Op 11 augustus, NASA is van plan om het eerste ruimtevaartuig van de aarde te lanceren om zich in de banen van Venus en Mercurius te wagen om de uiterste rand van de vurige corona van de zon te raken.

Uitgerust met instrumenten ontworpen en gebouwd aan de Universiteit van Californië, Berkeley, de Parker Solar Probe zal een doel bereiken waar ruimtewetenschappers al decennia van dromen:dicht genoeg bij de zon komen om te leren hoe het turbulente oppervlak dat we vanaf de aarde zien, zijn energie in de corona dumpt en deze verwarmt tot bijna 2 miljoen graden Fahrenheit, de zonnewind voortbrengen die voortdurend onze planeet bombardeert.

"Dit is een stukje heliofysica-wetenschap dat we allemaal heel lang wilden hebben, sinds de jaren vijftig, " zei Stuart Bale, een UC Berkeley hoogleraar natuurkunde, voormalig directeur van het Space Sciences Laboratory van de campus en een van de vier hoofdonderzoekers van de instrumenten aan boord van de missie. "Voor mij persoonlijk Ik werk aan de sonde sinds hij in 2010 werd goedgekeurd. maar ik heb echt een groot deel van mijn carrière besteed aan de voorbereiding ervan."

De zonnesonde zal sneller reizen dan enig ruimtevaartuig in de geschiedenis, op zijn hoogtepunt bereikt 430, 000 mijl per uur, en zal slechts viereneenhalve zonnediameter zijn, of 3,8 miljoen mijl, boven het zonneoppervlak bij de nadering van de zon rond 2024. De sonde is uitgerust met een hitteschild om zijn sensoren te beschermen tegen de hitte van de zon, die kan oplopen tot 2, 500 graden Fahrenheit, bijna heet genoeg om staal te smelten.

Op deze afstand, de zonnesonde zal zich in een gebied bevinden waar elektronen en geïoniseerde atomen – meestal waterstofionen, of protonen, en heliumionen, alfadeeltjes genoemd - worden versneld en met hoge snelheid naar de planeten geschoten.

Wanneer deze ionen, genaamd de zonnewind, raak de aarde, ze interageren met de magnetische velden van de aarde en genereren het noorder- en zuiderlicht, evenals stormen in de buitenste atmosfeer die radiocommunicatie en satellietoperaties verstoren. Versneld naar hogere snelheden, zogenaamde "zonne-energetische" deeltjes kunnen een gevaar vormen voor astronauten.

Wetenschappers weten nog steeds niet hoe de zonnewindionen worden versneld, of waarom de ionen en elektronen in de corona zoveel heter zijn, ongeveer 1,7 miljoen graden Fahrenheit, dan het oppervlak van de zon, wat een relatief koele 10 is, 000 graden Fahrenheit. De Parker Solar Probe zou die vragen kunnen beantwoorden, en wetenschappers op aarde te helpen de grote uitbarstingen van de zon te voorspellen die het grootste gevaar vormen voor onze ruimtevaartuigen en communicatiesystemen.

Volg de magnetische velden

VELDEN, een reeks instrumenten gebouwd in het Space Sciences Laboratory van UC Berkeley, is een van de vier instrumentenpakketten aan boord van de sonde. Met behulp van een twee meter lange giek die uitsteekt in de richting waarin het ruimtevaartuig beweegt, het zal de elektrische en magnetische velden in de corona meten, die wetenschappers de totale energie zal vertellen die van de zon naar buiten stroomt.

Deze metingen zullen één theorie testen over hoe de zon de corona verwarmt:door de magnetische veldlijnen te schudden. Het sterke magnetische veld van de zon strekt zich uit tot ver in de ruimte, maar de magnetische veldlijnen zijn verankerd in oppervlaktegebieden die constant bewegen vanwege convectie eronder, als kokend water. De constante beweging van de basis van de magnetische veldlijnen creëert golven die langs de lijnen naar buiten reizen, net zoals wiebelen met het uiteinde van een lang touw golven naar het andere uiteinde stuurt. op de een of andere manier, deze zogenaamde Alfvén-golven versnellen deeltjes tot hoge snelheden en werpen ze de ruimte in.

"Als het golfgedreven model correct is, dan denk ik dat onze metingen de fundamentele metingen van de missie zullen zijn, ' zei Bale.

De andere populaire theorie is dat kleine uitbarstingen, nanovlammen genaamd, over het hele oppervlak van de zon magnetische velden produceren die elkaar kruisen, sluit losgekoppelde lussen van magnetisch veld opnieuw aan en gooi ze de ruimte in, versnellende ionen mee. Dit werd voor het eerst voorgesteld in 1987 door Eugene Parker, naar wie de zonnesonde is vernoemd. nu 91, Parker voorspelde het bestaan ​​van en noemde de zonnewind in de jaren vijftig.

