Het meten van een magnetisch veld is niet zo moeilijk als je erin zit. Het op afstand meten van een magnetisch veld - of het nu vanuit een kamer, door een land, of 93 miljoen mijl verderop - is een heel ander verhaal. Maar dat is precies wat een team van NASA-wetenschappers en internationale medewerkers wil doen met de CLASP2.1-missie:het magnetische veld meten in een cruciaal deel van de atmosfeer van de zon, de chromosfeer genaamd.

CLSP2.1, afkorting voor Chromospheric Layer Spectropolarimeter 2.1, zal deze metingen uitvoeren vanaf een sondeerraket van NASA. Sondeerraketten zijn kleine raketten die instrumenten vijf tot tien minuten de ruimte in vervoeren voordat ze weer op de aarde vallen. Het lanceervenster voor de CLASP2.1 klinkende raketmissie opent op 5 oktober om 11.30 uur MT. 2021, bij de White Sands Missile Range in New Mexico.

De komende vlucht zal de derde reis van het CLSP-instrument naar de ruimte zijn. Het huidige werk bouwt voort op eerdere vluchten om wetenschappers te helpen het magnetische veld van de chromosfeer van de zon beter te begrijpen, zo genoemd vanwege zijn helderrode uiterlijk tijdens totale zonsverduisteringen.

Magnetisme drijft een groot deel van de activiteit van de zon aan, zoals zonnevlammen. Volgens David McKenzie, CLASP2.1 hoofdonderzoeker en astrofysicus bij NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, magnetisme is wat astrofysica interessant maakt. "Dat geldt vooral in de zonnefysica, " hij zei.

Fakkels en andere activiteit op het oppervlak van de zon kunnen mensen zowel op aarde als in de ruimte beïnvloeden. Hoewel schadelijke straling van een uitbarsting niet door de atmosfeer van de aarde kan gaan om mensen op de grond fysiek te beïnvloeden, deze uitbarstingen van straling kunnen interfereren met radio- en GPS-signalen, en andere effecten van zonneactiviteit kunnen metalen in zaken als oliepijpleidingen en kerncentrales voortijdig beschadigen. Extreem intense zonneactiviteit kan zelfs stroomuitval veroorzaken. De enorme doses straling die gepaard gaan met zonnevlammen vormen ook een bedreiging voor astronauten buiten de bescherming van het magnetische veld van de aarde.

"Door het magnetische veld in de zon te begrijpen, we kunnen leren voorspellen wanneer deze gebeurtenissen zullen plaatsvinden, " zei McKenzie. Op een dag, de informatie kan wetenschappers helpen energiebedrijven te waarschuwen voor risicovolle gebeurtenissen of astronauten te vertellen wanneer het veilig is om een ​​ruimtewandeling te maken.

Maar op dit moment, we weten niet veel over het magnetische veld in de chromosfeer, de onderste laag van de atmosfeer van de zon waar magnetische krachten aanleiding geven tot zonne-uitbarstingen. Dat komt grotendeels omdat het zo moeilijk te meten is.

Betreed CLSP en de daaropvolgende missies, CLSP2 en CLSP2.1. Omdat onderzoekers het magnetische veld niet direct kunnen meten, CLSP is ontworpen om de effecten van het magnetische veld in de chromosfeer te meten, waar superheet zonnemateriaal ultraviolet licht uitstraalt.

De naar de zon starende CLSP-telescoop voedt ultraviolet licht naar een spectrograaf, een instrument dat licht scheidt in zijn samenstellende golflengten. Elke golflengte verschijnt als een "inkeping" in het lichtspectrum - wetenschappers noemen ze spectraallijnen. In aanwezigheid van een magnetisch veld, deze lijnen soms splitsen. (Dit fenomeen, bekend als het Zeeman-effect, is genoemd naar de Nederlandse natuurkundige Pieter Zeeman, die het voor het eerst observeerde in 1896. Zeeman won een Nobelprijs voor de ontdekking, wat fundamenteel is voor astrofysica.)

Deze splitsing van spectraallijnen polariseert ook het licht, zodat individuele lichtgolven de neiging hebben om in een bepaalde richting te oscilleren, of zelfs in een cirkelvormige beweging (met de klok mee of tegen de klok in). Uitgerust met een gespecialiseerd filter - in wezen een nauwkeurigere versie van gepolariseerde zonnebrillen - zal CLASP2.1 deze polarisatie meten. Met deze informatie, de wetenschappers kunnen precies bepalen hoeveel het magnetische veld van de chromosfeer de spectraallijnen heeft gesplitst.

"De hoeveelheid splitsing hangt af van de sterkte van het magnetische veld, "Zei McKenzie. "Dus, als je de hoeveelheid splitsing kunt meten, dan heb je op afstand een meting van hoe sterk het magnetische veld is."

CLSP2.1, die hetzelfde instrument gebruikt als eerdere CLSP-missies, heeft dezelfde setup als CLSP2 maar zal een nieuwe mogelijkheid testen. In plaats van slechts één zonnestraal te meten, het zal tijdens zijn zes minuten in de ruimte naar 12 tot 15 splinters van gelijke grootte kijken. (McKenzie zegt dat er vele honderden van deze segmenten nodig zijn om de zon te omspannen). Elke strook onthult een momentopname van dat deel van het steeds veranderende magnetische veld van de zon. Hoe meer splinters ze kunnen bedekken, hoe breder een strook van het magnetische veld de wetenschappers kunnen visualiseren.

McKenzie hoopt het instrument uiteindelijk op een vrij vliegende satelliet te plaatsen waar het continu metingen van de zon kan doen. Voordat een stuk wetenschappelijke apparatuur een plek aan boord van een satelliet verdient, Hoewel, de onderzoekers die eraan werken moeten aantonen dat het werkt. Met zulke raketmissies kunnen McKenzie en de rest van het team hun uitrusting testen en verfijnen. "Het is technologische ontwikkeling, het is een proof of concept, we werken enkele van de bugs uit, "zei hij. En, in het proces, het team maakt snapshots van de magnetische velden van de chromosfeer.