Wetenschappers weten dat een zonnewind uit de zon stroomt en de leegte van de ruimte inschiet, voortdurend de aarde en de andere planeten beuken met stormen van geladen deeltjes.

Ze hebben het gewoon nog nooit gezien - althans niet als een naadloos, verbonden proces.

In plaats daarvan, wetenschappers vertrouwden op een handvol zonnewaarnemingstelescopen, geen geoptimaliseerd om de wind te bekijken, om de puzzelstukjes in elkaar te passen van hoe de wind zich van de zon ontvouwt, uiteindelijk loskomen van de magnetische velden van de ster. Het onsamenhangende beeld dat deze instrumenten schetsen - dat op zijn best gapende blinde vlekken achterlaat bij de polen van de zon - maakt het moeilijk om te bepalen hoe de wind evolueert.

Een onlangs gefinancierde constellatie van vier microsatellieten, genaamd PUNCH (Polarimeter om de Corona en Heliosfeer te verenigen), zal dat veranderen.

"Met bestaande instrumenten, we moesten altijd dingen aan elkaar plakken met gaten ertussen, " zei Sarah Gibson, interim-directeur van het High Altitude Observatory van het National Center for Atmospheric Research (NCAR), die de wetenschappelijke inspanningen van de missie coördineert. "PUNCH vult de gaten en combineert gegevens op een manier die volledig soepel en consistent is. Alles is qua ontwerp op elkaar afgestemd."

PUNCH zal onderzoekers ook helpen de structuur en het traject van coronale massa-ejecties beter te begrijpen nadat ze van het oppervlak van de zon zijn losgebarsten, informatie die van cruciaal belang kan zijn voor het verbeteren van de voorspellingen van hoe deze ruimteweerverschijnselen de aarde kunnen beïnvloeden. Coronale massa-ejecties (CME's) kunnen satellieten en astronauten in gevaar brengen, en radio- en gps-communicatie verstoren, en op hun slechtst, veroorzaken ondergrondse stromen die elektriciteitsnetten kunnen uitschakelen, maar de mate van impact hangt af van hun pad weg van de zon en hoe hun magnetisch veld is georiënteerd ten opzichte van dat van de aarde.

Pons, die wordt geleid door het Southwest Research Institute (SwRI), werd in juni door NASA geselecteerd om te worden gefinancierd als een Small Explorers (SMEX) -missie. De beoogde lanceringsdatum voor de satellieten, die elk ongeveer 100 pond wegen als ze eenmaal zijn gebouwd, ligt in 2022.

Naast NCAR en SwRI, andere missiepartners zijn het Naval Research Laboratory, Rutherford Appleton-laboratorium, en een wetenschappelijk team verspreid over verschillende continenten.

Voortdurend de wind in kaart brengen

Wetenschappers zijn al lang nieuwsgierig naar de overgang tussen de corona van de zon (of de buitenste atmosfeer) en de heliosfeer (de bel die alle planeten omringt en doordrongen is van de zonnewind). Waar begint het ene en eindigt het andere?

Terwijl de jonge zonnewind door de corona stroomt, zijn gedrag wordt nog steeds gedomineerd door de magnetische velden van de zon. Maar als het eenmaal aan de corona ontsnapt, zijn gedrag verandert. Waarnemingen van de zonnewind gemaakt met het lappendeken van bestaande telescopen suggereren dat de wind versnelt en turbulenter wordt zodra hij de corona verlaat, waardoor het bijna pluizig lijkt. Nu willen wetenschappers de locatie van de grens weten, genaamd de Alfvén Zone, en als de luchtigheid, flocculatie genoemd, in de waarnemingen is te wijten aan een werkelijke verandering in de wind of gewoon een bijproduct van het samenvoegen van gegevens van verschillende telescopen.

PUNCH is ontworpen om deze vragen te beantwoorden. zijn vier, satellieten ter grootte van een koffer zullen, Voor de eerste keer, voortdurend de stroom van de jonge zonnewind van de buitenste corona naar de binnenste heliosfeer in kaart brengen.

"Omdat PUNCH op elkaar afgestemde instrumenten heeft, we kunnen naar die overgang kijken en weten of wat we zien komt door het instrument of door fundamentele fysica, ' zei Gibson.

De instrumenten aan boord van de vier microsatellieten zijn 10 keer gevoeliger dan alle eerdere telescopen en hun formatie - met één satelliet dichtbij en drie die samenwerken om een ​​gebied verder weg te vegen - zorgt voor een continu zicht.

Een driedimensionale weergave

De instrumenten aan boord van PUNCH zullen ook zowel gepolariseerd als ongepolariseerd licht waarnemen. Licht kan gepolariseerd raken wanneer het verstrooid wordt door deeltjes in de atmosfeer van de aarde of de zon. Het meten van het gepolariseerde licht en het contrasteren met niet-gepolariseerd licht kan wetenschappers een driedimensionale kijk geven op de dichtheid en structuur van de deeltjes.

Dit kan vooral handig zijn bij het bepalen van de impact van een CME. Door de informatie te combineren die is verkregen uit zowel gepolariseerde als niet-gepolariseerde afbeeldingen van een CME, kunnen wetenschappers het traject bepalen en de structuur ervan beter begrijpen, Die op zijn beurt, zou de oriëntatie van zijn magnetische veld kunnen onthullen, zei Gibson.

De PUNCH-satellieten zullen het moeilijk hebben om deze informatie te verzamelen over CME's die rechtstreeks naar de aarde worden geslingerd, omdat ze de zon observeren vanuit de baan van de aarde. Echter, PUNCH-waarnemingen van CME's met banen weg van de aarde zullen unieke informatie opleveren die toekomstige voorspellingsmethoden voor ruimteweer kan informeren.

"Het fotograferen van de lucht in gepolariseerd licht is de geheime saus van de missie, " zei SwRI-wetenschapper Craig DeForest, PUNCH's hoofdonderzoeker. "Als zonlicht elektronen weerkaatst, het wordt gepolariseerd. Dat polarisatie-effect laat ons meten hoe zonnewindkenmerken bewegen en evolueren in drie dimensies, in plaats van alleen een 2D-beeldvlak. PUNCH is de eerste missie met de gevoeligheid en polarisatiecapaciteit om routinematig zonnewindkenmerken in 3D te volgen."