NASA bereidt zich voor om begin augustus een historische sonde te lanceren om "de zon aan te raken" - waarvan wetenschappers hopen dat ze tientallen jaren lange mysteries over onze ster zullen ontrafelen.
De missie, de Parker Solar Probe genaamd, draait 24 keer rond de zon en vliegt in de atmosfeer van de ster die miljoenen graden heet, de corona.
Het enorme vluchtplan van het ruimtevaartuig is niet alleen een gewaagde leeuwerik; het is een noodzaak om vragen te beantwoorden over de zon die wetenschappers al decennia lang versteld doen staan. In sommige gevallen zullen hun antwoorden ons leven op aarde beïnvloeden. Maar wetenschappers profiteren ook van gemakkelijke toegang tot de zon om alle sterren bij volmacht te begrijpen.
"We moeten naar de corona gaan omdat we zoveel wetenschap hebben gedaan door naar de ster te kijken", zei projectwetenschapper Nicola Fox, zonnewetenschapper aan de Johns Hopkins University, op 20 juli tijdens een NASA-persconferentie over de aanstaande missie. 'We hebben het op elke verschillende manier bekeken die je je kunt voorstellen, elke golflengte; we zijn zelfs voorbij de baan van Mercurius gereisd. Maar we moeten deze actieregio binnengaan en de regio waar al deze mysteries echt zijn optreden. " [Nieuwe kijk in de atmosfeer van zon geeft aanwijzingen over mysterieuze zonnewind]
Drie mysteries oplossen
Ten eerste zal de missie wetenschappers helpen de corona zelf te begrijpen - in het bijzonder hoe warmte door de atmosfeer van de zon beweegt. Op dit moment lijkt die warmtestroom contra-intuïtief: de corona kan temperaturen bereiken die ongeveer 300 keer heter zijn dan het oppervlak van de zon, ondanks dat ze verder verwijderd zijn van de reacties die de ster aandrijven.
'Het is een heel vreemde, onbekende omgeving voor ons', zei Alex Young, een zonnewetenschapper bij NASA, tijdens de persconferentie. 'We zijn gewend dat als ik naast een kampvuur sta en ik wegloop, het koeler wordt - maar dit is niet wat er in de zon gebeurt.'
De tweede taak van de sonde is het bestuderen van wat wetenschappers de zonnewind noemen - een vloed van sterk geladen deeltjes die uit de zon stroomt en het hele zonnestelsel doorkruist en de bel vormt die onze buurt van ruimte markeert.
Maar wetenschappers zijn nog steeds bezig om te proberen precies te begrijpen hoe het werkt, en nogmaals, er gebeurt iets heel raars: de zonnewind versnelt op de een of andere manier supersonisch. 'De zonnewind gaat van een soort van constante wind naar een echte supersonische stroming vanuit de corona die miljoenen mijlen per uur gaat', zei Young. Wetenschappers hopen dat de metingen van de sonde terwijl deze zowel rechtstreeks in de zonnewind als langs de stroom vliegt, hen zullen helpen dat mysterie op te lossen.
Ten slotte zal de sonde een nog dramatischer gevolg onderzoeken van het leven in de buurt van onze ster, die af en toe knopen van plasma de ruimte in blaast. 'De zon kan deze enorme klodders materiaal opblazen - miljarden tonnen zonne-atmosfeer met een magnetisch zonneveld dat met miljoenen kilometers per uur van de zon af beweegt', zei Young.
Deze driftbuien veroorzaken een verzameling fenomenen die wetenschappers ruimteweer noemen, en als ze dramatisch genoeg zijn, kunnen de uitbarstingen gevaarlijk zijn voor astronauten en satellieten op hun pad - en bijzonder sterke kunnen elektriciteitsnetwerken hier op aarde uitschakelen. Wetenschappers hebben enkele technieken om het ruimteweer-equivalent van tornado's en orkanen te voorspellen, maar ze hopen dat de missie die voorspellingen nauwkeuriger zal maken.
En als je alleen hier bent voor de mooie foto's, maak je geen zorgen; Een aantal daarvan heeft NASA ook geregeld. De sonde bevat een camera die projectwetenschappers het zicht van het ruimtevaartuig door de corona laat zien. Dat betekent foto's die niet van het oppervlak van de zon zijn, maar van de corona zelf, met afbeeldingen die meer lijken op die van de aarde tijdens een totale zonsverduistering. [Bekijk de ongrijpbare corona van de zon in een time-lapse video over zonsverduistering]
Vertraagd voor technologie
Wetenschappers worstelen al tientallen jaren met deze vragen, maar zonder de middelen om daadwerkelijk naar de sterren te reiken. Daarvoor moesten ze wachten op technologie om de Parker Solar Probe werkelijkheid te laten worden.
