När det gäller att utforska vårt solsystem är det få uppdrag som är mer ambitiösa än de som försöker studera solen. Medan NASA och andra rymdbyråer har observerat solen i årtionden utfördes majoriteten av dessa uppdrag i omloppsbana runt jorden. Hittills var det närmaste som sonder har kommit till solen Helios 1 och 2 sonder, som studerade solen under 1970-talet inifrån Merkurius omloppsbana vid perihelion.
NASA har för avsikt att förändra allt detta med Parker Solar Probe, rymdsonden som nyligen lanserades från Cape Canaveral, vilket kommer att revolutionera vår förståelse av solen genom att komma in i den atmosfär (alias corona). Under de kommande sju åren kommer sonden att använda Venus tyngdkraft för att genomföra en serie med slingor som gradvis kommer att föra den närmare solen än något uppdrag i rymdflygns historia!
Rymdskeppet lyfte av klockan 3:31 EDT på söndag 12 augusti från Space Launch Complex-37 vid Cape Canaveral Air Force Station ovanpå en United Launch Alliance Delta IV Heavy raket. Kl. 05.33 rapporterade chefen för uppdragets operationer att rymdskeppet var friskt och fungerar normalt. Under den kommande veckan kommer den att börja använda sina instrument för att förbereda sitt vetenskapliga uppdrag.
Väl inne i solens korona kommer Parker Solar Probe att använda en avancerad svit av instrument för att revolutionera vår förståelse av solens atmosfär och solvindens ursprung och utveckling. Dessa och andra fynd kommer att göra det möjligt för forskare och astronomer att förbättra deras förmåga att förutsäga rymdväderhändelser (t.ex. solfällningar), vilket kan orsaka skador på astronauter och kretslopp, störa radiokommunikation och skada elnät.
Som Thomas Zurbuchen, associerad administratör av NASA: s Science Mission Directorate, sa i ett nyligen pressmeddelande från NASA:
”Detta uppdrag markerar verkligen mänsklighetens första besök i en stjärna som får konsekvenser inte bara här på jorden, utan hur vi bättre förstår vårt universum. Vi har åstadkommit något för decennier sedan, bara levt i science fiction-området. ”
Parker Probes uppdrag kommer verkligen med sin del av utmaningar. Förutom den otroliga värmen den kommer att tåla, finns det också utmaningen att bara komma dit. Detta beror på jordens orbitalhastighet, som rör sig runt solen med en hastighet av 30 km / s (18,64 mps) - eller cirka 108 000 km / h (67 000 mph). Att avbryta denna hastighet och resa mot solen skulle ta 55 gånger så mycket energi som det skulle för ett farkost att resa till Mars.
För att möta denna utmaning har Parker-sonden lanserats av en mycket kraftfull raket - ULA Delta IV, som kan generera 9 700 kN drivkraft. Dessutom kommer det att förlita sig på en serie tyngdkraftshjälpmedel (alias gravitationella slingshots) med Venus. Dessa kommer att bestå av sonden som leder flubys från solen, och sedan cirklar runt Venus för att få en ökning i hastighet från kraften i planetens tyngdkraft och sedan slingrande runt solen igen.
Under sjuårsuppdraget kommer sonden att genomföra sju tyngdkraftsassister med Venus och kommer att göra 24 passeringar av solen och gradvis skärpa sin bana i processen. Så småningom kommer det att nå ett avstånd på ungefär 6 miljoner km (från 3,8 miljoner mi) från solen och flyga genom dets atmosfär (alias corona), och effektivt komma mer än sju gånger närmare än något rymdskepp i historien. Dessutom kommer sonden att resa med hastigheter på cirka 692 000 km / h (430 000 km / h), vilket kommer att sätta rekordet för det snabbast rörliga rymdskeppet i historien.
Under den första veckan av sin resa kommer rymdskeppet att distribuera sin höghastighetsantenn och magnetometerbom, som innehåller de tre instrumenten det kommer att använda för att studera solens magnetfält. Den kommer också att utföra den första av en tvådelad distribution av sina fem elektriska fältantenner (alias FIELDS-instrumentpaketet), som kommer att mäta solvindens egenskaper och hjälpa till att göra en tredimensionell bild av solens elektriska fält.
