De eerste metingen door een Solar Orbiter wetenschappelijk instrument bereikten de grond op donderdag 13 februari en vormden een bevestiging voor de internationale wetenschappelijke teams dat de magnetometer aan boord in goede gezondheid verkeert na een succesvolle inzet van de instrumentboom van het ruimtevaartuig.

zonne-orbiter, ESA's nieuwe zonverkennende ruimtevaartuig, gelanceerd op maandag 10 februari. Het draagt ​​tien wetenschappelijke instrumenten, waarvan vier eigenschappen van de omgeving rond het ruimtevaartuig meten, vooral elektromagnetische eigenschappen van de zonnewind, de stroom geladen deeltjes die uit de zon stroomt. Drie van deze 'in situ'-instrumenten hebben sensoren op de 4,4 m lange giek.

"We meten magnetische velden die duizenden keren kleiner zijn dan die waarmee we op aarde bekend zijn, " zegt Tim Horbury van Imperial College London, Hoofdonderzoeker voor het Magnetometer-instrument (MAG). "Zelfs stromen in elektrische draden maken magnetische velden veel groter dan wat we moeten meten. Daarom zijn onze sensoren op een boom, om ze weg te houden van alle elektrische activiteit in het ruimtevaartuig."

Magnetisch veld observeren terwijl de giek zich ontplooit

Ground controllers bij het European Space Operations Center in Darmstadt, Duitsland, schakelde de twee sensoren van de magnetometer in (een nabij het einde van de giek en de andere nabij het ruimtevaartuig) ongeveer 21 uur na het opstijgen. Het instrument registreerde eerder gegevens, tijdens en na de inzet van de giek, waardoor de wetenschappers de invloed van het ruimtevaartuig op metingen in de ruimteomgeving konden begrijpen.

"De gegevens die we hebben ontvangen, laten zien hoe het magnetische veld afneemt van de nabijheid van het ruimtevaartuig tot waar de instrumenten daadwerkelijk worden ingezet, " voegt Tim toe. "Dit is een onafhankelijke bevestiging dat de giek daadwerkelijk is ingezet en dat de instrumenten, inderdaad, zorgen voor nauwkeurige wetenschappelijke metingen in de toekomst."

Terwijl de titanium/koolstofvezel boom zich op woensdag over een totale periode van 30 minuten uitstrekte, bijna drie dagen na de lancering, de wetenschappers konden het niveau van het magnetische veld met ongeveer één orde van grootte zien afnemen. Terwijl ze in het begin vooral het magnetische veld van het ruimtevaartuig zagen, aan het einde van de procedure, ze kregen de eerste glimp van het aanzienlijk zwakkere magnetische veld in de omgeving.

"Vooraf meten, gedurende, en na de hausse helpt de inzet ons om signalen te identificeren en te karakteriseren die niet zijn gekoppeld aan de zonnewind, zoals verstoringen afkomstig van het ruimtevaartuigplatform en andere instrumenten, " zegt Matthieu Kretzschmar, van Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace in Orleans, Frankrijk, Leid co-onderzoeker achter een andere sensor op de giek, de hoogfrequente magnetometer van het instrument Radio and Plasma Waves (RPW).

"Het ruimtevaartuig onderging uitgebreide tests op de grond om zijn magnetische eigenschappen te meten in een speciale simulatiefaciliteit, maar we konden dit aspect tot nu toe niet volledig testen, in de ruimte, omdat de testapparatuur ons meestal verhindert het benodigde zeer lage niveau van magnetische veldfluctuaties te bereiken, " hij voegt toe.

Volgende, de instrumenten zullen moeten worden gekalibreerd voordat echte wetenschap kan beginnen.

Opwarming voor de wetenschap

"Tot eind april we zullen geleidelijk de in-situ-instrumenten aanzetten en controleren of ze correct werken, " zegt Yannis Zouganelis, ESA's plaatsvervangend projectwetenschapper voor de Solar Orbiter-missie. "Tegen eind april we zullen een beter idee hebben van de prestaties van de instrumenten en hopelijk beginnen we medio mei met het verzamelen van de eerste wetenschappelijke gegevens."

Naast de instrumentenboom, de inzet van drie antennes van het RPW-instrument, die de kenmerken van elektromagnetische en elektrostatische golven in de zonnewind zal bestuderen, werden in de vroege uurtjes van donderdag 13 februari met succes afgerond. De gegevens van deze specifieke implementaties moeten nog worden geanalyseerd.

Naast de vier in-situ instrumenten, Solar Orbiter draagt ​​zes teledetectie-instrumenten, in wezen telescopen, die het oppervlak van de zon op verschillende golflengten in beeld zal brengen, het verkrijgen van de dichtstbijzijnde ooit uitzichten van onze moederster.

"De teledetectie-instrumenten zullen in de komende maanden in gebruik worden genomen, en we kijken ernaar uit om ze in juni verder te testen, wanneer Solar Orbiter dichter bij de zon komt, ' voegt Yannis toe.

De mysteries van de zon ontrafelen

De combinatie van beide instrumenten stelt wetenschappers in staat om wat er op de zon gebeurt te koppelen aan de verschijnselen gemeten in de zonnewind, waardoor ze mysteries kunnen aanpakken zoals de 11-jarige cyclus van zonneactiviteit, de opwekking van het magnetische veld van de zon en hoe deeltjes uit de zonnewind worden versneld tot hoge energieën.

"De tien instrumenten aan boord van onze missie zullen samen spelen als instrumenten in een orkest, ", zegt ESA Solar Orbiter-projectwetenschapper Daniel Müller. "We zijn net begonnen met de repetitie, en één voor één, extra instrumenten zullen aansluiten. Als we klaar zijn, over een paar maanden, we zullen luisteren naar de symfonie van de zon."