Op een vroege ochtend in augustus, de lucht bij Cape Canaveral, Florida, zal oplichten met de lancering van Parker Solar Probe. Niet eerder dan 6 aug. 2018, een United Launch Alliance Delta IV Heavy zal de ruimte in donderen met het ruimtevaartuig ter grootte van een auto, die de zon nauwkeuriger zal bestuderen dan enig door mensen gemaakt object ooit heeft gedaan.

Op 20 juli, 2018, Nicky Vos, Projectwetenschapper van Parker Solar Probe bij het Johns Hopkins University Applied Physics Lab in Laurel, Maryland, en Alex Jong, associate director voor wetenschap in de Heliophysics Science Division bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, introduceerde de wetenschappelijke doelen van Parker Solar Probe en de technologie erachter tijdens een persconferentie op televisie vanuit het Kennedy Space Center van NASA in Cape Canaveral, Florida.

"We bestuderen de zon al tientallen jaren, en nu gaan we eindelijk waar de actie is, " zei Jong.

Onze zon is veel complexer dan op het eerste gezicht lijkt. In plaats van de gestage, onveranderlijke schijf lijkt het voor menselijke ogen, de zon is een dynamische en magnetisch actieve ster. De atmosfeer van de zon stuurt constant gemagnetiseerd materiaal naar buiten, die ons zonnestelsel tot ver buiten de baan van Pluto omhult en onderweg elke wereld beïnvloedt. Spoelen van magnetische energie kunnen uitbarsten met licht en deeltjesstraling die door de ruimte reizen en tijdelijke verstoringen in onze atmosfeer veroorzaken, soms verminkende radio- en communicatiesignalen in de buurt van de aarde. De invloed van zonneactiviteit op aarde en andere werelden staat gezamenlijk bekend als ruimteweer, en de sleutel tot het begrijpen van zijn oorsprong ligt in het begrijpen van de zon zelf.

"De energie van de zon stroomt altijd langs onze wereld, "zei Fox. "En ook al is de zonnewind onzichtbaar, we kunnen het de polen zien omcirkelen als de aurora, die mooi zijn, maar de enorme hoeveelheid energie en deeltjes onthullen die in onze atmosfeer terechtkomen. We hebben geen goed begrip van de mechanismen die die wind naar ons toe drijven, en dat is wat we gaan ontdekken."

Dat is waar Parker Solar Probe van pas komt. Het ruimtevaartuig heeft een reeks instrumenten om de zon zowel op afstand als in situ te bestuderen, of direct. Samen, de gegevens van deze ultramoderne instrumenten moeten wetenschappers helpen drie fundamentele vragen over onze ster te beantwoorden.

Een van die vragen is het mysterie van de versnelling van de zonnewind, constante uitstroom van materiaal van de zon. Hoewel we grotendeels de oorsprong van de zonnewind op de zon begrijpen, we weten dat er een punt is - nog niet waargenomen - waar de zonnewind wordt versneld tot supersonische snelheden. Uit gegevens blijkt dat deze veranderingen plaatsvinden in de corona, een gebied van de atmosfeer van de zon waar Parker Solar Probe direct doorheen zal vliegen, en wetenschappers zijn van plan om de externe en in situ metingen van Parker Solar Probe te gebruiken om licht te werpen op hoe dit gebeurt.

Tweede, wetenschappers hopen het geheim van de enorm hoge temperaturen van de corona te ontdekken. Het zichtbare oppervlak van de zon is ongeveer 10, 000 F-maar, om redenen die we niet helemaal begrijpen, de corona is honderden keren heter, stijgend tot enkele miljoenen graden F. Dit is contra-intuïtief, omdat de energie van de zon in de kern wordt geproduceerd.

"Het is een beetje alsof je wegloopt van een kampvuur en plotseling veel heter wordt, ' zei Vos.

Eindelijk, De instrumenten van Parker Solar Probe zouden de mechanismen moeten onthullen die aan het werk zijn achter de versnelling van zonne-energetische deeltjes. die snelheden kunnen bereiken die meer dan half zo snel zijn als de lichtsnelheid als ze wegschieten van de zon. Dergelijke deeltjes kunnen interfereren met satellietelektronica, vooral voor satellieten buiten het magnetische veld van de aarde.

Om deze vragen te beantwoorden, Parker Solar Probe gebruikt vier reeksen instrumenten.

De FIELDS-suite, geleid door de Universiteit van Californië, Berkeley, meet de elektrische en magnetische velden rond het ruimtevaartuig. FIELDS legt golven en turbulentie vast in de binnenste heliosfeer met een hoge tijdsresolutie om de velden te begrijpen die verband houden met golven, schokken en magnetische herverbinding, een proces waarbij magnetische veldlijnen explosief opnieuw worden uitgelijnd.

Het WISPR-instrument, afkorting van Wide-Field Imager voor Parker Solar Probe, is het enige beeldvormende instrument aan boord van het ruimtevaartuig. WISPR maakt beelden van structuren zoals coronale massa-ejecties, of CME's, jets en andere ejecta van de zon om te helpen bij het koppelen van wat er in de grootschalige coronale structuur gebeurt met de gedetailleerde fysieke metingen die direct in de nabije-zonomgeving worden vastgelegd. WISPR wordt geleid door het Naval Research Laboratory in Washington, gelijkstroom

Nog een suite, genaamd SWEAP (afkorting van Solar Wind Electrons Alphas and Protons Investigation), gebruikt twee complementaire instrumenten om gegevens te verzamelen. De SWEAP-reeks instrumenten telt de meest voorkomende deeltjes in de zonnewind:elektronen, protonen en heliumionen - en meet eigenschappen als snelheid, dichtheid, en temperatuur om ons begrip van de zonnewind en coronaal plasma te verbeteren. SWEAP wordt geleid door de Universiteit van Michigan, de Universiteit van Californië, Berkeley, en het Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge, Massachusetts.

