Coronal Mass Ejections (aka solfack) är en allvarligt farlig sak. Närhelst Solen släpper ut en laddning av dessa laddade partiklar kan den spela förödelse med elektriska system, flygplan och satelliter här på jorden. Värre än är den skada den kan orsaka astronauter som är stationerade ombord på ISS, som inte har skyddet av jordens atmosfär. Som sådan är det uppenbart varför forskare vill kunna förutsäga dessa händelser bättre.
Av detta skäl arbetar Smithsonian Astrophysical Observatory och Charles Stark Draper Laboratory - en Cambridge, Massachusetts-baserad ideell organisation för icke-vinstdrivande verksamhet - för att utveckla specialiserade sensorer för NASA: s föreslagna solfartyg. Detta rymdskepp startar 2018 och kommer att flyga in i solatmosfären och "röra" solens ansikte för att lära sig mer om dess beteende.
Detta rymdskepp - känt som Solar Probe Plus (SPP) - designas och byggs för närvarande av Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. När den har lanserats kommer SPP att använda sju Venus flybys under nästan sju år för att gradvis krympa sin bana runt solen. Under denna tid kommer den att leda 24 flybys från solen och passera in i solens övre atmosfär (corona) och passera inom 6,4 miljoner km (4 miljoner mi) från dess yta.
På det här avståndet kommer det att ha rest 37,6 miljoner km (23,36 miljoner mi) närmare solen än något rymdskepp i historien. Samtidigt kommer det att sätta ett nytt rekord för det snabbast rörliga objektet som någonsin har byggts av människor - reser med hastigheter upp till 200 km / sek (124,27 mi / s). Och sist men inte minst kommer det att utsättas för värme och strålning som inget rymdskepp någonsin har mött, vilket kommer att inkludera temperaturer över 1371 ° C (2500 ° F).
Som Seamus Tuohy, chef för rymdsystemets programkontor vid Draper, sa i ett CfA-pressmeddelande:
"Ett sådant uppdrag skulle kräva ett rymdskepp och instrumentering som kan motstå strålning av extremer, hög hastighet och det hårda solskick - och det är den typ av program som Draper och Smithsonian Astrophysical Observatory är välkända."
Förutom att den är en historisk först kommer denna sond att tillhandahålla ny data om solaktivitet och hjälpa forskare att utveckla sätt att förutse stora rymdväderhändelser - som påverkar livet på jorden. Detta är särskilt viktigt i en tid då människor i allt högre grad förlitar sig på teknik som kan påverkas negativt av solfällningar - allt från flygplan och satelliter till apparater och elektriska apparater.
Enligt en ny studie från National Academy of Sciences beräknas det att en enorm solhändelse i dag kan orsaka två biljoner dollar i skada i USA bara - och platser som den östra kusten skulle vara utan ström i upp till ett år. Utan elektricitet för att tillhandahålla värme, verktyg, ljus och luftkonditionering skulle dödsfallet från en sådan händelse vara betydande.
Som sådan är det inte bara fråga om att förhindra skador utan att rädda liv att utveckla avancerade varningssystem som på ett tillförlitligt sätt kan förutsäga när en koronal massutkastning kommer. Som Justin C. Kasper, huvudutredaren vid Smithsonian Astrophysical Observatory och professor i rymdvetenskap vid University of Michigan, sa:
”[I] förutom att svara på grundläggande vetenskapliga frågor är avsikten att bättre förstå de risker som rymdväder medför för de moderna kommunikations-, luftfarts- och energisystemen som vi alla litar på. Många av de system vi i den moderna världen förlitar oss på - våra telekommunikationer, GPS, satelliter och elnät - kan störas under en längre tid om en stor solstorm skulle inträffa idag. Solar Probe Plus hjälper oss att förutsäga och hantera påverkan av rymdväder på samhället. ”
För detta ändamål har SPP tre stora vetenskapliga mål. Först kommer den att försöka spåra flödet av energi som värmer och påskyndar solkorona och solvind. För det andra kommer dess utredare att försöka bestämma strukturen och dynamiken i plasma och magnetfält som solenergikälla. Och sist kommer den att utforska mekanismerna som påskyndar och transporterar energiska partiklar - specifikt elektroner, protoner och heliumjoner.
För att göra detta kommer SPP att vara utrustad med en avancerad serie instrument. En av de viktigaste av dessa är den som byggdes av Smithsonian Astrophysical Observatory med tekniskt stöd från Draper. Känd som Faraday Cup - och uppkallad efter kända elektromagnetiska forskare Michael Faraday - denna enhet kommer att drivas av SAO och University of Michigan i Ann Arbor.
Farady Cup är utformad för att motstå störningar från elektromagnetisk strålning och kommer att mäta hastigheten och riktningen för solens laddade partiklar och kommer endast att vara två placerade utanför SPP: s skyddande solskydd - en annan viktig komponent. Mätningen 11,43 cm (4,5 tum) tjock, kommer denna kolskyddssköld att säkerställa att sonden tål de extrema förhållandena när den leder sina många flybys genom solens korona.
Uppdraget innebär naturligtvis flera utmaningar, inte minst som kommer att fånga upp data när man arbetar i en extrem miljö, och när man reser i extrema hastigheter. Men utdelningen är säkerligen värd det. I flera år har astronomer studerat solen, men aldrig inifrån solens atmosfär.
Genom att flyga genom födelseplatsen för solpartiklar med hög energi, är SPP inställt på att främja vår förståelse av solen och solvindens ursprung och utveckling. Denna kunskap kan inte bara hjälpa oss att undvika en naturlig katastrof här på jorden, utan också bidra till att främja vårt långsiktiga mål att utforska (och till och med kolonisera) solsystemet.