Radioantennes op het FIELDS-pakket zoeken naar radiogolven die worden gecreëerd door nanoflares, die nog moeten worden ontdekt, terwijl een ander pakket instrumenten, SWEAP (zonnewindelektronen alfa's en protonen), zal de snelheid van zonnewindelektronen registreren, protonen en alfadeeltjes terwijl ze langs de sonde suizen. Het correleren van nanoflare- of microflare-activiteit met de stroom van deeltjes die van de zon stromen, zou de theorie van magnetische herverbinding kunnen bevestigen. SWEAP wordt geleid door de Universiteit van Michigan en het Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge, Massachusetts, hoewel een groot deel van het instrument is ontworpen en gebouwd in het Space Sciences Laboratory van UC Berkeley.

Twee andere instrumentenpakketten zullen aan boord van de sonde zijn. WISPR, de Wide-Field Imager voor Parker Solar Probe, werd gebouwd in het Naval Research Laboratory en zal zichtbaar lichtbeelden van de corona van de zon direct voor de baansonde vastleggen. ISʘIS (spreek uit als E-sis) – afkorting van Integrated Science Investigation of the Sun, en inclusief , het symbool voor de zon, in zijn acroniem - wordt geleid door Princeton University en zal de energie en identiteit van geactiveerde elektronen en ionen meten, inclusief ionen zwaarder dan waterstof en helium, om erachter te komen hoe ze soms worden versneld tot bijna de lichtsnelheid dicht bij de zon.

Samen, deze instrumenten zouden de versnelling van de zonnewind van subsonisch naar supersonisch en de geboorte van zonnedeeltjes met de hoogste energie moeten kunnen registreren.

"Plasmafysica is echt moeilijk te bestuderen in het laboratorium, " zei Bale, die zich richt op de rol van magnetische velden en geïoniseerd plasma in de ruimte, in het bijzonder rond sterren zoals de zon. "Een ruimtevaartuig recht in het hete plasma steken, is een ideaal laboratorium."

In een lus rond Venus

Deze sonde is de kans van zijn leven voor Bale. Hoewel zijn team een ​​dag na de lancering gieken en testinstrumentfuncties zal inzetten, de meeste instrumenten worden dan uitgeschakeld en beginnen pas met het nemen van echte metingen van de corona als de sonde in november voor het eerst dicht bij de zon komt.

Na een lus rond Venus om te vertragen, de sonde komt het dichtst in de buurt van een ruimtevaartuig dat ooit bij de zon is geweest, een afstand van het centrum van de zon gelijk aan 36 keer de straal van de zon (36 zonnestralen). Venus draait om 155 zonnestralen en Mercurius om 83 zonnestralen.

In de komende zes jaar zal de sonde zal nog zes keer rond Venus draaien, zich geleidelijk een weg banend naar ongeveer 9,8 zonnestralen vanuit het centrum van de zon. Daar, het zal wel binnen de corona zijn, aan de buitenrand waarvan deeltjes de geluidssnelheid overschrijden - de Alfvén-snelheid, wat ongeveer 200 mijl per seconde is - en niet langer de zon naar huis noemen.

"Het doel van de missie is om in dat overgangsgebied te komen, dus we komen in de echte corona waar de stroom subAlfvénic is, "Zei Bale. "We denken dat die grens ongeveer 15 zonnestralen is, dus we zullen er waarschijnlijk pas in 2021 mee beginnen."

Eenmaal in de corona, de sonde kan de bewegende magnetische veldlijnen zien, of Alfvén golven, heen en weer stuiteren tussen het oppervlak van de zon en de rand van de corona, een turbulente cascade die de feedbacklus kan zijn die deeltjes versnelt tot de hoge snelheden die worden waargenomen in de zonnewind.

"Begin december Ik reken erop dat ik die eerste gegevensstroom bij 35 zonnestralen heb, en ik weet zeker dat het revolutionair zal zijn. Er zullen geweldige nieuwe dingen in zitten, van wat we weten over eerdere missies, ' zei Bale.

Tijdens zijn zevenjarige missieleven, de sonde zal 24 keer in de binnenste atmosfeer van de zon duiken. Als onderdeel van NASA's outreach-inspanningen, meer dan 1,1 miljoen mensen hebben hun naam ingediend om te worden opgenomen op een geheugenkaart die het ruimtevaartuig rond de zon zal vergezellen.

De sonde is gepland voor lancering in de vroege uren van zaterdag, 11 augustus van Cape Canaveral Air Force Station in Florida, aan boord van een United Launch Alliance Delta IV Heavy-raket met een bovenste trap om hem uit de baan van de aarde in de richting van Venus te duwen.