Während die Erde die Sonnenfinsternis genießt, ist die NASA-Sonde bereit, „die Sonne zu berühren“

All dies wird von der riskanten Mission der NASA überschattet, bei der eine Raumsonde nahezu in Schlagdistanz zur Sonne fliegen soll.

Die 2018 gestartete Parker Solar Probe wurde entwickelt, um „die Sonne zu berühren“, wie die NASA es ausdrückt. Am 24. Dezember fand die Untersuchung statt Seinen nächsten Vorbeiflug wird er bis auf 3,8 Millionen Meilen an der Oberfläche erreichen, nachdem er durch die Schwerkraft auf mehr als 430.000 Meilen pro Stunde beschleunigt wurde.

Noch nie ist ein Raumschiff so schnell oder so nah an der Sonne vorbeigeflogen.

„Es ist eine Reise ins Unbekannte“, sagte Nicola „Nicky“ Fox, leitende Wissenschaftsdirektorin der NASA, und sagte allen, es sei „die erstaunlichste und heißeste Mission unter der Sonne“.

Bei Kosten von 1,4 Milliarden US-Dollar ist diese Aufgabe nicht billig. Dass die NASA so viel Geld und Mühe investiert hat, ist eine Erinnerung daran, dass die Sonne, die für unser Überleben unerlässlich ist, noch nicht vollständig verstanden ist.

„Wir leben in der Sonnenatmosphäre“, sagte Fox. „Alles, was auf der Sonne passiert, spüren wir hier auf der Erde.“ „Wenn die Sonne niest, wird die Erde kalt.“

Bei dieser Mission gibt es auch eine differenziertere Agenda: die Entwicklung der amerikanischen Luftfahrtfähigkeiten. Technologische Innovationen könnten bei zukünftigen Weltraumbemühungen zum Einsatz kommen, da viele Länder Sonden zum Mond, zum Mars und anderswo im Sonnensystem schicken.

„Es kommt darauf an, ob wir an der Spitze der Welt bleiben oder jemand anderes einspringt“, sagte Nour Rawafi, Projektwissenschaftler der Mission und Astrophysiker am Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University in Maryland.

Seine Augen leuchten, als er die erstaunliche Leistung dieser Raumsonde beschreibt: „Wir werden fast auf dem Stern landen.“

Wie man den Besuch der Sonne überlebt

Lustige Tatsache: Man kann nicht auf der Sonne landen. Es gibt eigentlich keine ausgeprägte Oberfläche. Wenn Wissenschaftler über die Sonne sprechen Auf der Erdoberfläche bezeichnet es die „Photosphäre“, die unterste sichtbare Schicht der Atmosphäre.

Bei ihrer größten Annäherung am Heiligabend wird Parkers Sonde siebenmal näher an der Sonne sein als jedes andere Raumschiff. Die NASA-Ingenieure hoffen, dass die Öffentlichkeit versteht, dass es kein Tag am Strand ist, so nah an die Sonne zu kommen.

„Dies ist eine Mission mit hohem Risiko. Wenn man in die Atmosphäre eines Sterns eindringt, ist das wirklich hart“, sagte Al-Rawafi.

Die Sonde ist mit Instrumenten ausgestattet, die den Sonnenwind messen, einschließlich Temperatur, Dichte und Geschwindigkeit. Der Sonnenwind erreicht den äußeren Rand des Sonnensystems. Die Erde ist vollständig darin eingetaucht, aber dank des Magnetfelds unseres Planeten sind wir normalerweise vor der schädlichsten Sonnenstrahlung geschützt.

„Wir selbst leben in dieser Umgebung. Aber wir spüren es nicht, weil wir ein Erdmagnetfeld haben, das uns vor diesen gefährlichen energiereichen Teilchen und diesen Explosionen der Sonne schützt“, sagte Al-Rawafi. „Und deshalb gibt es bei uns Leben.“ Erde.“

Der Sonnenwind hat auch eine schützende Wirkung, da er die Auswirkungen der kosmischen Strahlung begrenzt, bei der es sich um extrem schnelle Teilchen handelt, die aus allen Richtungen in unserer Galaxie auf uns einwirken.

Das alles zeigt, dass der Weltraum Wetter hat. Eine High-Tech-Zivilisation muss aufgrund der Explosion von Sonnenmaterial auf das Weltraumwetter achten Ein direkt auf die Erde gerichteter koronaler Massenauswurf könnte einen schwächenden geomagnetischen Sturm erzeugen.

NASA und andere Regierungen Besonders besorgt sind die Behörden über eine Wiederholung des sogenannten Carrington-Ereignisses. Im Jahr 1859 traf ein koronaler Massenauswurf die Erde und ließ Telegraphenleitungen singen. Ein ähnlicher Sturm könnte heute zu Stromausfällen führen, Satelliten zerstören oder im schlimmsten Fall sogar das Stromnetz stören.

Deshalb wollen Ingenieure von Hopkins und der NASA näher an die Sonne herankommen und ihre volatile Atmosphäre wirklich verstehen. Aber zuerst mussten sie herausfinden, wie sie verhindern konnten, dass die Parker-Sonde durch koronale Massenauswürfe und den Sonnenwind verglüht, backt, brennt oder auf andere Weise zerstört wird.

Zwei Technologien sind für den Missionserfolg besonders wichtig. Am offensichtlichsten ist der Hitzeschild. Ohne einen guten Hitzeschild kann man nicht zu nah an die Sonne fliegen.

Der Schild ist mit einem extrem weißen Plasmanebel bedeckt, um so viel Sonnenstrahlung wie möglich zu reflektieren. Die Oberfläche ist völlig gleichmäßig, um heiße und kalte Stellen zu vermeiden. Der Schild verfügt über eine Innenseite aus Karbonschaum, die zwischen Schichten aus einem Karbonverbundwerkstoff liegt, ähnlich wie man ihn in einem Golfschläger oder Tennisschläger findet.

