Päivittäisten uutisten taustalla siitä, kuinka toinen yksityinen avaruusyritys käynnisti ensimmäisen (toisen, kolmannen ja niin edelleen) rakettinsa, vei lastin ISS: ään, valmistautuu avaamaan avaruusmatkailukauden ja suunnittelee myös siirtävänsä lähimmät naapuriplaneetat, uutiset suurista valtion avaruusjärjestöistä alkaa jotenkin eksyä. Sillä välin muistutamme, että NASA: n ilmailuvirasto on käynnistänyt erittäin kunnianhimoisen tehtävän tutkia aurinkoa.
12. elokuuta 2018, Delta IV Heavy -raketti laukaistiin Yhdysvaltain ilmavoimien tukikohdasta Cape Canaveralissa Floridassa. Rahtina on aurinkokoetin "Parker", jonka tehtävänä on ylittää lähes 150 miljoonaa kilometriä avaruutta ja tapata aurinko. Parkerin on päästävä niin lähelle tähteä kuin mikään avaruusalus ei ole koskaan päässyt siihen. Matkalla aurinkoon koetin suorittaa useita gravitaatiovaiheita Venuksen ympärillä, ja siitä tulee NASA: n ennusteiden mukaan nopein ihmisen tekemä esine avaruudessa. Tänään puhumme kymmenestä mielenkiintoisimmasta tosiasiasta, jotka liittyvät tähän tehtävään.
Kosketa aurinkoa
Parker Solar Probe on tehtävä, jonka mikään ihmisen tekemä avaruusalusta ei olisi ennen voinut suorittaa. Hän tutkii auringon ulkoilmaa. Ns. Kruunu. Tätä varten hän pääsee lähelle tähtiä 6,2 miljoonan kilometrin etäisyydellä, itse asiassa "koskettaen" sen ilmakehän ulkokerrosta. Laite ei vain käsittele tähden salaisuuksia, vaan lisää myös tietämystämme siitä, kuinka aurinko vaikuttaa planeettamme magnetosfääriin. Tämän tehtävän merkitystä tuskin voi aliarvioida, koska tekniikat tulevat yhä laajemmalle leviämiseen, mihin valaistumme toiminta vaikuttaa tavalla tai toisella. On mahdollista, että tämä tehtävä lisää kykyämme tutkia aurinkokuntaa kokonaisuutena.
50 vuotta valmistelua
Mainosvideo:
Koettimen käynnistäminen elokuussa 2018 oli yli 50 vuoden kehitystyön ja suunnittelun huipentuma tälle avaruusoperaatiolle. Tiedeyhteisö sai selville, että aurinkokoronan lämpötila voi nousta miljoona celsiusastetta takaisin viime vuosisadan 40-luvulla. 60-luvulla tapahtui vahvistuksen ns. Aurinkotuulen olemassaolosta (koronan poistamat voimakkaasti varautuneet ionisoidut plasmapartikkelit). Tutkijat eivät kuitenkaan vieläkään ymmärrä miksi auringon koronan lämpötila on paljon korkeampi kuin tähden pinnan lämpötila. Lisäksi ei ole selvää, mikä tarkalleen kiihdyttää auringon tuulen hiukkasia. Tutkijoiden mukaan vastaukset näihin kysymyksiin saadaan vain suoran kosketuksen kautta aurinkokoronan kanssa.
Ajatus tällaisen tutkimuksen suorittamisesta ehdotettiin ensimmäisen kerran vuonna 1958. Siitä lähtien useat avaruusalukset ovat lähestyneet aurinkoa, mutta yksikään niistä ei ole lähestynyt tähtiä niin tarkasti kuin odotetaan tekevän Parkerin aurinkokoetinta.
NASA: n ensimmäinen avaruusalus, joka on nimetty elävän ihmisen mukaan
NASA-ilmailuvirasto on antanut avaruusaluksilleen erilaisia nimiä, mutta yksikään niistä ei ole nimetty yhä elävän ihmisen mukaan. Parkerin aurinkoanturi on nimetty astrofysiikan tutkija Eugene Parkerin mukaan, joka ennusti aurinkotuulen olemassaolon vuonna 1958.
