ESA's Solar Orbiter zal de komende dagen door de staarten van komeet ATLAS gaan. Hoewel het onlangs gelanceerde ruimtevaartuig op dit moment geen wetenschappelijke gegevens zou verzamelen, missie-experts hebben ervoor gezorgd dat de vier meest relevante instrumenten worden ingeschakeld tijdens de unieke ontmoeting.

Solar Orbiter werd gelanceerd op 10 februari 2020. Sindsdien en met uitzondering van een korte sluiting als gevolg van de pandemie van het coronavirus, wetenschappers en ingenieurs hebben een reeks tests uitgevoerd en routines ingesteld die bekend staan ​​​​als inbedrijfstelling.

De einddatum voor deze fase was vastgesteld op 15 juni, zodat het ruimtevaartuig volledig functioneel kan zijn voor zijn eerste dichte passage van de zon, of perihelium, medio juni. Echter, de ontdekking van de toevallige ontmoeting met de komeet maakte de zaken urgenter.

Toevallig door de staart van een komeet vliegen is een zeldzame gebeurtenis voor een ruimtemissie. iets waarvan wetenschappers weten dat het slechts zes keer eerder is gebeurd voor missies die niet specifiek op kometen jagen. Al dergelijke ontmoetingen zijn ontdekt in de gegevens van het ruimtevaartuig na de gebeurtenis. De aanstaande oversteek van Solar Orbiter is de eerste die van tevoren wordt voorspeld.

Het werd opgemerkt door Geraint Jones van het UCL Mullard Space Science Laboratory, VK, die 20 jaar ervaring heeft met het onderzoeken van dergelijke ontmoetingen. Hij ontdekte de eerste toevallige kruising van de staart in 2000, tijdens het onderzoeken van een vreemde storing in gegevens die zijn vastgelegd door het ESA/NASA Ulysses-zonne-study-ruimtevaartuig in 1996. Dit onderzoek onthulde dat het ruimtevaartuig door de staart van komeet Hyakutake was gegaan, ook bekend als "De Grote Komeet van 1996." Kort na de bekendmaking, Ulysses kruiste de staart van een andere komeet, en vervolgens een derde in 2007.

Eerder deze maand, zich realiserend dat Solar Orbiter in slechts enkele weken 44 miljoen kilometer stroomafwaarts van komeet C/2019 Y4 (ATLAS) zou zijn, Geraint waarschuwde onmiddellijk het ESA-team.

Solar Orbiter is uitgerust met een reeks van 10 in-situ en remote-sensing instrumenten om de zon en de stroom van geladen deeltjes die het in de ruimte vrijgeeft te onderzoeken:de zonnewind. Toevallig, de vier in-situ instrumenten zijn ook perfect voor het detecteren van de staarten van de komeet, omdat ze de omstandigheden rond het ruimtevaartuig meten, en zo konden ze gegevens terugsturen over de stofkorrels en de elektrisch geladen deeltjes die door de komeet worden afgegeven. Deze emissies creëren de twee staarten van de komeet:de stofstaart die achterblijft in de baan van de komeet en de ionenstaart die recht van de zon af wijst.

Solar Orbiter zal van 31 mei tot 1 juni de ionenstaart van komeet ATLAS passeren, en de stofstaart op 6 juni. Als de ionenstaart dicht genoeg is, De magnetometer (MAG) van Solar Orbiter zou de variatie van het interplanetaire magnetische veld kunnen detecteren vanwege de interactie met ionen in de staart van de komeet. terwijl de Solar Wind Analyzer (SWA) enkele van de staartdeeltjes direct kon opvangen.

Wanneer Solar Orbiter de stofstaart kruist, afhankelijk van de dichtheid - die uiterst moeilijk te voorspellen is - is het mogelijk dat een of meer kleine stofkorrels het ruimtevaartuig raken met snelheden van tientallen kilometers per seconde. Hoewel er hierdoor geen significant risico voor het ruimtevaartuig is, de stofkorrels zelf zullen verdampen bij impact, het vormen van kleine wolken van elektrisch geladen gas, of plasma, die konden worden gedetecteerd door het instrument Radio and Plasma Waves (RPW).

Een onverwachte ontmoeting als deze levert een missie unieke kansen en uitdagingen op, maar dat is goed! Zulke kansen maken allemaal deel uit van het avontuur van de wetenschap, " zegt Günther Hasinger, ESA-directeur Wetenschap.

