Tegen de achtergrond van dagelijks nieuws over hoe een ander particulier ruimtevaartbedrijf zijn eerste (tweede, derde, enzovoort) raket lanceerde, vracht naar het ISS vervoerde, zich voorbereidt op de opening van het ruimtetoerisme-seizoen en ook plannen maakt om de dichtstbijzijnde naburige planeten te koloniseren, van de grote staatsruimteagentschappen beginnen op de een of andere manier te verdwalen. In de tussentijd herinneren we ons dat het lucht- en ruimtevaartagentschap van NASA een zeer ambitieuze missie heeft gelanceerd om de zon te verkennen.
Op 12 augustus 2018 werd een Delta IV Heavy-raket gelanceerd vanaf de Amerikaanse luchtmachtbasis bij Cape Canaveral in Florida. De lading is een zonnesonde "Parker", wiens taak het is om bijna 150 miljoen kilometer ruimte te overwinnen en de zon te ontmoeten. Parker zal zo dicht bij de ster moeten komen als geen enkel ruimtevaartuig er ooit is gekomen. Op weg naar de zon zal de sonde verschillende zwaartekrachtmanoeuvres rond Venus uitvoeren en volgens de voorspellingen van NASA het snelste door de mens gemaakte object in de ruimte worden. Vandaag zullen we het hebben over de 10 meest interessante feiten met betrekking tot deze missie.
Raak de zon aan
De Parker Solar Probe krijgt een missie die geen door mensen gemaakt ruimtevaartuig eerder had kunnen volbrengen. Hij zal de buitenatmosfeer van de zon bestuderen. De zogenaamde kroon. Om dit te doen, zal hij dicht bij de ster komen op een afstand van 6,2 miljoen kilometer, in feite de buitenste laag van zijn atmosfeer "aanraken". Het apparaat zal niet alleen omgaan met het oplossen van de mysteries van de ster, maar zal ook bijdragen aan onze kennis van hoe de zon de magnetosfeer van onze planeet beïnvloedt. Het belang van deze missie is moeilijk te overschatten, aangezien technologieën steeds wijdverspreider worden en op de een of andere manier worden beïnvloed door de activiteit van onze uitblinker. Het is mogelijk dat deze missie ons vermogen zal vergroten om het zonnestelsel als geheel te bestuderen.
50 jaar voorbereiding
Promotie video:
De lancering van de sonde in augustus 2018 was het hoogtepunt van meer dan 50 jaar ontwikkeling en planning voor deze ruimtemissie. De wetenschappelijke gemeenschap ontdekte dat de temperatuur van de zonnecorona in de jaren 40 van de vorige eeuw een miljoen graden Celsius kan bereiken. Bevestiging van het bestaan van de zogenaamde zonnewind (sterk geladen geïoniseerde plasmadeeltjes uitgestoten door de corona) vond plaats in de jaren 60. Wetenschappers kunnen echter nog steeds niet begrijpen waarom de temperatuur van de corona van de zon veel hoger is dan de temperatuur van het oppervlak van de ster. Bovendien is het niet duidelijk wat de deeltjes van de zonnewind precies versnelt. De antwoorden op deze vragen kunnen alleen worden verkregen door direct contact met de zonnecorona, zeggen de onderzoekers.
Het idee om een dergelijke studie uit te voeren, werd voor het eerst voorgesteld in 1958. Sindsdien hebben verschillende ruimtevaartuigen de zon benaderd, maar geen van hen heeft de ster zo dicht benaderd als was voorspeld met de Parker-zonnesonde.
NASA's eerste ruimtevaartuig genoemd naar een levend persoon
Het ruimtevaartagentschap van NASA heeft zijn ruimtevaartuig verschillende namen gegeven, maar geen ervan is vernoemd naar een nog levende persoon. De Parker Solar Probe is vernoemd naar astrofysicus Eugene Parker, die in 1958 het bestaan van de zonnewind voorspelde.
