Na tle codziennych wiadomości o tym, jak inna prywatna firma kosmiczna wystrzeliła swoją pierwszą (drugą, trzecią itd.) Rakietę, przetransportowała ładunek na ISS, przygotowuje się do otwarcia sezonu turystyki kosmicznej, a także planuje skolonizować najbliższe sąsiednie planety, wiadomości od wielkich państwowych agencji kosmicznych jakoś zaczynają się gubić. W międzyczasie przypominamy, że agencja kosmiczna NASA rozpoczęła bardzo ambitną misję eksploracji Słońca.
12 sierpnia 2018 roku rakieta Delta IV Heavy została wystrzelona z bazy Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych w Cape Canaveral na Florydzie. Ładunkiem jest sonda słoneczna „Parker”, której zadaniem jest pokonanie blisko 150 milionów kilometrów kosmosu i spotkanie ze Słońcem. Parker będzie musiał zbliżyć się do gwiazdy tak blisko, jak żaden statek kosmiczny nigdy się do niej nie zbliżył. W drodze do Słońca sonda przeprowadzi kilka manewrów grawitacyjnych wokół Wenus, stając się, według prognoz NASA, najszybszym obiektem stworzonym przez człowieka w kosmosie. Dziś porozmawiamy o 10 najciekawszych faktach związanych z tą misją.
Dotknij słońca
Sonda Parker Solar Probe ma za zadanie wykonać misję, której żaden statek kosmiczny stworzony przez człowieka nie mógłby wcześniej wykonać. Będzie badał zewnętrzną atmosferę Słońca. Tak zwana korona. Aby to zrobić, zbliży się do gwiazdy w odległości 6,2 miliona kilometrów, w rzeczywistości „dotykając” zewnętrznej warstwy jej atmosfery. Urządzenie poradzi sobie nie tylko z rozwiązywaniem tajemnic gwiazdy, ale także wzbogaci naszą wiedzę o tym, jak Słońce wpływa na magnetosferę naszej planety. Znaczenie tej misji jest trudne do przecenienia, ponieważ coraz powszechniejsze stają się technologie, na które w pewien sposób wpływa działalność naszego Luminarza. Możliwe, że ta misja zwiększy naszą zdolność do badania układu słonecznego jako całości.
50 lat przygotowań
Film promocyjny:
Wystrzelenie sondy w sierpniu 2018 roku było zwieńczeniem ponad 50 lat rozwoju i planowania tej misji kosmicznej. Społeczność naukowa odkryła, że temperatura korony słonecznej może osiągnąć milion stopni Celsjusza w latach 40. ubiegłego wieku. Potwierdzenie istnienia tzw. Wiatru słonecznego (wyrzucanych przez koronę silnie naładowanych zjonizowanych cząstek plazmy) miało miejsce w latach 60. Jednak naukowcy nadal nie mogą zrozumieć, dlaczego temperatura korony słonecznej jest znacznie wyższa niż temperatura powierzchni gwiazdy. Ponadto nie jest jasne, co dokładnie przyspiesza cząsteczki wiatru słonecznego. Odpowiedzi na te pytania można uzyskać jedynie poprzez bezpośredni kontakt z koroną słoneczną - twierdzą naukowcy.
Pomysł przeprowadzenia takiego badania pojawił się po raz pierwszy w 1958 roku. Od tego czasu kilka statków kosmicznych zbliżyło się do Słońca, ale żaden z nich nie zbliżył się do gwiazdy tak blisko, jak przewidywano, że zrobi to sonda słoneczna Parkera.
Pierwszy statek kosmiczny NASA nazwany na cześć żywej osoby
Agencja lotnicza NASA nadała swojemu statkowi kosmicznemu różne nazwy, ale żadna z nich nie została nazwana imieniem wciąż żyjącej osoby. Sonda Parker Solar Probe została nazwana na cześć astrofizyka Eugene'a Parkera, który przewidział istnienie wiatru słonecznego w 1958 roku.
