zoeken naar manieren om de zichtbaarheid van corona te vergroten, voornamelijk door 'coronagrafen' – telescopen met schijven om het directe licht van de zon tegen te houden. Deze worden zowel op de grond als in de ruimte gebruikt, als aan boord van de ervaren Sun-watching SOHO-satelliet.

"De binnenste omvang van het zicht dat wordt geboden door standaard coronagrafen wordt beperkt door strooilicht, " legt Andrei Zhukov van de Koninklijke Sterrenwacht van België uit, die dienst doet als hoofdonderzoeker voor de coronagraaf van Proba-3.

"Strallicht is een soort lichtvervuiling in een instrument. Bij coronagrafen is het een soort afbuiging van het zonlicht rond de blokkeerschijf.

"Dit probleem kan worden geminimaliseerd door de lengte van de coronagraaf te verlengen, de afstand tussen de camera en de schijf, voor zover mogelijk - maar er zijn praktische grenzen aan de grootte van de coronagraaf.

"In plaats daarvan, De coronagraaf van Proba-3 maakt gebruik van twee vaartuigen:een camerasatelliet en een schijfsatelliet. Ze vliegen zo precies samen dat ze werken als een enkele coronagraaf, 150 meter lang."

Het paar satellieten van Proba-3 zal in een zeer elliptische baan rond de aarde zijn, het uitvoeren van formatievliegmanoeuvres en wetenschappelijke studies van de zonnecorona. De occulte satelliet zal zonnepanelen hebben aan de naar de zon gerichte zijde. Krediet:ESA-P. Carril

Elke kunstmatige zonsverduistering van zes uur per 19,6 uur durende baan rond de aarde van de Proba-3 zou een zicht moeten bieden dicht bij het zichtbare oppervlak van de zon. Dit zal de huidige waarnemingskloof overbruggen tussen standaard coronagrafen en de extreem-ultraviolette camera's die worden gebruikt om het gezicht van de zon te volgen tijdens missies zoals NASA's Solar Dynamics Observatory en ESA's Proba-2.

De uitdaging is om de satellieten veilig gecontroleerd en correct gepositioneerd te houden, gebruik van nieuwe technologieën en sensoren, plus intelligente software – autonoom rijden, maar dit keer in de ruimte.

De ontwikkeling van Proba-3 vordert goed, met een structurele en thermische modelversie van de coronagraaf gebouwd, voorafgaand aan de kritische ontwerpbeoordeling dit najaar, gevolgd door die van de hele missie.