NASA forbereder lancering af Parker Solar Probe, en mission om at røre Solen

Tidligt en augustmorgen, himlen nær Cape Canaveral, Florida, vil lyse op med lanceringen af ​​Parker Solar Probe. Tidligst den 6. august, 2018, en United Launch Alliance Delta IV Heavy vil tordne til rummet med rumfartøjet i bilstørrelse, som vil studere Solen tættere end noget menneskeskabt objekt nogensinde har.

Den 20. juli, 2018, Nicky Fox, Parker Solar Probes projektforsker ved Johns Hopkins University Applied Physics Lab i Laurel, Maryland, og Alex Young, associeret direktør for videnskab i Heliophysics Science Division ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, introducerede Parker Solar Probes videnskabelige mål og teknologien bag dem på et tv -udsendt pressemøde fra NASAs Kennedy Space Center i Cape Canaveral, Florida.

"Vi har studeret solen i årtier, og nu skal vi endelig gå, hvor handlingen er, "sagde Young.

Vores sol er langt mere kompleks end det ser ud til. Frem for den faste, uforanderlig disk ser det ud til menneskelige øjne, solen er en dynamisk og magnetisk aktiv stjerne. Solens atmosfære sender konstant magnetiseret materiale udad, indhyller vores solsystem langt ud over Plutos bane og påvirker enhver verden undervejs. Spoler af magnetisk energi kan bryde ud med lys og partikelstråling, der bevæger sig gennem rummet og skaber midlertidige forstyrrelser i vores atmosfære, undertiden forvirrende radio- og kommunikationssignaler nær Jorden. Solaktivitetens indflydelse på Jorden og andre verdener er samlet kendt som rumvejr, og nøglen til at forstå dens oprindelse ligger i at forstå selve Solen.

"Solens energi flyder altid forbi vores verden, "sagde Fox." Og selvom solvinden er usynlig, vi kan se det omringe polerne som aurora, som er smukke - men afslører den enorme mængde energi og partikler, der kaskader ind i vores atmosfære. Vi har ikke en stærk forståelse af de mekanismer, der driver den vind mod os, og det er det, vi skal ud for at opdage. "

Det er her Parker Solar Probe kommer ind. Rumfartøjet bærer en række instrumenter til at studere solen både eksternt og in situ, eller direkte. Sammen, dataene fra disse state-of-the-art instrumenter skal hjælpe forskere med at besvare tre grundlæggende spørgsmål om vores stjerne.

Et af disse spørgsmål er mysteriet om solvindens acceleration, solens konstante udstrømning af materiale. Selvom vi i vid udstrækning fatter solvindens oprindelse på Solen, vi ved, at der er et punkt-endnu ikke observeret-hvor solvinden accelereres til supersonisk hastighed. Data viser, at disse ændringer sker i corona, et område af Solens atmosfære, som Parker Solar Probe vil flyve direkte igennem, og forskere planlægger at bruge Parker Solar Probes fjernmålinger og in situ -målinger til at belyse, hvordan dette sker.

Sekund, forskere håber at lære hemmeligheden bag coronas enormt høje temperaturer at kende. Den synlige overflade af solen er omkring 10, 000 F - men, af grunde, vi ikke helt forstår, corona er hundredvis af gange varmere, stigning op til flere millioner grader F. Dette er kontraintuitivt, som Solens energi produceres i sin kerne.

”Det er lidt ligesom hvis du gik væk fra et bål og pludselig blev meget varmere, "sagde Fox.

Endelig, Parker Solar Probes instrumenter skal afsløre mekanismerne på arbejdet bag accelerationen af ​​solenergiske partikler, som kan nå hastigheder mere end halvt så hurtigt som lysets hastighed, som de raketter væk fra Solen. Sådanne partikler kan forstyrre satellitelektronik, især for satellitter uden for Jordens magnetfelt.

For at besvare disse spørgsmål, Parker Solar Probe bruger fire suiter af instrumenter.

FIELDS -suiten, ledet af University of California, Berkeley, måler de elektriske og magnetiske felter omkring rumfartøjet. FIELDS fanger bølger og turbulens i den indre heliosfære med høj tidsopløsning for at forstå felterne forbundet med bølger, stød og magnetisk genforbindelse, en proces, hvor magnetfeltlinjer eksplosivt justeres.

WISPR -instrumentet, kort for Wide-Field Imager til Parker Solar Probe, er det eneste billedinstrument ombord på rumfartøjet. WISPR tager billeder fra strukturer som koronale masseudstødninger, eller CME'er, stråler og andre ejecta fra solen for at hjælpe med at forbinde, hvad der sker i den store koronale struktur, til de detaljerede fysiske målinger, der fanges direkte i nær-sol-miljøet. WISPR ledes af Naval Research Laboratory i Washington, D.C.

En anden suite, kaldet SWEAP (forkortelse for Solar Wind Electrons Alphas and Protons Investigation), bruger to komplementære instrumenter til at indsamle data. SWEAP -pakken med instrumenter tæller de mest forekommende partikler i solvinden - elektroner, protoner og heliumioner - og måler egenskaber som hastighed, massefylde, og temperatur for at forbedre vores forståelse af solvinden og koronalt plasma. SWEAP ledes af University of Michigan, University of California, Berkeley, og Smithsonian Astrophysical Observatory i Cambridge, Massachusetts.

