Die NASA bereitet sich darauf vor, Anfang August eine historische Sonde zu starten, um "die Sonne zu berühren" - von der Wissenschaftler hoffen, dass sie jahrzehntelange Rätsel um unseren Stern lösen wird.
Die Mission, Parker Solar Probe genannt, wird 24 Mal um die Sonne geschleift und in der Millionen-Grad-Atmosphäre des Sterns, der sogenannten Corona, fliegen.
Der entmutigende Flugplan des Raumfahrzeugs ist nicht nur eine gewagte Lerche. Es ist eine Notwendigkeit, Fragen über die Sonne zu beantworten, die Wissenschaftler seit Jahrzehnten verblüfft haben. In einigen Fällen beeinflussen ihre Antworten unser Leben auf der Erde. Wissenschaftler nutzen aber auch den bequemen Zugang zur Sonne, um alle Sterne durch Stellvertreter zu verstehen.
"Wir müssen zur Korona gehen, weil wir so viel Wissenschaft gemacht haben, indem wir den Stern betrachtet haben", sagte die Projektwissenschaftlerin Nicola Fox, Solarwissenschaftlerin an der Johns Hopkins University, am 20. Juli während einer NASA-Pressekonferenz über die bevorstehende Mission. "Wir haben es auf jede erdenkliche Weise betrachtet, jede Wellenlänge; wir sind sogar über die Umlaufbahn von Merkur hinaus gereist. Aber wir müssen in diese Aktionsregion und in die Region gelangen, in der all diese Geheimnisse wirklich sind auftreten. " [Neuer Blick in die Atmosphäre der Sonne liefert Hinweise auf mysteriösen Sonnenwind]
Drei Rätsel lösen
Erstens wird die Mission den Wissenschaftlern helfen, die Korona selbst zu verstehen - insbesondere, wie sich Wärme durch die Sonnenatmosphäre bewegt. Im Moment scheint dieser Wärmefluss nicht intuitiv zu sein: Die Korona kann Temperaturen erreichen, die etwa 300-mal heißer sind als die Oberfläche der Sonne, obwohl sie weiter von den Reaktionen entfernt ist, die den Stern antreiben.
"Es ist eine sehr seltsame, ungewohnte Umgebung für uns", sagte Alex Young, Solarwissenschaftler bei der NASA, während der Pressekonferenz. "Wir sind an die Idee gewöhnt, dass es kühler wird, wenn ich neben einem Lagerfeuer stehe und mich davon entferne - aber das passiert nicht in der Sonne."
Die zweite Aufgabe der Sonde besteht darin, das zu untersuchen, was Wissenschaftler den Sonnenwind nennen - eine Flut hoch geladener Teilchen, die aus der Sonne strömen und das gesamte Sonnensystem durchqueren und die Blase bilden, die unsere Umgebung im Weltraum markiert.
Aber Wissenschaftler arbeiten immer noch daran, genau zu verstehen, wie es funktioniert, und wieder passiert etwas sehr Seltsames - der Sonnenwind beschleunigt sich irgendwie auf Überschall. "Der Sonnenwind geht von einer stetigen Brise zu einem tatsächlichen Überschallstrom von der Korona über Millionen von Meilen pro Stunde", sagte Young. Wissenschaftler hoffen, dass die Messungen der Sonde, die sowohl direkt in den Sonnenwind als auch entlang ihrer Strömung fliegt, ihnen helfen werden, dieses Rätsel zu lösen.
Schließlich wird die Sonde eine noch dramatischere Folge des Lebens in der Nähe unseres Sterns untersuchen, die gelegentlich Plasmaknoten in den Weltraum ausstößt. "Die Sonne kann diese riesigen Materialklumpen ausstrahlen - Milliarden Tonnen Sonnenatmosphäre mit einem solaren Magnetfeld, das sich mit einer Geschwindigkeit von Millionen Meilen pro Stunde von der Sonne wegbewegt", sagte Young.
Diese Wutanfälle verursachen eine Reihe von Phänomenen, die Wissenschaftler als Weltraumwetter bezeichnen. Wenn sie dramatisch genug sind, können die Ausbrüche für Astronauten und Satelliten auf ihrem Weg gefährlich sein - und besonders starke könnten Stromnetze hier auf der Erde ausschalten. Wissenschaftler haben einige Techniken zur Vorhersage des Weltraum-Wetter-Äquivalents von Tornados und Hurrikanen, aber sie hoffen, dass die Mission diese Vorhersagen genauer macht.
Und wenn Sie nur wegen der schönen Bilder hier sind, machen Sie sich keine Sorgen. Die NASA hat auch einige davon arrangiert. Die Sonde enthält eine Kamera, die Projektwissenschaftlern die Sicht des Raumfahrzeugs zeigt, das durch die Korona fliegt. Das bedeutet Bilder nicht von der Sonnenoberfläche, sondern von der Korona selbst, wobei die Bilder denen ähneln, die während einer totalen Sonnenfinsternis auf der Erde erzeugt wurden. [Sehen Sie sich die schwer fassbare Corona der Sonne im Zeitraffer-Video zur Sonnenfinsternis an]
Verzögerung für Technologie
Wissenschaftler haben sich seit Jahrzehnten mit diesen Fragen auseinandergesetzt, aber ohne die Ressourcen, um tatsächlich nach den Sternen zu greifen. Dafür mussten sie auf die Technologie warten, um die Parker Solar Probe in die Realität umzusetzen.