Parker kehitti 1950-luvulla monimutkaisen teorian siitä, kuinka tähdet luopuvat energiastaan. Hän esitteli käsitteen "aurinkotuuli" kuvaamaan auringon energian asteittaisia päästöjä ja jopa ehdotti teoriaa, joka selittää syyn aurinkokoronan korkeampaan lämpötilaan tähtipintaan verrattuna. Lisäksi astrofysiikka harkitsi mallia aurinkoa koskevasta ulkoilmakehästä, jonka ainetta virtaan jatkuvasti koronasta, ja osoitti, että auringon tuulen nopeus kasvaa etäisyyden päässä auringosta saavuttaen yliääniset arvot. Tutkija analysoi myös laajentuvan koronan vaikutusta aurinkoa lähellä olevaan magneettikenttään ja havaitsi, että kentän on oltava spiraalinen johtuen Auringon pyörimisestä. Hänen päätelmänsä auringon tuulen nopeudesta ja auringon magneettikentän spiraalirakenteesta vahvistettiin myöhemmin avaruusaluksilla. Parker on nyt 91 vuotta vanha. Iästään huolimatta, 12. elokuuta, koettimen laukaisupäivänä, astrofysiikka oli läsnä laukaisukompleksissa.
aurinkoinen tuuli
Operaation tärkeimmät tieteelliset tavoitteet keskittyvät yleensä aurinkotuuliin liittyvien salaisuuksien ympärille. Kruunun sisällä syntyvät tuulet voivat saavuttaa 1,6 miljoonan kilometrin tunnissa nopeuden. NASA: n tutkijat toivovat selvittävänsä miksi aurinkokorona on niin kuuma ja mikä tarkalleen kiihdyttää aurinkotuulta. Näitä asioita ei voida selvittää löytämättä mekanismeja, jotka vastaavat näistä prosesseista lähteen lähellä.
Auringosta on erittäin vaikea päästä
Itse asiassa aurinkoon meneminen vaatii 55 kertaa enemmän energiaa kuin marssiin meneminen. Ensinnäkin etäisyys Maasta tähtiin on noin 150 miljoonaa kilometriä. Mutta etäisyys ei ole ainoa ongelma täällä. Suurin ongelma tässä on ns. Sivuttaisnopeus, toisin sanoen nopeus suhteessa haluttuun liikevektoriin.
Sivunopeuden periaatteen ymmärtämiseksi on välttämätöntä ymmärtää, kuinka elimet liikkuvat kiertoradalla. Itse asiassa kaikki auringon kiertoradalla olevat esineet kuuluvat tähtiin loputtomasti. Sivuttaisnopeus ei kuitenkaan salli heidän pudota, koska ne todella ohittavat ruumiin, johon he putoavat. Maa liikkuu Auringon ympäri nopeudella 108 000 kilometriä tunnissa. Seurauksena on, että kun avaruusalus poistuu Maan kiertoradalta, se liikkuu eteenpäin avaruudessa ja alkaa pudota Auringolle, mutta se tulee jatkuvasti kaipaamaan, koska sen sivuttaisnopeus säilyy. Tähtiin pääsemiseksi laitteen on vain pudotettava.
NASA aikoo käyttää sivuttaisnopeuteen liittyvää kysymystä venuksen ympärillä olevista painovoimaohjaustoiminnoista. Niiden avulla on mahdollista sammuttaa tämä indikaattori melkein kokonaan, mutta samalla ne lisäävät Parkerin aurinkoanturin enimmäisnopeutta, joka voi olla huipussaan jopa 200 kilometriä sekunnissa.
Painovoimaiset liikkeet Venuksen ympärillä
Parker Solar Probe on päästävä mahdollisimman lähelle aurinkoa seuraavien 7 vuoden aikana useita painovoiman apuvaiheita Venuksen ympärillä.
Ensimmäisen Venuksen lennon jälkeen koetin siirtyy elliptiseen kiertoradalle 150 vuorokauden jaksolla (2/3 Venuksen ajanjaksosta) ja tekee 3 kiertorataa, kun Venus tekee 2. Toisen lennon jälkeen jakso laskee 130 päivään. Alle 2 kiertoradalla (198 päivää) avaruusalus tapaa Venuksen kolmannen kerran. Tämä lyhentää ajanjaksoa puoleen Venuksen ajanjaksosta (112,5 päivää). Neljännen kokouksen ajanjakso on jo 102 päivää. 237 päivän kuluttua koetin tapaa Venuksen viidennen kerran, ja kiertoaika lyhenee 96 päivään (3/7 Venuksesta). Laite tekee tällä hetkellä jo 7 kierrosta, kun Venus tekee vain 3. Kuudes kokous pidetään melkein kahden vuoden kuluttua edellisestä, ja se lyhentää ajanjaksoa 92 päivään (2/5 venusialaisesta). Vielä viiden kierroksen jälkeen auringon ympäri, koetin tapaa Venuksen seitsemännen ja viimeisen kerran, mikä vähentää ajanjaksoa 88-89 päivään.antaa sinun tulla vielä lähemmäksi aurinkoa.