W latach pięćdziesiątych Parker opracował złożoną teorię na temat tego, jak gwiazdy oddają swoją energię. Wprowadził pojęcie „wiatru słonecznego”, aby opisać kaskadowe emisje energii ze Słońca, a nawet zaproponował teorię wyjaśniającą przyczynę wyższej temperatury korony słonecznej w porównaniu z powierzchnią gwiazdy. Ponadto astrofizyk rozważał model zewnętrznej atmosfery Słońca ze stałym odpływem materii z korony i wykazał, że prędkość wiatru słonecznego rośnie wraz z odległością od Słońca, osiągając wartości naddźwiękowe. Naukowiec przeanalizował również wpływ rozszerzającej się korony na pole magnetyczne w pobliżu Słońca i odkrył, że pole to musi być spiralne ze względu na rotację Słońca. Jego wnioski dotyczące prędkości wiatru słonecznego i struktury spiralnej słonecznego pola magnetycznego zostały następnie potwierdzone za pomocą statku kosmicznego. Parker ma teraz 91 lat. Mimo swojego wieku, 12 sierpnia, w dniu startu sondy, astrofizyk był obecny na kompleksie startowym.
słoneczny wiatr
Główne cele naukowe misji będą zasadniczo koncentrować się wokół tajemnic związanych z wiatrem słonecznym. Porywy wytwarzane wewnątrz korony mogą osiągać prędkość 1,6 miliona kilometrów na godzinę. Naukowcy z NASA mają nadzieję dowiedzieć się, dlaczego korona słoneczna jest tak gorąca i co dokładnie przyspiesza wiatr słoneczny. Tych rzeczy nie da się zrozumieć bez znalezienia mechanizmów odpowiedzialnych za te procesy w pobliżu źródła.
Słońce jest bardzo trudne do osiągnięcia
W rzeczywistości podróż na Słońce wymaga 55 razy więcej energii niż podróż na Marsa. Po pierwsze, odległość od Ziemi do naszej gwiazdy wynosi około 150 milionów kilometrów. Ale odległość to nie jedyny problem. Głównym problemem jest tutaj tak zwana prędkość poprzeczna, czyli prędkość względem pożądanego wektora ruchu.
Aby zrozumieć zasadę prędkości bocznej, konieczne jest zrozumienie, w jaki sposób ciała poruszają się po orbitach. W rzeczywistości wszystkie obiekty na orbicie Słońca spadają na gwiazdę bez końca. Jednak prędkość boczna nie pozwala im upaść, ponieważ faktycznie wyprzedzają ciało, na które spadają. Ziemia porusza się wokół Słońca z prędkością 108 000 kilometrów na godzinę. W rezultacie, gdy statek kosmiczny opuści orbitę Ziemi, poruszy się do przodu w kosmosie i zacznie spadać na Słońce, ale będzie stale chybił, ponieważ jego prędkość boczna pozostanie. Aby dostać się do gwiazdy, urządzenie musi po prostu spaść.
Aby rozwiązać kwestię prędkości bocznej, NASA planuje zastosować manewry wspomagane grawitacją wokół Wenus. Umożliwią one niemal całkowite wygaszenie tego wskaźnika, ale jednocześnie zwiększą maksymalną prędkość ruchu sondy Parker Solar Probe, która w szczytowym momencie może sięgać nawet 200 kilometrów na sekundę.
Manewry grawitacyjne wokół Wenus
Aby zbliżyć się jak najbliżej Słońca, sonda Parker Solar Probe będzie musiała wykonać kilka manewrów wspomagania grawitacji wokół Wenus w ciągu następnych 7 lat.
Po pierwszym przelocie Wenus sonda wejdzie na orbitę eliptyczną z okresem 150 dni (2/3 okresu Wenus), wykonując 3 orbity, gdy Wenus wykona 2. Po drugim przelocie okres skróci się do 130 dni. Za mniej niż 2 orbity (198 dni) statek kosmiczny spotka Wenus po raz trzeci. Skróci to okres do połowy czasu na Wenus (112,5 dnia). W przypadku czwartego spotkania okres ten wyniesie już 102 dni. Po 237 dniach sonda spotka się z Wenus po raz piąty, a okres rotacji zostanie skrócony do 96 dni (3/7 Wenus). Aparat w tym momencie wykona już 7 obrotów, podczas gdy Wenus wykona tylko 3. Szóste spotkanie odbędzie się prawie dwa lata po poprzednim i skróci ten okres do 92 dni (2/5 Wenus). Po kolejnych pięciu obrotach wokół Słońca sonda spotka się z Wenus po raz siódmy i ostatni, co skróci ten okres do 88-89 dni.pozwalając ci podejść jeszcze bliżej słońca.
