NASA chce lecieć na Słońce

149 597 887 km to odległość jaka dzieli Ziemię od Słońca. Przebędzie ją Solar Probe Plus, sonda, która dotrze do najbardziej zewnętrznej części atmosfery naszej dziennej gwiazdy, czyli korony słonecznej. Celem misji jest zebranie danych na temat procesów zachodzących we wnętrzu Słońca oraz mechanizmów powstawania wiatru słonecznego, tajemnic, które spędzają sen z powiek naukowcom już od dekad.

Badacze są zgodni, że jeżeli misja Solar Probe Plus zakończy się sukcesem, na dobre zmieni sposób myślenia o Słońcu i innych, podobnych gwiazdach. Ta wiedza może być kluczowym elementem w kontekście dalszej eksploracji Układu Słonecznego.

Solar Probe Plus będzie badać strumienie naładowanych cząstek wyrzucanych w przestrzeń kosmiczną przez Słońce. Dzięki temu naukowcy określą, w których rejonach wiatr słoneczny jest najmocniejszy, a obszarów tych łatwiej będzie unikać w kontekście przyszłych bezzałogowych misji kosmicznych. Mknąca z maksymalną prędkością 200 mil na sekundę sonda będzie musiała oprzeć się temperaturze sięgającej rzędu 1500 stopni Celsjusza, falom promieniowania oraz naładowanym cząstkom pyłu kosmicznego na poziomie, którego nie doświadczył do tej pory żaden inny statek kosmiczny. Zbudowany z kompozytu węglowego pancerz sondy będzie musiał wytrzymać temperaturę aż 512 razy wyższą niż satelity orbitujące wokół Ziemi.

Pogłębienie wiedzy o tzw. pogodzie kosmicznej ma ogromne znaczenie dla przyszłych załogowych misji kosmicznych. Wiatr słoneczny może zakłócać działanie satelitów na orbicie geostacjonarnej, przyrządów na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), a także wszelkiego rodzaju obiektów wysyłanych w przestrzeń kosmiczną. W kontekście planowanej przez NASA załogowej misji na Marsa, prawidłowe prognozy kosmicznej pogody to wiedza podstawowa, bez której zagrożone może być życie astronautów.

- określenie struktury i dynamiki pól magnetycznych u źródeł wiatru słonecznego;

- prześledzenie przepływu energii, która podgrzewa koronę i przyspiesza wiatr słoneczny;

- ustalenie jakie mechanizmy odpowiadają za transport i przyspieszanie cząstek o wysokiej energii;

- zbadanie pyłu i plazmy w pobliżu Słońca i ich wpływu na powstawanie wiatru słonecznego oraz wysokoenergetycznych cząstek.

Solar Probe Plus został zaprojektowany i jest budowany przez ekipę z ośrodka Applied Physics Laboratory (APL) należącego do Johns Hopkins University w Laurel (w stanie Maryland). Czasu inżynierom zostało jeszcze trochę, bowiem start sondy jest planowany dopiero na 2018 rok, choć zanim to nastąpi niezbędne będą jeszcze testy ukończonego obiektu. Kadłub Solar Probe Plus ma mieć kształt heksagonalny z centralnie umieszczonym zbiornikiem paliwa. Sonda ma ważyć nie więcej niż 613 kg (wraz z aparaturą badawczą i paliwem) i mierzyć około 2,5 metrów średnicy. Instrumenty badawcze zostaną umieszczone na kadłubie i wystającym z jego tylnej powierzchni maszcie, zaś trzy anteny fal plazmowych znajdą się po bokach bryły.

Poza aparaturą pomiarową, za najważniejszy element Solar Probe Plus uznać należy pancerz z kompozytów węglowych o grubości 12 centymetrów. To on ochroni sondę przez wysoką temperaturą i pozwoli jej zbliżyć się na odległość 6 milionów kilometrów od powierzchni Słońca. Solar Probe Plus nie zabierze ze sobą więcej niż 40 kg instrumentów badawczych, zatem naukowcy będą musieli skupić się na tym, co najważniejsze. Magnetometr, detektory i analizatory jonów oraz fal plazmowych, spektrometry neutronów i promieniowania gamma, detektory pyłu, a także kamera dostarczająca trójwymiarowe obrazy korony słonecznej wydają się być na tę chwilę podstawowym ekwipunkiem sondy.

Naukowcy już od lat 50. XX wieku marzyli o zbadaniu korony słonecznej, jednak plany te niejednokrotnie napotykały na różnego rodzaju problemy logistyczne. Teraz nic już nie stoi na przeszkodzie do realizacji ambitnych celów NASA.

Przez 7 lat od wystrzelenia (najpóźniej w 2018 roku, najwcześniej 3 lata wcześniej), Solar Probe Plus okrąży Słońce łącznie 24 razy, niemalże "dotykając" jego powierzchni. Już po 2 miesiącach od startu, sonda przeleci obok Wenus i wykorzysta manewry asysty grawitacyjnej wykonane podczas siedmiu przelotów obok "siostry Ziemi". Sonda stopniowo będzie zbliżać się do Słońca, zmniejszając peryhelia (punkt na orbicie ciała niebieskiego obiegającego Słońce) z 0,16 jednostek astronomicznych (dystans odpowiadający średniej odległości Ziemi od Słońca) - podczas pierwszego przelotu - do 0,04 j.a. W ten oto sposób Solar Probe Plus zostanie nowym rekordzistą, zbliżając się do gwiazdy na odległość 7-krotnie mniejszą niż sonda Helios 2 w 1976 roku.

Przykładowy plan misji:

- 30 lipca 2018 - start;

- 27 września 2018 - pierwszy przelot obok Wenus;

- 21 grudnia 2019 - drugi przelot obok Wenus;

- 5 lipca 2020 - trzeci przelot obok Wenus;

- 16 luty 2021 - czwarty przelot obok Wenus;

- 10 października 2021 - piąty przelot obok Wenus;

- 15 sierpnia 2023 - szósty przelot obok Wenus;

- 31 października 2024 - siódmy przelot obok Wenus;

- 19 grudnia 2024 - pierwsze bliskie podejście do Słońca.

Misja Solar Probe Plus to cześć prowadzonego przez NASA programu "Living with a Star". Jego nadrzędnym celem jest zbadanie wpływu Słońca na planety oraz szeroko rozumianą aktywność człowieka. Całkowity koszt misji miał zamknąć się w przedziale 750 milionów dolarów, choć już teraz wiadomo, że doprowadzenie programu do końca wymagać będzie większych nakładów finansowych. Dane, które pozyska Solar Probe Plus mogą jednak okazać się bezcenne.