science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Solo vliegen:Solar Orbiter maakt voor het eerst directe beelden van zonnepolen

Krediet:Europees Ruimteagentschap

Solar Orbiter zal om onze dichtstbijzijnde ster draaien, de zon, het van dichtbij observeren. Het zal de allereerste directe beelden van zijn polen maken, terwijl we ook de binnenste heliosfeer bestuderen - het belachtige gebied rond de zon gecreëerd door de stroom van energieke, geladen deeltjes die vrijkomen in de zonnewind.

Op zijn dichtstbijzijnde, Solar Orbiter zal binnen ongeveer 42 miljoen km van de zon komen:dichterbij dan de verschroeide planeet Mercurius, iets meer dan een kwart van de gemiddelde afstand tussen de aarde en de zon, en dichterbij dan enig Europees ruimtevaartuig in de geschiedenis.

Om het in deze unieke baan in het centrum van het zonnestelsel te krijgen, dicht bij de polen van de zon komen in plaats van in een 'plat' vlak te draaien, zoals de planeten, teams bij missiecontrole in Darmstadt, Duitsland, hebben een ingewikkeld pad uitgestippeld.

Solar Orbiter wordt gelanceerd vanaf Cape Canaveral, Florida, op een Atlas V 411-raket die begin februari door NASA werd geleverd. Zodra het van het lanceervoertuig is gescheiden, er vindt een automatische activeringsreeks van 22 minuten plaats, waarna het controleteam de teugels overneemt voor de Launch and Early Orbit Phase (LEOP).

Deze vroege momenten in het leven van een zending zijn cruciaal. Het is nu dat het ruimtevaartuig wakker wordt, breidt zijn zonnepanelen uit en teams ter plaatse controleren zijn gezondheid na de ontberingen van de lancering.

Elementen van de wetenschappelijke instrumenten van Solar Orbiter bevinden zich langs een giek van 4,4 meter lang, " die hen weghoudt van het hoofdlichaam van het ruimtevaartuig en eventuele interferentie. Deze giek moet worden ingezet voordat bepaalde chemische stuwraketten worden afgevuurd, die de instrumenten kunnen besmetten tijdens manoeuvres.

Een kunstmatige Proba-2 weergave van de zonne-noordpool. Krediet:Europees Ruimteagentschap

Zodra de systemen en instrumenten van Solar Orbiter operationeel zijn, het gaat in de "cruisefase, " die duurt tot november 2021. Gedurende deze tijd, het zal twee zwaartekracht-assisted manoeuvres rond Venus en één rond de aarde uitvoeren om de baan van het ruimtevaartuig te veranderen, leidend naar de binnenste regionen van het zonnestelsel.

De eerste close solar pass zal eind maart 2022 plaatsvinden op ongeveer een derde van de afstand tussen de aarde en de zon. Op dit punt, het ruimtevaartuig zal in een elliptische baan om de aarde zijn die in eerste instantie 180 dagen nodig heeft om te voltooien, het maken van een nauwe benadering van de zon om de zes maanden.

Een baan met uitzicht

Het pad van de Solar Orbiter zal het uit het 'vlak van de ecliptica' zien komen. in plaats van in hetzelfde platte vlak rond de zon te draaien als de planeten, manen en kleine lichamen van het zonnestelsel, het zal 'opspringen' vanaf de zonne-evenaar, het leveren van beelden van de poolgebieden van de zon die nog nooit eerder zijn gezien.