Dies ermöglicht dieses 4,5 Zoll dicke Hitzeschild für die der Sonne zugewandte Seite Laut NASA erreicht es 2.500 Grad, obwohl der Körper des Raumfahrzeugs eine Temperatur von 89 Grad hat.

Es gibt noch einen weiteren Grund, warum sich das Raumschiff nicht in geschmolzene Masse verwandelt: Obwohl die Temperatur der Sonnenatmosphäre mehrere Millionen Grad erreichen kann, ist ihre Dichte gering, sodass sich ein Objekt, das durch diese Weltraumwelt fliegt, nicht so leicht erwärmt.

Dieser Schutz funktioniert jedoch nur, wenn er immer direkt der Sonne zugewandt ist und die gefährdete Hardware dahinter vollständig beschattet. Dies erfordert eine präzise Navigation mit mehreren Kameras, die sich an den „Fixsternen“ orientieren.

Sonnenkollektoren sind elegant. Nah an der Sonne vorbeifliegen und dann wieder davonfliegen ist ein Rezept für einen Energieschub. Das gilt auch für Paneele Falten Sie sich wie die Flügel eines Vogels Versteck dich.

Außerdem mussten die Missionswissenschaftler eine große Hürde überwinden: die unerschütterlichen Gesetze der Schwerkraft.

„Ob Sie es glauben oder nicht, es ist sehr schwierig, etwas in die Nähe der Sonne zu bringen“, sagte Al-Rawafi.

Dies liegt daran, dass ein von der Erde gestartetes Raumschiff den Drehimpuls unseres Heimatplaneten mit sich führt, wenn er die Sonne umkreist. Ein Raumschiff direkt auf die Sonne zu richten, würde eine unrealistische Menge Treibstoff erfordern. Eine mögliche Lösung besteht darin, die Raumsonde zum Jupiter zu schicken, der sie zur Sonne zurückbringen würde. Aber das wird viele Jahre dauern.

Die NASA entschied sich letztendlich für eine Strategie mit mehreren Nahdurchflügen Venus schwächt jedes Mal einen Teil des Orbitalimpulses der Raumsonde ab, sodass sie bei jeder Umlaufbahn näher an die Sonne herankommt.

Der angespannteste Moment der Mission

Die Raumsonde Parker hat 18 Umrundungen um die Sonne unternommen, und Ende Dezember flog sie nur 4,51 Millionen Meilen an der Oberfläche vorbei und verließ diese sengende Reise in Form eines Kamms.

Die Sonde hat bereits zahlreiche Daten über die Sonnenkorona gesammelt, die ätherische Außenschicht der Sonne, die für das menschliche Auge normalerweise unsichtbar ist. Die totale Sonnenfinsternis am 8. April bietet den Menschen auf der Erde die seltene Gelegenheit, einen Blick auf die Korona zu erhaschen, wenn der Mond die Hauptscheibe unseres leuchtenden Sterns vollständig verdeckt.

Die NASA kann den Verlauf des Mondschattens und den Zeitpunkt der totalen Sonnenfinsternis an jedem Ort am 8. April genau kartieren. Für einen Heliophysiker ist der große Stern am Himmel jedoch nicht so vorhersehbar, wie es scheint. Eines der Dinge, die Wissenschaftler über die Sonne nicht vollständig verstehen, ist das, was sie das „Problem der koronalen Erwärmung“ nennen.

Corona etwa 300 Mal Heißer als die Oberfläche der Sonne. Dies widerspricht dem gesunden Menschenverstand. Wenn man sich in einer kalten Nacht vom Lagerfeuer entfernt, wird die Luft nicht wärmer, aber so ist es in der Nähe der Sonne.

Wissenschaftler versuchen seit Jahrzehnten, das Problem der koronalen Erwärmung zu lösen. Daten der Parker-Sonde könnten in Kombination mit Beobachtungen von Sonnenphysikern auf der Erde während der Sonnenfinsternis dieses Sonnenrätsel lösen.

Die angespanntesten Momente der Mission sind, wenn die Raumsonde um die Sonne kreist und vorübergehend keine Befehle empfangen kann. Es wird im nächsten Dezember während der engsten Begegnung passieren: Mehrere Tage lang wird das Team nicht wissen, ob das Raumschiff überlebt hat.

„Dieses Raumschiff wird Teil Ihres Teams sein“, sagte Fox. du solltest wissen; Bevor sie zur NASA kam, arbeitete sie im Applied Physics Laboratory und war leitende Wissenschaftlerin bei der Parker Probe-Mission.

Die Sonde ist nach dem Pionier der Astrophysik Eugene Parker benannt. Als junger Wissenschaftler an der University of Chicago schlug Parker in den 1950er Jahren die Existenz des Sonnenwinds vor. Seine Idee wurde zunächst von vielen Gelehrten abgelehnt und lächerlich gemacht, aber das war der Fall Dies wurde durch nachfolgende Weltraummissionen bestätigt.

Parker selbst war 2018 beim Start der Sonde dabei. Nach Angaben der NASA war er der erste, der den Start eines Raumschiffs mit seinem Namen miterlebte.

Er starb 2022 im Alter von 94 Jahren.

Fox sagte, Parker sei erstaunt und aufgeregt gewesen, als er das Raumschiff vor dem Start zum ersten Mal im Reinraum des Applied Physics Laboratory sah.

Fox erinnert sich, dass Parker traurig war, als er zusah, wie die Sonde in den Himmel stieg, um ihre historische Reise zu beginnen.

„Es ist sehr traurig“, sagte er ihr. „Er wird nie zurückkommen.“