Położenie planet nareszcie jej sprzyja. Zbliża się start sondy ku biegunom Słońca

Ważący 1,8 tony Solar Orbiter zostanie wyniesiony przez rakietę Atlas V 41 w ramach misji Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) i amerykańskiej agencji kosmicznej NASA. Start misji planowany jest na poniedziałek rano (godzina 5.03) czasu środkowoeuropejskiego.

Początkowo start miał się odbyć w roku 2017, był jednak kilkakrotnie odkładany. Ponieważ misja wykorzystuje położenie planet, nie można jej rozpocząć w dowolnym momencie - jest to możliwe tylko podczas określonych okien startowych.

Pierwsze dane techniczne dotyczące powodzenia startu i stanu poszczególnych przyrządów będą dostępne niedługo po starcie. Lot będzie procesem skomplikowanym i punkt najbardziej zbliżony do Słońca sonda ma osiągnąć dopiero po 3,5 roku. W pobliżu Słońca, wewnątrz orbity Merkurego, sonda będzie przebywała tylko po kilkanaście dni co około pół roku.

W trakcie misji sonda wykorzysta grawitację Wenus, by krążyć po eliptycznej orbicie wokół Słońca. Najmniejsza odległość, na jaką się od niego zbliżyć, wynosi 42 miliony kilometrów - mniej, niż jedna trzecia dystansu Ziemia-Słońce. Dla porównania Merkury zbliża się do Słońca na 58 milionów kilometrów.

Powierzchnia Merkurego rozgrzewa się do temperatury około 430 stopni Celsjusza. Dzięki nowoczesnym wielowarstwowym osłonom termicznym (zbudowanym między innymi z tytanu pokrytego warstwą fosforanu wapnia) precyzyjne instrumenty sondy będą chronione przed nagrzewaniem trzynastokrotnie silniejszym niż na orbicie okołoziemskiej.

Do badania powierzchni Słońca, jego gorącej atmosfery zewnętrznej, magnetosfery oraz zmian wiatru słonecznego, Solar Orbiter wykorzysta kombinację dziesięciu instrumentów – w tym detektora umożliwiającego wykrywanie naładowanych cząstek elementarnych, magnetometru dokonującego pomiarów pola magnetycznego w plazmie oraz analizatora fal radiowych i plazmowych czy kamerę SoloHi.

Swój wkład w misję ma Centrum Badań Kosmicznych (CBK) Polskiej Akademii Nauk. Naukowcy z Warszawy i Wrocławia wspólnie z badaczami z Czech, Niemiec, Francji i ze Szwajcarii opracowali STIX - rodzaj teleskopu rentgenowskiego, który zarejestruje rozbłyski na Słońcu.

Polscy eksperci odpowiadali za sterujący teleskopem komputer i jego obudowę oraz oprogramowanie. Opracowali także testowy symulator detektorów i urządzenie do testowania komunikacji z sondą.

Powstały dwa identyczne egzemplarze teleskopu - lotny i zapasowy. Gdyby egzemplarz lotny uległ uszkodzeniu jeszcze przed wystrzeleniem sondy, zastąpiłby go zapasowy instrument.

Jeśli taka zamiana nie będzie konieczna, egzemplarz zapasowy pozostanie na Ziemi. Gdyby instrument lotny działał nieprawidłowo, jego naziemna kopia ułatwi zrozumienie problemu.

Doktor Tomasz Mrozek z Zakładu Fizyki Słońca CBK PAN we Wrocławiu zauważył, że wciąż nie znamy odpowiedzi na wiele pytań dotyczących Słońca. Najnowsza misja ESA i NASA może wyjaśnić wiele tajemnic. Dzięki wiedzy o aktywności Słońca można też będzie lepiej zrozumieć inne gwiazdy, do których obecne ziemskie sondy nie mają szansy dotrzeć.

Jak wyjaśnił dr Mrozek, STIX będzie badać w zakresie rentgenowskim słoneczne rozbłyski. Chodzi o tak zwane twarde promieniowanie rentgenowskie. Takie rozbłyski mogą zagrażać satelitom, a nawet ziemskiej infrastrukturze, w tym sieciom energetycznym.

STIX pozwoli badać między innymi plamy słoneczne, ciemniejsze obszary na powierzchni Słońca.

- Plamy są chłodniejsze od powierzchni, ale obszary leżące zaledwie kilka tysięcy kilometrów nad nimi osiągają temperaturę rzędu milionów Kelwinów. Dlatego wysyłają promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie. Jednak nie cała emisja w zakresie rentgenowskim ma podłoże termiczne. Część jest wywołana przez wysokoenergetyczne cząstki - opowiadał naukowiec.

Misja będzie również współpracować z inną, realizującą już swoje zadania sondą słoneczną NASA Parker Solar Probe, która zbliża się do Słońca jeszcze bardziej niż Solar Orbiter – na razie na 24 milionów kilometrów, a w przyszłości nawet na nieco ponad 6 milionów.

Dzięki uzupełniającym się danym pochodzącym z dwóch źródeł można uzyskać więcej informacji, niż każda z misji dostarczyłaby osobno. Tym bardziej, że prawie trzykrotnie lżejsza od Solar Orbiter sonda Parker Solar Probe nie ma kamer, gdyż i tak nie pozwoliłyby one obserwować niezwykle jasnego z tak bliska Słońca. Chodzi o dane pomocne w wyjaśnieniu zagadek dotyczących rozwoju planet i pojawienia się życia, działania Układu Słonecznego, początków Wszechświata. Pozwalające lepiej zrozumieć powstawanie wiatru słonecznego czy przewidywać okresy wzmożonej aktywności Słońca z rozbłyskami, zagrażającymi ziemskiej elektronice i energetyce.

Dokładne poznanie własności Słońca jest niezwykle istotne. Przede wszystkim to Słońce rządzi tym, jakie warunki klimatyczne panują na Ziemi. Na dodatek jest to najbliższa nam gwiazda, wszystkie pozostałe znajdują się tak daleko, że nie możemy dostrzec detali na ich powierzchniach, nawet przez największe teleskopy (jedynie dla niewielkiej liczby gwiazd udało się - dzięki interferometrii - uzyskać bardzo niewyraźne obrazy powierzchni). Słońce odpowiada także za tak zwaną kosmiczną pogodę: nieustannie wysyła strumień cząstek zwany wiatrem słonecznym, co jakiś czas wywołuje burze magnetyczne. Te i inne aspekty pogody kosmicznej mają wpływ na funkcjonowanie np. satelitów, a w skrajnych przypadkach nawet całych sieci energetycznych na powierzchni Ziemi.

Uzyskane z misji informacje będą dostępne dla naukowców z całego świata. Pierwsze użyteczne dane mają się pojawić w listopadzie roku 2021, a cała misja Solar Orbiter potrwa co najmniej do grudnia roku 2025. Jej koszt szacuje się na około miliard euro.

Autor: kw/map / Źródło: PAP