In de jaren vijftig ontwikkelde Parker een complexe theorie over hoe sterren hun energie opgeven. Hij introduceerde het concept van "zonnewind" om de trapsgewijze emissies van energie van de zon te beschrijven en stelde zelfs een theorie voor die de reden verklaart voor de hogere temperatuur van de zonnecorona in vergelijking met het oppervlak van de ster. Bovendien overwoog de astrofysicus een model van de buitenatmosfeer van de zon met een constante uitstroom van materie uit de corona en toonde hij aan dat de zonnewindsnelheid toeneemt met de afstand tot de zon en supersonische waarden bereikt. De wetenschapper analyseerde ook het effect van de uitdijende corona op het magnetische veld in de buurt van de zon en ontdekte dat het veld spiraalvormig moet zijn vanwege de rotatie van de zon. Zijn conclusies over de snelheid van de zonnewind en de spiraalvormige structuur van het magnetische veld van de zon werden vervolgens bevestigd met ruimtevaartuigen. Parker is nu 91 jaar oud. Ondanks zijn leeftijd was de astrofysicus op 12 augustus, op de dag van de lancering van de sonde, aanwezig bij het lanceercomplex.
zonnige wind
De belangrijkste wetenschappelijke doelstellingen van de missie zullen over het algemeen draaien om de geheimen die verband houden met de zonnewind. Windstoten die in de kroon worden gegenereerd, kunnen snelheden bereiken van 1,6 miljoen kilometer per uur. NASA-wetenschappers hopen erachter te komen waarom de zonnecorona zo heet is en wat de zonnewind precies versnelt. Deze dingen kunnen niet worden achterhaald zonder de mechanismen te vinden die verantwoordelijk zijn voor deze processen in de buurt van de bron.
De zon is erg moeilijk te bereiken
Sterker nog, naar de zon gaan vereist 55 keer meer energie dan naar Mars gaan. Ten eerste is de afstand van de aarde tot onze ster ongeveer 150 miljoen kilometer. Maar afstand is hier niet het enige probleem. Het grootste probleem hierbij is de zogenaamde laterale snelheid, dat wil zeggen de snelheid ten opzichte van de gewenste bewegingsvector.
Om het principe van laterale snelheid te begrijpen, is het noodzakelijk om te begrijpen hoe lichamen in banen bewegen. In feite vallen alle objecten in de baan van de zon eindeloos op de ster. Door de laterale snelheid kunnen ze echter niet vallen, omdat ze het lichaam waarop ze vallen daadwerkelijk inhalen. De aarde beweegt rond de zon met een snelheid van 108.000 kilometer per uur. Als gevolg hiervan zal het ruimtevaartuig, wanneer het de baan van de aarde verlaat, zich voortbewegen in de ruimte en op de zon beginnen te vallen, maar het zal constant missen, omdat zijn laterale snelheidsindicator behouden blijft. Om bij de ster te komen, hoeft het apparaat alleen maar te vallen.
Om het probleem van de laterale snelheid aan te pakken, is NASA van plan om zwaartekrachtmanoeuvres rond Venus te gebruiken. Ze zullen het mogelijk maken om deze indicator bijna volledig te doven, maar tegelijkertijd zullen ze de maximale bewegingssnelheid van de Parker Solar Probe verhogen, die op zijn hoogtepunt tot 200 kilometer per seconde kan bedragen.
Zwaartekrachtmanoeuvres rond Venus
Om zo dicht mogelijk bij de zon te komen, zal de Parker Solar Probe de komende 7 jaar verschillende zwaartekrachtmanoeuvres rond Venus moeten uitvoeren.
Na de eerste scheervlucht van Venus zal de sonde een elliptische baan ingaan met een periode van 150 dagen (2/3 van de Venus-periode), waarbij hij 3 banen maakt wanneer Venus er 2 maakt. Na de tweede scheervlucht zal de periode afnemen tot 130 dagen. In minder dan 2 banen (198 dagen) zal het ruimtevaartuig Venus voor de derde keer ontmoeten. Dit verkort de periode tot de helft van die van Venus (112,5 dagen). Voor de vierde bijeenkomst is de periode al 102 dagen. Na 237 dagen zal de sonde Venus voor de vijfde keer ontmoeten, en de rotatieperiode zal worden teruggebracht tot 96 dagen (3/7 van Venus). Het apparaat zal op dit moment al 7 omwentelingen maken, terwijl Venus er maar 3 zal maken. De zesde bijeenkomst zal bijna twee jaar na de vorige plaatsvinden en zal de periode verkorten tot 92 dagen (2/5 van de Venusiaan). Na nog eens vijf omwentelingen rond de zon, zal de sonde Venus voor de zevende en laatste keer ontmoeten, waardoor de periode wordt verkort tot 88-89 dagen.waardoor je nog dichter bij de zon komt.