Een van die uitdagingen was dat de instrumenten door de ingebruikname niet allemaal op tijd klaar leken te zijn. Nutsvoorzieningen, dankzij een speciale inspanning van de instrumententeams en het missieteam van ESA, alle vier de in-situ instrumenten zullen aan staan ​​en gegevens verzamelen, ook al moeten de instrumenten op bepaalde tijden weer in de inbedrijfstellingsmodus worden geschakeld om ervoor te zorgen dat de deadline van 15 juni wordt gehaald.

"Met deze kanttekeningen, we zijn klaar voor alles wat komeet ATLAS ons te vertellen heeft, " zegt Daniël Müller, ESA-projectwetenschapper voor Solar Orbiter.

Verwacht het onverwachte

Een andere uitdaging betreft het gedrag van de komeet. Komeet ATLAS werd ontdekt op 28 december 2019. Tijdens de volgende maanden, het werd zo helder dat astronomen zich afvroegen of het in mei met het blote oog zichtbaar zou worden.

Helaas, begin april viel de komeet uiteen. Als resultaat, de helderheid daalde ook aanzienlijk, hemelwachters van het uitzicht beroven. Een verdere fragmentatie medio mei heeft de komeet nog meer doen afnemen, waardoor het minder waarschijnlijk wordt gedetecteerd door Solar Orbiter.

Hoewel de kans op detectie is afgenomen, de inspanning is volgens Geraint nog steeds de moeite waard.

"Bij elke ontmoeting met een komeet, we leren meer over deze intrigerende objecten. Als Solar Orbiter de aanwezigheid van komeet ATLAS detecteert, dan zullen we meer leren over hoe kometen omgaan met de zonnewind, en we kunnen controleren, bijvoorbeeld, of onze verwachtingen van stofstaartgedrag overeenkomen met onze modellen, " legt hij uit. "Alle missies die kometen tegenkomen, leveren stukjes van de legpuzzel op."

Geraint is de hoofdonderzoeker van ESA's toekomstige Comet Interceptor-missie, die uit drie ruimtevaartuigen bestaat en naar verwachting in 2028 zal worden gelanceerd. Het zal een veel dichterbije vlucht maken van een nog onbekende komeet die zal worden geselecteerd uit de nieuw ontdekte kometen dichter bij het tijdstip van lancering (of zelfs daarna).

De zon laten grazen

Solar Orbiter cirkelt momenteel om onze moederster tussen de banen van Venus en Mercurius, met zijn eerste perihelium op 15 juni, ongeveer 77 miljoen kilometer van de zon. In de komende jaren, het zal veel dichterbij komen, binnen de baan van Mercurius, ongeveer 42 miljoen kilometer van het zonneoppervlak. In de tussentijd, Komeet ATLAS is er al, zijn eigen perihelium nadert, die op 31 mei wordt verwacht, ongeveer 37 miljoen kilometer van de zon.

"Deze staartkruising is ook opwindend omdat het voor het eerst zal gebeuren op zo'n korte afstand van de zon, met de komeetkern in de baan van Mercurius, " zegt Yannis Zouganelis, ESA plaatsvervangend projectwetenschapper voor Solar Orbiter.

Het begrijpen van de stofomgeving in het binnenste deel van het zonnestelsel is een van de wetenschappelijke doelstellingen van Solar Orbiter.

"Near-zon kometen zoals komeet ATLAS zijn bronnen van stof in de binnenste heliosfeer en dus zal deze studie ons niet alleen helpen de komeet te begrijpen, maar ook de stofomgeving van onze ster, ", voegt Yannis toe.

Kijken naar een ijzig object in plaats van de brandende zon is zeker een opwindende - en onverwachte - manier voor Solar Orbiter om zijn wetenschappelijke missie te beginnen, maar dat is de aard van de wetenschap.

"Wetenschappelijke ontdekking is gebaseerd op goede planning en serendipiteit. In de drie maanden sinds de lancering, het Solar Orbiter-team heeft al bewezen dat het klaar is voor beide, " zegt Daniël.

"Vooruitzichten voor de in situ detectie van komeet C/2019 Y4 ATLAS door Solar Orbiter, " door G. Jones et al (2020), wordt gepubliceerd in de Onderzoeksnotities van de AAS .