Endelig, IS? IS -pakken - forkortelse for Integrated Science Investigation of the Sun, og inklusive?, symbolet for solen, i dets akronym - måler partikler på tværs af en lang række energier. Ved at måle elektroner, protoner og ioner, IS? IS vil forstå partiklernes livscykler - hvor de kom fra, hvordan de blev accelereret, og hvordan de bevæger sig ud fra solen gennem interplanetarisk rum. IS? IS ledes af Princeton University i New Jersey.

Parker Solar Probe er en mission omkring tres år undervejs. Med begyndelsen af ​​rumtiden, menneskeheden blev introduceret til den fulde dimension af Solens magtfulde indflydelse på solsystemet. I 1958, fysikeren Eugene Parker udgav et banebrydende videnskabeligt papir, der teoretiserer solvindens eksistens. Missionen er nu opkaldt efter ham, og det er den første NASA -mission, der er opkaldt efter en levende person.

Kun i de sidste årtier er teknologien kommet langt nok til at gøre Parker Solar Probe til virkelighed. Nøglen til rumfartøjets vovede rejse er tre hovedgennembrud:Det banebrydende varmeskjold, solsystemets kølesystem, og det avancerede fejlhåndteringssystem.

"Termisk beskyttelsessystem (varmeskjoldet) er en af ​​rumfartøjets missionaktiverende teknologier, "sagde Andy Driesman, Parker Solar Probe projektleder ved Johns Hopkins Applied Physics Lab. "Det tillader rumfartøjet at fungere ved cirka stuetemperatur."

Andre kritiske innovationer er solsystemets kølesystem og indbyggede fejlhåndteringssystemer. Solsystemets kølesystem gør det muligt for solsystemerne at producere strøm under den intense termiske belastning fra solen, og fejlhåndteringssystemet beskytter rumfartøjet i de lange perioder, hvor rumfartøjet ikke kan kommunikere med jorden.

Ved hjælp af data fra syv solsensorer placeret rundt om kanterne af skyggen kastet af varmeskjoldet, Parker Solar Probes fejlstyringssystem beskytter rumfartøjet i de lange perioder, hvor det ikke kan kommunikere med Jorden. Hvis det opdager et problem, Parker Solar Probe vil selv korrigere sin kurs og pege for at sikre, at dens videnskabelige instrumenter forbliver kølige og fungerer i de lange perioder, hvor rumfartøjet ikke er i kontakt med Jorden.

Parker Solar Probes varmeskjold - kaldet det termiske beskyttelsessystem, eller TPS-er en sandwich af carbon-carbon-komposit, der omgiver næsten fire og en halv centimeter carbonskum, hvilket er cirka 97% luft. Selvom den er næsten otte fod i diameter, TPS tilføjer kun omkring 160 pund til Parker Solar Probes masse på grund af dets lette materialer.

Selvom Delta IV Heavy er en af ​​verdens mest kraftfulde raketter, Parker Solar Probe er relativt lille, på størrelse med en lille bil. Men hvad Parker Solar Probe har brug for er energi - at komme til Solen kræver meget energi ved lanceringen for at nå sin bane omkring Solen. Det er fordi ethvert objekt, der blev lanceret fra Jorden, begynder at rejse rundt om Solen med samme hastighed som Jorden - cirka 18,5 miles i sekundet - så et objekt skal rejse utrolig hurtigt for at modvirke det momentum, ændre retning, og gå tæt på Solen.

Tidspunktet for lanceringen af ​​Parker Solar Probe - mellem cirka 4 og 6 am EDT, og inden for en periode, der varede omkring to uger - blev meget præcist valgt til at sende Parker Solar Probe mod sin første, vitalt mål for at opnå en sådan bane:Venus.

"Lanceringsenergien for at nå solen er 55 gange den krævede for at komme til Mars, og to gange, der behøvede at komme til Pluto, "sagde Yanping Guo fra Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, der har designet missionsbanen. "I løbet af sommeren Jorden og de andre planeter i vores solsystem er i den mest gunstige opstilling, så vi kan komme tæt på Solen. "

Rumfartøjet vil udføre en tyngdekraftsassistent for at kaste noget af sin hastighed ind i Venus 'brønd af orbitalenergi, trække Parker Solar Probe ind i en bane, der allerede - på sin første passage - bærer den tættere på soloverfladen end noget rumfartøj nogensinde er gået, godt inden for corona. Parker Solar Probe vil udføre lignende manøvrer seks gange mere i løbet af sin syvårige mission, hjælpe rumfartøjet til den endelige sekvens af baner, der passerer godt 3,8 millioner miles fra fotosfæren.

"Ved at studere vores stjerne, vi kan lære ikke kun mere om Solen, "sagde Thomas Zurbuchen, associeret administrator for Science Mission Directorate på NASA HQ. "Vi kan også lære mere om alle de andre stjerner i hele galaksen, universet og endda livets begyndelse. "