Najszybszy statek kosmiczny w historii ludzkości
Dzięki kilku manewrom wspomaganym grawitacją wokół Wenus, statek kosmiczny będzie mógł ostatecznie osiągnąć prędkość 692 000 kilometrów na godzinę, szybciej niż jakakolwiek inna sonda kosmiczna zbudowana przez człowieka.
W tej chwili najszybszą sondą kosmiczną jest sonda „Juno”, zaprojektowana do badania Jowisza. Jego obecna prędkość to około 266 tysięcy kilometrów na godzinę. Sonda Voyager 1, wystrzelona w celu podbicia przestrzeni międzygwiazdowej pod koniec lat 70. i opuszczająca Układ Słoneczny 35 lat później, ma prędkość około 61 000 kilometrów na godzinę. Maksymalna prędkość sondy Parker Solar Probe będzie ponad dwukrotnie większa niż Juno i 11 razy większa niż Voyager 1.
Osłona termiczna
Osłona termiczna sondy jest równie imponująca, jak jej maksymalna prędkość. Rozmiar osłony słonecznej umieszczonej z przodu aparatu to 2,4 metra średnicy. Został zaprojektowany tak, aby odbijał ekstremalne ciepło z wyposażenia naukowego sondy. Ekran ma 11,5 centymetra grubości. Składa się z pianki kompozytowej z włókna węglowego umieszczonej pomiędzy dwiema płytami węglowymi. Przednia płyta skierowana w stronę słońca jest pokryta specjalną białą farbą ceramiczną, która odbija ciepło tak skutecznie, jak to tylko możliwe. Zastosowane materiały sprawiły, że tarcza była dość lekka. Jego waga to tylko 73 kilogramy.
W kosmosie temperatura może wynosić tysiące stopni, ale konkretny obiekt nie będzie się nagrzewał, ponieważ temperatura jest określana przez prędkość cząstek, podczas gdy ciepło jest mierzone przez całkowitą ilość przenoszonej przez nie energii. Cząsteczki mogą się szybko przemieszczać (wysoka temperatura), ale jeśli jest ich niewiele, będzie mało energii (mało ciepła). W kosmosie jest niewiele cząstek, więc niewiele z nich jest w stanie przekazać energię do aparatu.
Najbardziej autonomiczny statek kosmiczny
Jednym z wyjaśnień skuteczności osłony termicznej jest bardzo „inteligentne” oprogramowanie sterujące statkiem kosmicznym. Gdy sonda znajdzie się blisko Słońca, połączenie między nią a Ziemią będzie jednostronnie przerywane co 8 minut. W tym czasie sonda będzie w stanie samodzielnie dokonać niezbędnych regulacji w zaledwie 10 sekund.
Twórcy sondy wprowadzili do jej oprogramowania absolutnie wszystkie możliwe scenariusze rozwoju zdarzeń, jakie mogli sobie wyobrazić, dzięki czemu urządzenie jest w stanie w razie potrzeby samodzielnie zmieniać kąt nachylenia i obrót ekranu ochronnego.
Nicola Fox, współpracownik naukowy Parker Solar Probe Project, nazywa ten statek „najbardziej autonomicznym statkiem kosmicznym, jaki kiedykolwiek stworzył człowiek”.
Wyjątkowy ładunek
W marcu tego roku NASA zaprosiła publiczność do wzięcia udziału w akcji, w której nazwiska setek tysięcy uczestników zostaną umieszczone na pamiątkowej tablicy i wysłane wraz z sondą do Słońca. Jednym z uczestników był William Shatner, aktor, który grał kapitana Kirka w epickim Star Trek. W sumie ponad 1,1 miliona ludzi wysłało do NASA prośby o dodanie swojego nazwiska do tabliczki znamionowej.
„To chyba jedna z najbardziej ambitnych i najbardziej ekstremalnych misji wywiadowczych w historii ludzkości. Ponadto statek kosmiczny będzie nosił tyle nazwisk osób, ile wspiera misję”- powiedział badacz programu Nicola Fox.
Nikolay Khizhnyak