Celem misji Solar Orbiter, przy której współpracują europejska ESA i amerykańska NASA, jest zbadanie słabo widocznych z Ziemi biegunów Słońca, zebranie nowych danych o naszej macierzystej gwieździe i heliosferze – gigantycznym „bąblu” wyrzucanej przez nią materii. Wkład w misję ma również Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk. Naukowcy z Warszawy i Wrocławia opracowali między innymi, wraz ze Szwajcarami, STIX - rodzaj teleskopu rentgenowskiego, który zarejestruje rozbłyski na Słońcu.

Ważący 1,8 tony Solar Orbiter wystartował 10 lutego 2020 r. Do 15 czerwca przeleciał już ponad 359 milionów kilometrów. Podczas bliskiego przejścia, znanego jako peryhelium, sonda przemieszcza się pomiędzy orbitami Wenus i Merkurego. Ziemia okrąża Słońce w odległości średnio 149 milionów kilometrów.

Dolot do Słońca to skomplikowany proces i punkt najbardziej zbliżony do Słońca sonda ma osiągnąć dopiero po 3,5 roku. W pobliżu Słońca, wewnątrz orbity Merkurego, Solar Orbiter będzie przebywał tylko po kilkanaście dni co około pół roku. Kolejne peryhelium osiągnie na początku roku 2021, zaś właściwą fazę badań naukowych rozpocznie w roku 2022, gdy zbliży się do Słońca na 48 milionów kilometrów.

W grudniu SolO minie Wenus w odległości „zaledwie” 500 000 kilometrów. Sonda wykorzysta grawitację Wenus, aby opuścić płaszczyznę Układu Słonecznego i podążać po eliptycznej orbicie wokół Słońca. Najmniejsza odległość, na jaką się od niego zbliży, wynosi 42 miliony kilometrów - mniej, niż wynosi jedna trzecia dystansu od Ziemi do Słońca (dla porównania Merkury zbliża się do Słońca na 58 milionów kilometrów).

Początkowo start sondy miał się odbyć w roku 2017, był jednak kilkakrotnie odkładany. Ponieważ misja wykorzystuje położenie planet w czasie i przestrzeni, nie można było jej rozpocząć w dowolnym momencie – jest to możliwe tylko podczas określonych okien startowych.

Dzięki nowoczesnym, wielowarstwowym osłonom termicznym (zbudowanym m.in. z tytanu, pokrytego warstwą fosforanu wapnia) precyzyjne instrumenty sondy będą chronione przed nagrzewaniem - 13-krotnie silniejszym, niż nagrzewanie satelitów na orbicie okołoziemskiej.

Do badania powierzchni Słońca, jego gorącej atmosfery zewnętrznej, magnetosfery oraz zmian wiatru słonecznego, Solar Orbiter wykorzysta kombinację dziesięciu instrumentów – w tym detektora umożliwiającego wykrywanie naładowanych cząstek elementarnych, magnetometru dokonującego pomiarów pola magnetycznego w plazmie oraz analizatora fal radiowych i plazmowych czy kamery SoloHi. Rutynowe pomiary naukowe rozpoczną się dopiero w roku 2021, ale testy instrumentów naukowych to kwestia najbliższego tygodnia. Umieszczony na długim wysięgniku magnetometr jest już gotowy do pracy - może on rejestrować typowe zakłócenia magnetyczne generowane przez elektronikę samej sondy, by umożliwić ich odfiltrowanie. Odbiera także zmiany pola magnetycznego wywołane przez wiatr słoneczny oraz zakłócenia spowodowane przez wielkie eksplozje na Słońcu – tak zwane wyrzuty masy koronalnej.

Jak zaznacza na stronie internetowej ESA kierownik naukowy projektu SolO, już teraz rejestrowane są wykonane z najbliższej jak dotąd odległości zdjęcia Słońca. Ze względu na znaczną odległość pomiędzy Ziemią a sondą (134 miliony kilometrów) ich transmisja jest jednak powolna. Antena znajduje się w Malargüe w Argentynie i może odbierać sygnał przez 9 godzin na dobę. Ponadto dane wymagają opracowania, toteż pierwsze zdjęcia zostaną udostępnione dopiero w połowie lipca. Na razie to tylko testy, ale dla naukowców mogą już mieć wartość – na przykład obrazy rejestrowane w zakresie ultrafioletu powinny mieć dwukrotnie lepszą rozdzielczość niż wykonane przez najdoskonalszy obecnie teleskop orbitalny SDO. Także inne instrumenty już teraz mogą zarejestrować dane, jakich wcześniej nie było możliwości zebrać.

Misja SolO współpracuje też z inną, realizującą już swoje zadania sondą słoneczną NASA Parker Solar Probe, która zbliża się do Słońca jeszcze bardziej - na razie (7 czerwca 2020 r.) na 19,39 mln km, a w przyszłości nawet na nieco ponad 6 milionów.

Dzięki uzupełniającym się danym pochodzącym z dwóch źródeł można uzyskać więcej informacji, niż każda z misji dostarczyłaby osobno (amerykańska sonda ma na przykład mniejsze możliwości obrazowania Słońca). Chodzi o dane pomocne w wyjaśnieniu zagadek dotyczących rozwoju planet i pojawienia się życia, działania Układu Słonecznego, początków Wszechświata. Dane te pozwalają lepiej zrozumieć powstawanie wiatru słonecznego czy przewidywać okresy wzmożonej aktywności Słońca z rozbłyskami, zagrażającymi ziemskiej elektronice i energetyce.

Dokładne poznanie własności Słońca jest niezwykle istotne. Przede wszystkim to Słońce rządzi tym, jakie warunki klimatyczne panują na Ziemi. Poza tym, jest to najbliższa nam gwiazda, wszystkie pozostałe znajdują się tak daleko, że nie możemy dostrzec detali na ich powierzchniach, nawet przez największe teleskopy (jedynie dla niewielkiej liczby gwiazd udało się - dzięki interferometrii - uzyskać bardzo niewyraźne obrazy powierzchni). Słońce odpowiada także za tzw. kosmiczną pogodę: nieustannie wysyła strumień cząstek zwany wiatrem słonecznym, co jakiś czas wywołuje burze magnetyczne. Te i inne aspekty pogody kosmicznej mają wpływ na funkcjonowanie np. satelitów, a w skrajnych przypadkach nawet całych sieci energetycznych na powierzchni Ziemi. (PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ agt/