Visualisatie die laat zien dat de stuwraketten de stand van Solar Orbiter aanpassen voordat de zonnepanelen na de lancering worden ingezet. De inzet gebeurt in twee fasen:het eerste deel vindt ongeveer vijf minuten na scheiding plaats en is veergedreven, het ontvouwen van de zonnepanelen tot ongeveer 40% binnen vier minuten. Het tweede deel is gemotoriseerd, en zal de zonnepanelen volledig uitbreiden. Dit onderdeel duurt ongeveer tien minuten. De zonnepanelen zullen ongeveer 40 minuten na de scheiding van het ruimtevaartuig volledig worden ingezet. Krediet:Europees Ruimteagentschap

Om dit te doen, Solar Orbiter zal niet in een 'vaste' baan reizen. In plaats daarvan, het ruimtevaartuig zal een constant veranderend elliptisch pad volgen dat voortdurend zal worden gekanteld en geperst, waardoor het hoger en hoger en dichter bij de polen van de zon komt.

Als zodanig, de baan van het ruimtevaartuig is gekozen om 'in resonantie' te zijn met Venus, wat betekent dat het om de paar banen naar de omgeving van de planeet zal terugkeren en opnieuw de zwaartekracht van de planeet kan gebruiken om zijn baan te veranderen of te kantelen.

Terwijl Solar Orbiter aanvankelijk in hetzelfde 'platte' vlak draait als de planeten van het zonnestelsel, elke ontmoeting met Venus zal zijn neiging vergroten. Dit betekent dat elke keer dat Solar Orbiter de zon tegenkomt, het zal er vanuit een ander perspectief naar kijken.

Tegen eind 2021, het ruimtevaartuig zal zijn eerste nominale baan voor de wetenschap bereiken, die vier jaar zal duren. Gedurende deze periode, Solar Orbiter bereikt een hellingshoek van 17°, waardoor het ruimtevaartuig hoge resolutiebeelden van de zonnepolen kan maken, Voor de eerste keer.

Visualisatie van de inzet van verschillende giek/antennes op het Solar Orbiter-ruimtevaartuig. aanvankelijk, de eerste Radio en Plasma Waves (RPW) antenne wordt ingezet. Vervolgens wordt de boom met een reeks wetenschappelijke instrumenten ingezet (MAG, RPW, en SWA om de magnetische en elektrische velden te meten, en zonnewind rond het ruimtevaartuig). Vervolgens, de overige twee RPW-antennes worden ingezet. Eindelijk, de high-gain antenneschotel is ontrold. In werkelijkheid is deze reeks verdeeld over een periode van 24 uur. Krediet:Europees Ruimteagentschap

Artist impression van ESA's Solar Orbiter voor de zon (niet op schaal). Credit:ruimtevaartuig:ESA/ATG medialab; Zon:NASA / SDO / P. Testa (CfA)

Tijdens de voorgestelde uitgebreide missiefase, Solar Orbiter zou in een nog hogere hellingbaan terechtkomen. Op 33° boven de zonne-evenaar, de poolgebieden zouden nog directer in beeld komen.

Gegevens verzameld door Solar Orbiter worden opgeslagen op het ruimtevaartuig, dan straalde (of, 'downlinked') naar de aarde tijdens communicatievensters van acht uur, via het 35 m lange Malargüe grondstation in Argentinië.

Andere Estrack-stations zoals New Norcia in Australië en Cebreros in Spanje zullen als back-up fungeren.

Omgaan met de hitte

Om te overleven van zo dichtbij en persoonlijk te zijn met onze ster, een maximale temperatuur van 520 graden Celsius ervaren en een spervuur ​​​​van intense straling ontvangen, Het hoofdgedeelte en de vitale instrumenten van Solar Orbiter worden beschermd door een titanium hitteschild dat te allen tijde naar de zon is gericht.

Zelfs de zonnepanelen van het ruimtevaartuig, ontworpen om energie van de zon op te nemen, zal moeten worden beschermd. Terwijl Solar Orbiter dichter bij de gigantische bal van warmte en straling komt, de panelen die aan weerszijden van het ruimtevaartuig uitsteken, om het naar 18,9 m breed te brengen - moet weg van de zon worden gekanteld, beperking van de hoeveelheid licht die ze opnemen om ervoor te zorgen dat ze niet oververhit raken.