Der wichtigste Teil dieser Technologie ist der Hitzeschild, auf den sich die meisten Instrumente des Raumfahrzeugs als Schutz vor der atemberaubenden Hitze der Sonne stützen. Es ist eine seltsam geformte, unscheinbar aussehende Platte aus sorgfältig konstruierten Kohlenstoffmaterialien, aber sie macht ihren Job: Wenn die Temperaturen auf der Vorderseite des Schildes 1.370 Grad Celsius erreichen, beträgt ihr Rücken nur 315 Grad Celsius ) - und die Instrumente selbst bleiben bei milden 30 ° C.
Die Instrumente des Raumfahrzeugs werden von Sonnenkollektoren angetrieben, aber diese Module mussten angepasst werden, um den übermächtigen Eingang zu verwalten, der so nah an der Sonne verfügbar ist. "Solarzellen müssen kühl bleiben; sie überhitzen nicht gern, und wenn doch, funktionieren sie nicht", sagte Fox. Das bedeutete, selbstkühlende Paneele zu entwerfen, die das Raumschiff selbst einstellen kann und die meisten Paneele bei Bedarf hinter dem Hitzeschild verstaut.
Ein dritter wichtiger Fortschritt bestand darin, sicherzustellen, dass die Sonde ohne viel menschlichen Aufwand für sich selbst sorgen kann. Die Sonde befindet sich während ihrer nächsten Annäherung auf der anderen Seite der Sonne und kann nicht nach Hause rufen, wenn etwas schief geht. Selbst wenn ein Signal ausgegeben werden kann, tritt eine Kommunikationsverzögerung von 16 Minuten auf.
"Ich sehe sie [Parker] gerne als unabhängiges Raumschiff", sagte Fox. "Sie ist sehr, sehr autonom. Sie muss auf sich selbst aufpassen, wenn sie sich in dieser koronalen Region befindet. Es ist keine Person in der Schleife." Das bedeutet, dass das Raumschiff automatisch bestimmen kann, wann es seine Position im Weltraum verschieben muss, da einzelne Teile des Raumfahrzeugs Sonne empfangen. [Touching the Sun: NASA-Mission in Parker Solar Probe umbenannt]
Vorausschauen
Die Parker Solar Probe befindet sich im Kennedy Space Center der NASA, verpackt und startbereit, trotz kleiner Probleme, die den Start um eine Woche verzögern, einschließlich der Hinzufügung eines zweiten Backup-Satzes von Temperatursensoren, nachdem Bedenken bestehen, dass der ursprüngliche Satz nicht funktionieren würde.
Jetzt ist das Raumschiff einsatzbereit. "Wir haben die ganze Arbeit erledigt, alle Überprüfungen. Sie sieht schließlich genau so aus, wie ich erwartet hatte, dass sie von all den PowerPoint-Präsentationen aussieht, die ich vor 10 Jahren gesehen habe", sagte Fox. "Sie ist zugeknöpft, sieht wunderschön aus und ist bereit, ihren Flug anzutreten."
Das Raumschiff ist jetzt für ein Startfenster geplant, das am 6. August um 4:08 Uhr EDT (0808 GMT) geöffnet und am 19. August geschlossen wird. Es wird die Erde an Bord einer Delta IV-Rakete der United Launch Alliance mit zwei Stufen und einer verlassen Die dritte Beschleunigungsstufe wird im Weltraum ausgelöst.
All diese Kraft ist notwendig, um den Weg des Raumfahrzeugs zur Sonne zu bestimmen. "Wir müssen so schnell gehen, weil wir den Einfluss der Erde verlieren müssen", sagte Fox. "Wir wollen nicht mit der Erde herumreisen; wir wollen in die Sonne gehen können."
Sobald das Raumschiff der Anziehungskraft der Erde entkommen ist, fliegt es in Richtung Venus und umkreist den Planeten etwa sechs Wochen nach dem Start, um langsamer zu werden und sich in der Sonne niederzulassen. Dann geht es weiter zur Sonne. Die Sonde wird 24 Umlaufbahnen um die Sonne machen, durchsetzt mit sechs weiteren Anpassungen, die den Einfluss der Venus nutzen, um die Sonde näher an den Stern heranzuführen.
Die Umlaufbahnen sind wie Blütenblätter geformt, wobei die Sonde die meisten ihrer Daten in 11-Tage-Schüben sammelt, während sie sich innerhalb eines Viertels der Entfernung zur Erde befindet, und diese Informationen dann während des entfernten Teils ihrer Schleife nach Hause sendet. Bei der nächsten Annäherung fliegt die Sonde nur 6 Millionen Kilometer über der Sonnenoberfläche mit einer Geschwindigkeit von 700.000 km / h, was sie zum schnellsten von Menschen hergestellten Objekt macht.
Schließlich wird dem Raumschiff etwa sieben Jahre nach dem Start der Treibstoff ausgehen, mit dem es seinen Körper anpasst und empfindliche Instrumente von der Hitze der Sonne fernhält. Und das wird der Anfang vom Ende für die Parker Solar Probe sein.
"An diesem Punkt werden Teile des Körpers, die nicht dafür ausgelegt sind, die gesamte Sonnenumgebung zu sehen, diese sehen, das Raumschiff wird in große Teile zerfallen und dann wird es allmählich und allmählich kleiner", sagte Fox. "Ich denke romantisch gerne, dass sie Teil der Korona wird und die Sonne für immer umkreist."