Het snelste ruimtevaartuig in de menselijke geschiedenis
Dankzij verschillende zwaartekrachtmanoeuvres rond Venus, zal het ruimtevaartuig uiteindelijk snelheden van 692.000 kilometer per uur kunnen bereiken, sneller dan elke andere door de mens gebouwde ruimtesonde.
Op dit moment is het snelste ruimtevaartuig de sonde "Juno", ontworpen om Jupiter te bestuderen. De huidige snelheid is ongeveer 266 duizend kilometer per uur. De snelheid van het ruimtevaartuig Voyager 1, dat eind jaren zeventig werd gelanceerd om de interstellaire ruimte te veroveren en 35 jaar later het zonnestelsel verliet, is ongeveer 61.000 kilometer per uur. De maximale snelheid van de Parker Solar Probe zal meer dan het dubbele zijn van die van Juno en 11 keer dat van Voyager 1.
Hitteschild
Het hitteschild van de sonde is net zo indrukwekkend als zijn topsnelheid. De grootte van het zonnescherm aan de voorkant van het apparaat is 2,4 meter in diameter. Het is ontworpen om extreme hitte van de wetenschappelijke uitrusting van de sonde te reflecteren. Het scherm is 11,5 centimeter dik. Het bestaat uit koolstofcomposietschuim ingeklemd tussen twee koolstofplaten. De naar de zon gerichte frontplaat is bedekt met een speciale witte keramiekverf die de warmte zo efficiënt mogelijk reflecteert. De gebruikte materialen maakten het schild vrij licht. Het gewicht is slechts 73 kilogram.
In de ruimte kan de temperatuur duizenden graden zijn, maar een bepaald object zal niet opwarmen omdat temperatuur wordt bepaald door de snelheid van de deeltjes, terwijl warmte wordt gemeten door de totale hoeveelheid energie die ze dragen. Deeltjes kunnen snel bewegen (hoge temperatuur), maar als er weinig zijn, is er weinig energie (weinig warmte). Er zijn maar weinig deeltjes in de ruimte, dus er zijn er maar weinig die energie kunnen overbrengen naar het apparaat.
Het meest autonome ruimtevaartuig
Een verklaring voor de effectiviteit van het hitteschild ligt in de zeer "slimme" software die het ruimtevaartuig bestuurt. Als de sonde zich in de buurt van de zon bevindt, wordt de verbinding tussen de sonde en de aarde elke 8 minuten eenzijdig onderbroken. Gedurende deze tijd kan de sonde zelfstandig de nodige aanpassingen maken in slechts 10 seconden.
De makers van de sonde introduceerden in zijn software absoluut alle mogelijke scenario's van de ontwikkeling van gebeurtenissen die ze zich konden voorstellen, zodat het apparaat indien nodig onafhankelijk de hellingshoek en rotatie van het beschermende scherm kan veranderen.
Nicola Fox, een onderzoeksmedewerker voor het Parker Solar Probe Project, noemt het vaartuig 'het meest autonome ruimtevaartuig dat ooit door de mens is gemaakt'.
Unieke lading
In maart van dit jaar nodigde NASA het publiek uit om deel te nemen aan een actie waarbij de namen van honderdduizenden deelnemers op een herdenkingsplaquette worden geplaatst en samen met een sonde naar de zon worden gestuurd. Een van de deelnemers was William Shatner, de acteur die Captain Kirk speelde in de epische Star Trek. In totaal hebben meer dan 1,1 miljoen mensen verzoeken gestuurd om hun naam aan het naamplaatje toe te voegen aan NASA.
“Dit is misschien wel een van de meest ambitieuze en extreme inlichtingenmissies in de menselijke geschiedenis. Bovendien zal het ruimtevaartuig evenveel namen dragen als mensen die de missie steunen,”zei programma-onderzoeker Nicola Fox.
Nikolay Khizhnyak
