Niezwykła podróż sondy ku Słońcu

12 sierpnia 2018 r. rakieta ULA Delta IV Heavy wyniosła ze Space Launch Complex 37 na kosmodromie i poligonie rakietowym Cape Canaveral Air Force Station sondę kosmiczną Parker Solar Probe. Misja ta jest realizowana w ramach projektu badawczego „Living with a star”.

Dotychczas większość badań korony słonecznej odbywała się za pomocą teleskopów naziemnych albo z sond krążących na ziemskiej orbicie. Pierwszą misją badającą przestrzeń pomiędzy naszą planetą i naszą gwiazdą była amerykańsko-niemiecka sonda Helios 1, która 10 grudnia 1974 r. została wystrzelona z Cape Canaveral, a już 15 marca następnego roku przeleciała w odległości niecałych 47 mln km od Słońca. Była to dotychczas najbliższa odległość od Słońca, na jaką zbliżył się obiekt badawczy stworzony przez człowieka.

„Pomoc” planety Wenus

Zadaniem Parker Solar Probe jest zbliżenie się do Słońca na znacznie bliższą odległość, niż zrobiły to próbniki Helios 1 i 2, które badały powierzchnię naszej planety z orbity Merkurego. Po dotarciu do najbliższej możliwej odległości od korony Słońca, Parker Solar Probe zastosuje zaawansowany zestaw instrumentów do zbadania mechanizmów przyspieszania i transportu cząstek o wysokiej energii oraz powstawania energii podgrzewającej koronę i powodującej przyspieszenie wiatru słonecznego. Naukowcy z NASA uważają, że wyniki badań mogą zrewolucjonizować nasze rozumienie działania atmosfery Słońca oraz pochodzenia i ewolucji wiatru słonecznego. Te i inne odkrycia pozwolą badaczom i astronomom poprawić ich zdolność przewidywania zdarzeń pogodowych w kosmosie, takich jak rozbłyski słoneczne, które mogą być niebezpieczne dla astronautów i misji orbitalnych, zakłócać komunikację radiową i uszkadzać sieci energetyczne.

„Ta misja to pierwsza wizyta ludzkości tak blisko naszej gwiazdy. Zmieni ona nasz sposób postrzegania świata i rozumienia mechanizmów rządzących wszechświatem – podkreśla Thomas Zurbuchen, administrator departamentu NASA ds. Misji Naukowych. – Osiągnęliśmy coś, co jeszcze kilkadziesiąt lat temu leżało tylko w sferze wyobraźni autorów powieści science fiction”.

Dotrzeć jak najbliżej

Misja Parker Probes z pewnością wiąże się z wieloma wyzwaniami. Oprócz niewiarygodnego ciepła, które będą musiały znosić wszystkie instrumenty, równie dużym wyzwaniem jest bezpieczne dotarcie do wyznaczonego celu. Podróż w kierunku Słońca wymaga bowiem 55 razy więcej energii niż porównywalna podróż do Marsa.

Aby sprostać temu wyzwaniu, Parker Probe został uruchomiony przez bardzo potężną rakietę – ULA Delta IV Heavy, która jest w stanie wytworzyć 9700 kN ciągu. Ponadto misja musi wykorzystać tzw. asystę grawitacyjną planety Wenus, nazywaną też „grawitacyjną procą”. W ten sposób, aby zwiększyć swoją prędkość, sonda wykorzysta siłę grawitacji naszej siostrzanej planety, dzięki czemu zostanie „wystrzelona” z nową energią dalej w kierunku Słońca.

Podczas przelotu przez peryhelium (punkt najbliższego zbliżenia do Słońca) sonda będzie pozyskiwać energię elektryczną o mocy 388 W dostarczaną przez dwa skrzydła ogniw słonecznych o łącznej powierzchni 1,55 m2.

Oprócz tego Parker Solar Probe składa się z pięciu anten do pomiaru pól elektrycznych, dwóch instrumentów do pomiaru cząstek energetycznych, dwóch teleskopów z detektorami matryc typu CMOS oraz instrumentów do pomiaru protonów, elektronów i jonów helu.

Za mniej więcej sześć tygodni Parker Solar Probe dotrze do orbity Wenus, żeby siedem razy okrążyć tę planetę i wykonując manewry wspomnianej asysty grawitacyjnej, skierować się z nową energią w kierunku Słońca. Za pierwszym razem sonda osiągnie peryhelium w odległości 0,16 au (24 mln km).

Dla porównania Ziemia znajduje się od Słońca w odległości 1 au (ok. 150 mln km). W ciągu kolejnych siedmiu lat Parker Solar Probe wykona aż 24 orbity wokół Słońca. Naukowcy przewidują, że podczas wykonywania trzech ostatnich orbit, począwszy od grudnia 2024 roku, w pewnym momencie sonda znajdzie się w rekordowo małej odległości, zaledwie 6,16 mln km od powierzchni Słońca.

Po ostatnim obrocie sonda pozostanie w peryhelium, poruszając się względem Słońca z ogromną szybkością ponad 692 tys. km/h. Kiedy silniki korekcyjne zużyją resztę paliwa, którym jest hydrazyna, zacznie się rozpadać osłona termiczna sondy. Parker Solar Probe nie wyrwie się już z pułapki grawitacyjnej naszej gwiazdy i powoli zacznie się rozpadać i spalać.