Andra instrument ombord på rymdskeppet inkluderar Wide-Field Imager för Parker Solar Probe (WISPR), rymdskeppets enda avbildningsinstrument. Detta instrument kommer att ta bilder av koronans och solvindens storskaliga struktur innan rymdskeppet flyger genom det och fångar sådana fenomen som koronalmassautsprutning (CME), jetflyg och andra ejecta från solen.
Det finns också undersökningsinstrumentet Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP), som består av två andra instrument - Solar Probe Cup (SPC) och Solar Probe Analyzers (SPAN). Dessa kommer att räkna de vanligaste partiklarna i solvinden - elektroner, protoner och heliumjoner - och mäta deras hastighet, densitet, temperatur och andra egenskaper för att förbättra vår förståelse för solvind och koronal plasma.
Sedan finns det Integrated Science Investigation of the Sun (ISOIS), som förlitar sig på EPI-Lo och EPI-Hi-instrumenten - Energetic Particle Instruments (EPI). Med hjälp av dessa två instrument kommer ISOIS att mäta elektroner, protoner och joner över ett brett spektrum av energier för att få en bättre förståelse för var dessa partiklar kommer från, hur de blev accelererade och hur de rör sig genom solsystemet.
Förutom att vara det första rymdskeppet som utforskar solens korona, är Parker Solar Probe det första rymdskeppet uppkallad efter en levande forskare - Eugene Parker, fysikern som först teoretiserade solvindens existens 1958. Som Nicola Fox, sondens projektforskare vid JHUAPL, angav:
”Att utforska solens korona med ett rymdskepp har varit en av de svåraste utmaningarna för utforskning av rymden. Vi kommer äntligen att kunna svara på frågor om koronan och solvinden som Gene Parker tog upp 1958 - med ett rymdskepp som bär hans namn - och jag kan inte vänta med att ta reda på vilka upptäckter vi gör. Vetenskapen kommer att vara anmärkningsvärd. ”
Dr Parker var till hands för att bevittna rymdskeppets tidiga morgon. Förutom sin avancerade svit av vetenskapliga instrument har sonden också en plack som dedikerar uppdraget till Parker. Denna plack, som fästes i maj, innehåller ett citat från den berömda fysikern - "Låt oss se vad som ligger framöver" - och ett minneskort som innehåller mer än 1,1 miljoner namn som skickats in av allmänheten för att resa med rymdskeppet till solen.
Instrumenttestning börjar i början av september och pågår i ungefär fyra veckor, varefter Parker Solar Probe kan påbörja vetenskapliga operationer. Den 28 september kommer den att genomföra sin första flyby av Venus och utföra sin första gravitationstjänst med planeten i början av oktober. Detta kommer att få rymdskeppet att anta en 180-dagars omloppsbana kring solen, vilket kommer att föra det till ett avstånd av cirka 24 miljoner km (15 miljoner mi).
I slutändan kommer Parker Solar Probe att försöka svara på flera långvariga mysterier om solen. Till exempel varför är solens korona 300 gånger varmare än solens yta, vad driver den supersoniska solvinden som genomsyrar hela solsystemet och vad som påskyndar solenergiska partiklar - som kan nå hastigheter upp till halva ljusets hastighet - bort från solen?
Under sextio år har forskare funderat över dessa frågor, men kunde inte svara på dem eftersom inget rymdfarkoster kunde tränga igenom solens korona. Tack vare framstegen inom termoteknik är Parker Solar Probe det första rymdskeppet som kan "röra" solens ansikte och avslöja dess hemligheter. I december kommer fartyget att överföra sina första vetenskapliga observationer tillbaka till jorden.
Som Andy Driesman, projektledaren för Parker Probe-uppdraget vid Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL), uttryckte:
”Dagens lansering var kulminationen på sex decennier av vetenskaplig studie och miljoner timmars ansträngning. Nu fungerar Parker Solar Probe normalt och på väg att påbörja ett sjuårigt uppdrag av extremvetenskap. ”
Att förstå solens dynamik är avgörande för att förstå solsystemets historia och själva uppkomsten av livet. Men fram till nu har inget uppdrag kunnat komma tillräckligt nära solen för att ta itu med dess största mysterier. När Parker Solar Probes uppdrag är klar förväntar sig forskare att de har lärt sig mycket om de fenomen som kan ge upphov till liv och störa det!