Eindelijk, de IS?IS-suite - een afkorting voor Integrated Science Investigation of the Sun, en inclusief?, het symbool voor de zon, in zijn acroniem:meet deeltjes over een breed scala aan energieën. Door elektronen te meten, protonen en ionen, IS?IS zal de levenscyclus van de deeltjes begrijpen - waar ze vandaan kwamen, hoe ze versnelden en hoe ze van de zon door de interplanetaire ruimte gingen. IS?IS wordt geleid door Princeton University in New Jersey.

Parker Solar Probe is een missie van zo'n zestig jaar in de maak. Met het aanbreken van het ruimtetijdperk, de mensheid maakte kennis met de volledige dimensie van de krachtige invloed van de zon op het zonnestelsel. 1958, natuurkundige Eugene Parker publiceerde een baanbrekend wetenschappelijk artikel waarin hij theoretiseerde over het bestaan ​​van de zonnewind. De missie is nu naar hem vernoemd, en het is de eerste NASA-missie die vernoemd is naar een levend persoon.

Pas in de afgelopen decennia is de technologie ver genoeg gekomen om Parker Solar Probe te realiseren. De sleutel tot de gedurfde reis van het ruimtevaartuig zijn drie belangrijke doorbraken:het hypermoderne hitteschild, het zonne-array koelsysteem, en het geavanceerde foutenbeheersysteem.

"Het thermische beschermingssysteem (het hitteschild) is een van de missie-ondersteunende technologieën van het ruimtevaartuig, " zei Andy Driesman, Parker Solar Probe projectmanager bij het Johns Hopkins Applied Physics Lab. "Het stelt het ruimtevaartuig in staat om bij ongeveer kamertemperatuur te werken."

Andere kritieke innovaties zijn het zonnepaneel-koelsysteem en de storingsbeheersystemen aan boord. Dankzij het koelsysteem van de zonnepanelen kunnen de zonnepanelen stroom produceren onder de intense thermische belasting van de zon en het foutbeheersysteem beschermt het ruimtevaartuig gedurende de lange periodes waarin het ruimtevaartuig niet met de aarde kan communiceren.

Met behulp van gegevens van zeven zonnesensoren die rondom de randen van de schaduw van het hitteschild zijn geplaatst, Het storingsbeheersysteem van Parker Solar Probe beschermt het ruimtevaartuig gedurende lange perioden waarin het niet met de aarde kan communiceren. Als het een probleem detecteert, Parker Solar Probe corrigeert zelf zijn koers en richting om ervoor te zorgen dat zijn wetenschappelijke instrumenten koel blijven en functioneren gedurende de lange perioden dat het ruimtevaartuig geen contact heeft met de aarde.

Het hitteschild van Parker Solar Probe, het thermische beveiligingssysteem genoemd, of TPS - is een sandwich van koolstof-koolstofcomposiet die bijna vier en een halve inch koolstofschuim omgeeft, dat is ongeveer 97% lucht. Hoewel het bijna twee meter in doorsnee is, de TPS voegt slechts ongeveer 160 pond toe aan de massa van Parker Solar Probe vanwege zijn lichtgewicht materialen.

Hoewel de Delta IV Heavy een van 's werelds krachtigste raketten is, Parker Solar Probe is relatief klein, ongeveer zo groot als een kleine auto. Maar wat Parker Solar Probe nodig heeft, is energie - om bij de zon te komen kost veel energie bij de lancering om zijn baan rond de zon te bereiken. Dat komt omdat elk object dat vanaf de aarde wordt gelanceerd, rond de zon begint te reizen met dezelfde snelheid als de aarde - ongeveer 30 kilometer per seconde - dus een object moet ongelooflijk snel reizen om dat momentum tegen te gaan, verander richting, en ga in de buurt van de zon.

De timing van de lancering van Parker Solar Probe - tussen ongeveer 4 en 6 uur EDT, en binnen een periode van ongeveer twee weken - werd zeer nauwkeurig gekozen om Parker Solar Probe naar zijn eerste, essentieel doelwit voor het bereiken van zo'n baan:Venus.

"De lanceerenergie om de zon te bereiken is 55 keer de energie die nodig is om Mars te bereiken. en twee keer dat nodig was om bij Pluto te komen, " zei Yanping Guo van het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, die het missietraject heeft ontworpen. "Tijdens de zomer, De aarde en de andere planeten in ons zonnestelsel bevinden zich in de meest gunstige positie om ons in staat te stellen dicht bij de zon te komen."

Het ruimtevaartuig zal een zwaartekracht assisteren om een ​​deel van zijn snelheid af te werpen in Venus' bron van orbitale energie, het trekken van Parker Solar Probe in een baan die - al, bij zijn eerste doorgang - brengt het dichter bij het zonneoppervlak dan enig ruimtevaartuig ooit is gegaan, goed binnen de corona. Parker Solar Probe zal gedurende zijn zevenjarige missie nog zes keer soortgelijke manoeuvres uitvoeren. het helpen van het ruimtevaartuig naar de laatste reeks banen die iets meer dan 3,8 miljoen mijl van de fotosfeer passeren.

"Door onze ster te bestuderen, we kunnen niet alleen meer leren over de zon, " zei Thomas Zurbuchen, de associate administrator voor de Science Mission Directorate bij NASA HQ. "We kunnen ook meer leren over alle andere sterren in de melkweg, het universum en zelfs het begin van het leven."