Lydende raketmission for at give et øjebliksbillede af solens magnetfelt

Det er ikke så svært at måle et magnetfelt, hvis du er inde i det. Fjernmåling af et magnetfelt - uanset om det er fra den anden side af et rum, på tværs af et land, eller 93 millioner miles væk - er en helt anden historie. Men det er præcis, hvad et hold af NASA-forskere og internationale samarbejdspartnere sigter mod at gøre med CLASP2.1-missionen:Mål magnetfeltet i et kritisk stykke af solens atmosfære kaldet kromosfæren.

CLASP2.1, forkortelse for Chromospheric Layer Spectropolarimeter 2.1, vil foretage disse målinger fra en NASA-sonde raket. Lydraketter er små raketter, der fører instrumenter ud i rummet i fem til ti minutter, før de falder tilbage til Jorden. Affyringsvinduet for CLASP2.1-sonende raketmission åbner kl. 11:30 MT den 5. oktober, 2021, ved White Sands Missile Range i New Mexico.

Den kommende flyvning bliver CLASP-instrumentets tredje tur til rummet. Det nuværende arbejde bygger på tidligere flyvninger for at hjælpe videnskabsmænd med bedre at forstå magnetfeltet i solens kromosfære, så opkaldt efter sit lyse røde udseende under totale solformørkelser.

Magnetisme driver meget af solens aktivitet, såsom soludbrud. Ifølge David McKenzie, CLASP2.1 hovedefterforsker og astrofysiker ved NASAs Marshall Space Flight Center i Huntsville, Alabama, magnetisme er det, der gør astrofysik interessant. "Det gælder især i solfysik, " han sagde.

Udbrud og anden aktivitet på solens overflade kan påvirke mennesker både på Jorden og i rummet. Mens skadelig stråling fra et flak ikke kan passere gennem jordens atmosfære for fysisk at påvirke mennesker på jorden, disse udbrud af stråling kan forstyrre radio- og GPS-signaler, og andre effekter af solaktivitet kan for tidligt beskadige metaller i ting som olierørledninger og atomkraftværker. Ekstremt intens solaktivitet kan endda forårsage strømafbrydelser. De massive doser af stråling, der ledsager soludbrud, udgør også en trussel mod astronauter uden for beskyttelsen af ​​Jordens magnetfelt.

"Ved at forstå det magnetiske felt i solen, vi kan lære at forudsige, hvornår disse begivenheder vil ske, " sagde McKenzie. En dag, oplysningerne kan hjælpe forskere med at advare energiselskaber om højrisikohændelser eller fortælle astronauter, hvornår det er sikkert at foretage en rumvandring.

Men lige nu, vi ved ikke meget om det magnetiske felt i kromosfæren, det nederste lag af solens atmosfære, hvor magnetiske kræfter giver anledning til soludbrud. Det er i høj grad, fordi det er så svært at måle.

Indtast CLASP og dets efterfølgende missioner, CLASP2 og CLASP2.1. Da forskere ikke kan måle magnetfeltet direkte, CLASP blev designet til at måle virkningerne af magnetfeltet i kromosfæren, hvor supervarmt solmateriale udsender ultraviolet lys.

Det solbeskuende CLASP-teleskop sender ultraviolet lys til en spektrograf, et instrument, der adskiller lys i dets komponentbølgelængder. Hver bølgelængde fremstår som et "hak" i lysspektret - videnskabsmænd kalder dem spektrallinjer. I nærvær af et magnetfelt, disse linjer deler sig nogle gange. (Dette fænomen, kendt som Zeeman-effekten, er opkaldt efter den hollandske fysiker Pieter Zeeman, som først observerede det i 1896. Zeeman vandt en Nobelpris for opdagelsen, som er grundlæggende for astrofysik.)

Denne opsplitning af spektrallinjer polariserer også lyset, så individuelle lysbølger har tendens til at svinge i en bestemt retning, eller endda i en cirkulær (med eller mod uret) bevægelse. Udstyret med et specialiseret filter - i det væsentlige en mere præcis version af polariserede solbriller - vil CLASP2.1 måle denne polarisering. Med disse oplysninger, forskerne kan bestemme præcist, hvor meget kromosfærens magnetfelt har splittet spektrallinjerne.

"Mængden af ​​spaltningen afhænger af styrken af ​​det magnetiske felt, " sagde McKenzie. "Så, hvis du kan måle mængden af ​​spaltning, så har du en fjernmåling af, hvor stærkt magnetfeltet er."

CLASP2.1, som bruger det samme instrument som tidligere CLASP-missioner, har samme opsætning som CLASP2, men vil teste en ny funktion. I stedet for kun at måle et stykke af solen, det vil se på 12 til 15 lige store stykker i løbet af sine seks minutter i rummet. (McKenzie siger, at det ville kræve mange hundrede af disse segmenter at spænde over solen). Hver sliver afslører et øjebliksbillede af den del af solens evigt skiftende magnetfelt. Jo flere skiver de kan dække, jo bredere et skår af magnetfeltet kan forskerne visualisere.

McKenzie håber til sidst at sætte instrumentet på en fritflyvende satellit, hvor det kan tage kontinuerlige målinger af solen. Før et stykke videnskabeligt udstyr vinder en plads ombord på en satellit, selvom, forskerne, der arbejder på det, skal vise, at det virker. Lydende raketmissioner som denne giver McKenzie og resten af ​​holdet mulighed for at teste og forfine deres udstyr. "Det er teknologiudvikling, det er proof of concept, vi finder ud af nogle af fejlene, " sagde han. Og, i processen, holdet producerer snapshots af kromosfærens magnetfelter.