Ihmishistorian nopein avaruusalus
Useiden Venuksen ympärillä olevien painovoimaapujen ansiosta avaruusalus kykenee lopulta saavuttamaan nopeuden 692 000 kilometriä tunnissa nopeammin kuin mikään muu ihmisen rakentama avaruuskoetin.
Tässä vaiheessa nopein avaruusalus on koetin "Juno", joka on suunniteltu tutkimaan Jupiteria. Sen nykyinen nopeus on noin 266 tuhatta kilometriä tunnissa. Tähtienvälisen avaruuden valloittamiseen 1970-luvun lopulla ja aurinkojärjestelmästä 35 vuotta myöhemmin lähteneen Voyager 1 -aluksen aluksen nopeus on noin 61 000 kilometriä tunnissa. Parkerin aurinkokoettimen enimmäisnopeus on yli kaksinkertainen Junolle ja 11 kertaa Voyager 1: lle.
Lämpösuoja
Anturin lämpösuoja on yhtä vaikuttava kuin sen huippunopeus. Laitteen etuosassa sijaitsevan aurinkosuojan koko on halkaisijaltaan 2,4 metriä. Se on suunniteltu heijastamaan koettimen tieteellisestä laitteistosta tulevaa äärimmäistä lämpöä. Näyttö on 11,5 senttimetriä paksu. Se koostuu hiiliyhdistelmävaahdosta, joka on sijoitettu kahden hiililevyn väliin. Aurinkoa kohti oleva etulevy on päällystetty erityisellä valkoisella keraamisella maalilla, joka heijastaa lämpöä mahdollisimman tehokkaasti. Käytetyt materiaalit tekivät suojan melko kevyeksi. Sen paino on vain 73 kiloa.
Avaruudessa lämpötila voi olla tuhansia asteita, mutta tietty esine ei kuumene, koska lämpötila määräytyy hiukkasten nopeuden perusteella, kun taas lämpö mitataan niiden kuljettaman energian kokonaismäärällä. Hiukkaset voivat liikkua nopeasti (korkea lämpötila), mutta jos niitä on vähän, energiaa on vähän (vähän lämpöä). Avaruudessa on vähän hiukkasia, joten harvat niistä pystyvät siirtämään energiaa laitteeseen.
Itsenäisin avaruusalus
Yksi selitys lämpösuojuksen tehokkuudelle on aivan”älykäs” ohjelmisto, joka ohjaa avaruusalusta. Kun anturi on lähellä aurinkoa, yhteys sen ja maan välillä katkeaa yksipuolisesti 8 minuutin välein. Tänä aikana anturi pystyy itsenäisesti tekemään tarvittavat säädöt vain 10 sekunnissa.
Koettimen luojat ovat ottaneet ohjelmistoonsa ehdottomasti kaikki mahdolliset tapahtumien kehitysskenaariot, joita he voivat kuvitella, joten laite pystyy tarvittaessa muuttamaan itsenäisesti suojakalvon kallistuskulmaa ja pyörimiskulmaa.
Parker Solar Probe Projektin tutkimuskumppani Nicola Fox kutsuu alusta "autonomisimmaksi avaruusalukseksi, jonka ihminen on koskaan tehnyt".
Ainutlaatuinen rahti
Tämän vuoden maaliskuussa NASA kutsui yleisöä osallistumaan toimintaan, jossa satojen tuhansien osallistujien nimet sijoitetaan muistolaatalle ja lähetetään aurinkoon koettimen mukana. Yksi osallistujista oli William Shatner, näyttelijä, joka näytti kapteeni Kirkin eeppisessä Star Trek -elokuvassa. Kaikkiaan yli 1,1 miljoonaa ihmistä on lähettänyt NASA: lle pyyntönsä lisätä nimensä tyyppikilveen.
”Tämä on ehkä yksi kunnianhimoisimmista ja äärimmäisimmistä tiedustelutehtävistä ihmiskunnan historiassa. Lisäksi avaruusaluksella on niin monta nimeä ihmisiä kuin ne tukevat operaatiota”, sanoi ohjelman tutkija Nicola Fox.
Nikolay Khizhnyak