Vår förståelse för avlägsna stjärnor har ökat dramatiskt de senaste decennierna. Tack vare förbättrade instrument kan forskare se längre och tydligare, och på så sätt lära sig mer om stjärnsystem och planeterna som kretsar kring dem (även extrasolplaneter). Tyvärr kommer det att ta lite tid innan vi utvecklar den nödvändiga tekniken för att utforska dessa stjärnor på nära håll.
Men under tiden utvecklar NASA och ESA uppdrag som gör att vi kan utforska vår egen sol som aldrig tidigare. Dessa uppdrag, NASAs Parker Solar Probe och ESA: s (European Space Agency) Solar Orbiter, kommer att utforska närmare solen än något tidigare uppdrag. På så sätt hoppas de att de kommer att lösa årtionden gamla frågor om solens inre funktioner.
Dessa uppdrag - som kommer att lanseras 2018 respektive 2020 - kommer också att få betydande konsekvenser för livet här på jorden. Inte bara är solljus viktigt för livet som vi känner till det, solfack kan utgöra en stor fara för teknik som mänskligheten blir allt mer beroende av. Detta inkluderar radiokommunikation, satelliter, elnät och mänsklig rymdflyg.
Och under de kommande decennierna förväntas Low-Earth Orbit (LEO) bli mer trångt när kommersiella rymdstationer och till och med rymdturism blir verklighet. Genom att förbättra vår förståelse för de processer som driver solfack kan vi därför bättre förutsäga när de kommer att inträffa och hur de kommer att påverka Jorden, rymdskepp och infrastruktur i LEO.
Som Chris St. Cyr, forskaren från Solar Orbiter-projektet vid NASA: s Goddard Space Flight Center, förklarade i ett nyligen pressmeddelande från NASA:
”Vårt mål är att förstå hur solen fungerar och hur den påverkar rymdmiljön till förutsägbarhet. Det här är verkligen en nyfikenhetsvetenskap. "
Båda uppdragen kommer att fokusera på solens dynamiska yttre atmosfär, även känd som korona. För närvarande är mycket av beteendet hos detta skikt av solen oförutsägbart och inte väl förstått. Till exempel finns det så kallade "koronalvärmeproblem", där solens korona är så mycket varmare än solytan. Sedan är det frågan om vad som driver konstant utlopp av solmaterial (aka solvind) till så höga hastigheter.
Som Eric Christian, en forskare på Parker Solar Probe-uppdraget vid NASA Goddard, förklarade:
"Parker Solar Probe och Solar Orbiter använder olika typer av teknik, men - som uppdrag - de kommer att komplettera. De kommer att ta bilder av solens korona på samma gång, och de kommer att se några av samma strukturer - vad som händer vid solens poler och hur samma strukturer ser ut på ekvatorn. "
För sitt uppdrag kommer Parker Solar Probe att komma närmare solen än något rymdskepp i historien - så nära 6 miljoner km (3,8 miljoner mi) från ytan. Detta kommer att ersätta den tidigare rekorden på 43.432 miljoner km (~ 27 miljoner mi), som upprättades av Helios B-sonden 1976. Från denna position kommer Parker Solar Probe att använda sina fyra sviter med vetenskapliga instrument för att avbilda solvinden och studera solens magnetfält, plasma och energiska partiklar.
På så sätt kommer sonden att hjälpa till att klargöra den verkliga anatomin i solens yttre atmosfär, vilket hjälper oss att förstå varför koronaen är varmare än solens yta. I grund och botten, medan temperaturen i korona kan nå så högt som några miljoner grader, upplever solytan (alias fotosfär) temperaturer på cirka 5538 ° C (10.000 ° F).
Samtidigt kommer Solar Orbiter att komma till ett avstånd på cirka 42 miljoner km (26 miljoner mi) från solen och kommer att anta en mycket lutad bana som kan ge de första direkt bilder av solens poler. Detta är ett annat område i solen som forskare ännu inte förstår särskilt väl, och studien av den kan ge värdefulla ledtrådar om vad som driver solens ständiga aktivitet och utbrott.
Båda uppdragen kommer också att studera solvind, som är solens mest genomgripande inflytande på solsystemet. Denna ånga av magnetiserad gas fyller det inre solsystemet och interagerar med magnetfält, atmosfärer och till och med planeternas ytor. Här på jorden är det det som ansvarar för Aurora Borealis och Australis och kan också spela förödelse med satelliter och elektriska system ibland.
Tidigare uppdrag har fått forskare att tro att koronaen bidrar till processen som påskyndar solvinden till så höga hastigheter. När dessa laddade partiklar lämnar solen och passerar genom koronaen tredubblas deras hastighet effektivt. När solvinden når rymdskeppet som är ansvarig för att mäta den - 148 miljoner km (92 miljoner mi) från solen - har den gott om tid att blanda sig med andra partiklar från rymden och förlora några av sina definierande funktioner.
Genom att parkeras så nära solen kommer Parker Solar Probe att kunna mäta solvinden precis som den bildar och lämnar korona, vilket ger de mest exakta mätningarna av solvind som någonsin registrerats. Från sitt perspektiv ovanför solens poler kommer Solar Orbiter att komplettera Parker Solar Probes studie av solvinden genom att se hur solvindens struktur och beteende varierar på olika breddegrader.
Denna unika omloppsbana ger också Solar Orbiter möjlighet att studera solens magnetfält, eftersom en del av solens mest intressanta magnetiska aktivitet är koncentrerad vid polerna. Detta magnetfält är långtgående på grund av solvind, som når utåt för att skapa en magnetisk bubbla känd som heliosfären. Inom heliosfären har solvind en djup effekt på planetatmosfärer och dess närvaro skyddar de inre planeterna från galaktisk strålning.
Trots detta är det fortfarande inte helt klart hur solens magnetfält genereras eller struktureras djupt inne i solen. Men med tanke på sin position kommer Solar Orbiter att kunna studera fenomen som kan leda till en bättre förståelse för hur solens magnetfält genereras. Dessa inkluderar solfällningar och utsprutningar av koronalmassa, som beror på variationer orsakade av magnetfälten runt polerna.
På detta sätt är Parker Solar Probe och Solar Orbiter gratisuppdrag och studerar solen från olika utsiktspunkter för att förfina vår kunskap om solen och heliosfären. I processen kommer de att tillhandahålla värdefull information som kan hjälpa forskare att ta itu med långvariga frågor om vår sol. Detta kan hjälpa till att utöka vår kunskap om andra stjärnsystem och kanske till och med besvara frågor om livets ursprung.
Som Adam Szabo, en uppdragsforskare för Parker Solar Probe på NASA Goddard, förklarade:
”Det finns frågor som har bugat oss länge. Vi försöker dechiffrera vad som händer nära solen, och den uppenbara lösningen är att bara åka dit. Vi kan inte vänta - inte bara jag utan hela samhället. ”
Med tiden och med utvecklingen av nödvändigt avancerat material kan vi till och med kunna skicka sondar till solen. Men fram till dess representerar dessa uppdrag de mest ambitiösa och vågiga ansträngningarna att studera solen hittills. Som med många andra djärva initiativ för att studera vårt solsystem kan deras ankomst inte komma snart nog!