Het belangrijkste onderdeel van die technologie is het hitteschild, waarop de meeste instrumenten van het ruimtevaartuig vertrouwen als bescherming tegen de duizelingwekkende hitte van de zon. Het is een vreemd gevormde, bescheiden ogende plaat van zorgvuldig ontworpen koolstofmaterialen, maar het doet zijn werk: wanneer de temperaturen aan de voorkant van het schild 2.500 graden Fahrenheit (1.370 graden Celsius) bereiken, is de achterkant slechts 600 graden F (315 graden C ) - en de instrumenten zelf blijven op een zachte 85 graden F (30 C).
De instrumenten van het ruimtevaartuig zullen worden aangedreven door zonnepanelen, maar die panelen moesten worden aangepast om de overweldigende input die zo dicht bij de zon beschikbaar is, te beheren. 'Zonnecellen moeten koel blijven; ze houden niet van oververhitting en als ze dat wel doen, werken ze niet', zei Fox. Dat betekende het ontwerpen van zelfkoelende panelen die het ruimtevaartuig zelf kan aanpassen, waarbij de meeste panelen achter het hitteschild worden gestopt wanneer dat nodig is.
Een derde belangrijke stap was om ervoor te zorgen dat de sonde voor zichzelf kon zorgen zonder veel menselijke input. De sonde bevindt zich aan de andere kant van de zon tijdens de dichtstbijzijnde nadering, en er is geen manier om naar huis te bellen als er iets misgaat - en zelfs als hij een signaal kan ontvangen, zal hij te maken krijgen met een communicatievertraging van 16 minuten.
'Ik beschouw haar [Parker] graag als een onafhankelijk ruimtevaartuig,' zei Fox. 'Ze is zeer, zeer autonoom. Ze moet voor zichzelf zorgen als ze in deze coronale regio is; er is niemand op de hoogte.' Dat betekent dat het ruimtevaartuig automatisch kan bepalen wanneer het zijn positie in de ruimte moet verplaatsen vanwege de hoeveelheid zon die afzonderlijke delen van het ruimtevaartuig ontvangen. [Touching the Sun: NASA Mission hernoemd tot 'Parker Solar Probe']
Vooruit kijken
De Parker Solar Probe bevindt zich in het Kennedy Space Center van NASA, verpakt en klaar voor lancering, ondanks kleine problemen die de lancering met een week vertragen, waaronder de toevoeging van een tweede back-upset van temperatuursensoren nadat bezorgdheid bestond dat de originele set niet goed zou werken.
Nu is het ruimtevaartuig klaar om te gaan. "We hebben al het werk gedaan, alle controles; ze ziet er eindelijk precies uit zoals ik had verwacht dat ze zou kijken van al die PowerPoint-presentaties die ik tien jaar geleden zag", zei Fox. 'Ze is dichtgeknoopt, ze ziet er prachtig uit en is helemaal klaar om haar vlucht te nemen.'
Het ruimtevaartuig is nu gepland voor een lanceervenster dat op 6 augustus om 04:08 uur EDT (0808 GMT) opent en op 19 augustus sluit. Het zal de aarde verlaten aan boord van een United Launch Alliance Delta IV-raket met twee fasen en een de derde versnellingsfase wordt in de ruimte geactiveerd.
Al die kracht is nodig om het pad van het ruimtevaartuig naar de zon te sturen. 'We moeten zo snel gaan omdat we de invloed van de aarde moeten verliezen', zei Fox. 'We willen niet met de aarde rondreizen; we willen naar de zon kunnen gaan.'
Zodra het ruimtevaartuig aan de aantrekkingskracht van de aarde is ontsnapt, zal het naar Venus vliegen, ongeveer zes weken na de lancering in een lus rond de planeet om te vertragen en de zon binnen te gaan. Dan gaat het op naar de zon. De sonde zal 24 banen rond de zon maken, afgewisseld met nog zes aanpassingen die de invloed van Venus gebruiken om de sonde dichter bij de ster te brengen.
De banen hebben de vorm van bloembladen, waarbij de sonde de meeste gegevens verzamelt in 11-daagse spurts terwijl deze zich op een kwart van de afstand tot de aarde bevindt en die informatie vervolgens naar huis stuurt in het verre deel van de lus. Tijdens zijn nadering zal de sonde slechts 6,83 kilometer boven het oppervlak van de zon vliegen met een snelheid van 700.000 mph (700.000 km / h), wat hem tot het snelste door mensen gemaakte object maakt.
Eindelijk, ongeveer zeven jaar na de lancering, raakt het ruimtevaartuig zonder de brandstof die het gebruikt om zijn lichaam aan te passen en gevoelige instrumenten buiten de druk van de zonnewarmte te houden. En dat is het begin van het einde van de Parker Solar Probe.
"Op dat moment zullen delen van het lichaam die niet zijn ontworpen om de volledige zonne-omgeving te zien, het dan zien, het ruimtevaartuig begint in grote stukken uiteen te vallen en dan zal het geleidelijk en geleidelijk kleiner worden", zei Fox. 'Ik denk romantisch dat ze een deel van de corona zal worden en voor altijd om de zon zal draaien.'
