Parker Solar Probe

Το Parker Solar Probe («Ηλιακός Βολιστήρας Parker», πρώην Solar Probe και Solar Probe Plus, συντομογρ. PSP) είναι μη επανδρωμένο διαστημικό σκάφος της NASA που εκτοξεύθηκε στις 12 Αυγούστου 2018 με στόχο να ερευνήσει την ατμόσφαιρα του Ήλιου εισερχόμενο στο εξωτερικό στέμμα του. Θα πλησιάσει τον Ήλιο πιο κοντά από όσο τον έχει πλησιάσει οποιοδήποτε άλλο τεχνητό αντικείμενο στην ιστορία, φθάνοντας σε απόσταση έως 8,86 ηλιακών ακτίνων (6,16 εκατομμυρίων χιλιομέτρων) από τη φωτόσφαιρα, δηλαδή την ορατή επιφάνεια του Ήλιου. Το σκάφος σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς.

Parker Solar Probe
Οργανισμός	Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
Χαρακτηριστικά αποστολής
Πύραυλος φορέας	Delta IV Heavy
Ημερομηνία εκτόξευσης	12  Αυγούστου 2018
Τόπος εκτόξευσης	Cape Canaveral Space Launch Complex 37B
COSPAR ID	2018-065A
Μάζα	685 κιλά
δεδομένα ()

Πρόκειται για την πρώτη φορά που ένα διαστημικό σκάφος της NASA φέρει το όνομα ενός ανθρώπου που βρισκόταν ακόμα στη ζωή την ημέρα της εκτοξεύσεώς του, καθώς τιμά τον φυσικό Γιουτζίν Πάρκερ, ομότιμο καθηγητή του Πανεπιστημίου του Σικάγου., ο οποίος προέβλεψε το 1958 την ύπαρξη του ηλιακού ανέμου και το σπειροειδές σχήμα του ηλιακού μαγνητικού πεδίου στο διάστημα, πριν από την παρατηρησιακή ανακάλυψή τους από διαστημικές αποστολές (στην πραγματικότητα, οι πρώτοι που προέβλεψαν την ύπαρξη του ηλιακού ανέμου ως ροής σωματιδίων από τον Ήλιο που φθάνει μέχρι τη Γη ήταν οι Βρετανοί Ρίτσαρντ Κάρινγκτον και Άρθουρ Σ. Έντινγκτον).

Το σκάφος και τα χαρακτηριστικά του

Αρχικώς προγραμματισμένο να εκτοξευθεί το 2015, το σκάφος σχεδιάστηκε και κατασκευάσθηκε από τον τομέα Διαστήματος του έμπειρου σε τέτοιες κατασκευές Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Φυσικής (APL) του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς, στο Maryland των ΗΠΑ, όπου σταδιοδρόμησε ο γνωστός Έλληνας διαστημικός επιστήμονας Σταμάτης Κριμιζής. Υπεύθυνος του προγράμματος κατασκευής στο APL ήταν ο Α. Ντρίσμαν (Andrew Driesman), ενώ επικεφαλής επιστήμονας της όλης αποστολής (Program Scientist) στη NASA είναι ο Ελσαγιέντ Ταλαάτ (Elsayed Talaat). Η αποστολή έχει συνολικό προϋπολογισμένο κόστος 1,5 δισεκατομμύριο δολάρια και εντάσσεται στα πλαίσια του προγράμματος της NASA «Living With a Star» (LWS, «Ζώντας με ένα άστρο»), το οποίο έχει ως στόχο τη διερεύνηση ζητημάτων σχετικών με το σύστημα Ηλίου-Γης, που επηρεάζουν τον ανθρώπινο πολιτισμό. Το πρόγραμμα αυτό διευθύνεται από το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Γκόνταρντ της NASA.

Οι φαινομενικές διαστάσεις του Ήλιου στην απόσταση του τελικού περιηλίου του Parker Solar Probe σε σύγκριση με εκείνες που βλέπουμε από τη Γη.

Οι προδιαγραφές του διαστημοπλοίου είναι τέτοιες ώστε να μπορεί, όπως προβλέπεται, να πλησιάσει σε απόσταση έως 6,16 εκατομμυρίων χλμ. τη φωτόσφαιρα. Στο ύψος αυτό η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι περίπου 520 φορές μεγαλύτερη από όσο στην τροχιά της Γης, οπότε το σκάφος χρειάζεται οπωσδήποτε ένα ηλιακό σκίαστρο-ασπίδα, «σύστημα θερμικής προστασίας» (Thermal Protection System, TPS) όπως είναι η επίσημη ονομασία του, το οποίο έχει πάχος 11,43 εκ. και είναι κατασκευασμένο από ενισχυμένο σύνθετο υλικό ινών άνθρακα σε υπόστρωμα γραφίτη. Το υλικό αυτό είναι παρόμοιο με εκείνο που χρησιμοποιήθηκε για τον κώνο και τις εμπρόσθιες ακμές των πτερύγων του διαστημικού λεωφορείου, και χρησιμοποιείται ακόμα στα δισκόφρενα των αγωνιστικών αυτοκινήτων της Φόρμουλα 1. Στην περίπτωση του Parker Solar Probe είναι σχεδιασμένο για να αντέξει σε θερμοκρασίες μέχρι περίπου 1.377 βαθμούς Κελσίου. Η θερμική αυτή ασπίδα έχει εξαγωνικό σχήμα, μέσο πλάτος 2,44 μέτρα και μάζα 73 χιλιόγραμμα. Τα συστήματα του σκάφους, όπως και τα επιστημονικά του όργανα, είναι τοποθετημένα στην κεντρική περιοχή της σκιάς της, ώστε να είναι πλήρως καλυμμένα από την άμεση ηλιακή ακτινοβολία. Επειδή το υλικό της ασπίδας είναι πολύ κακός αγωγός της θερμότητας, τα προστατευόμενα μέρη του σκάφους θα βρίσκονται σε θερμοκρασία κάτω των 35 °C.

Οι διαστάσεις του Solar Probe είναι 1,0 επί 3,0 επί 2,3 μέτρα. Η ηλεκτρική ενέργεια για την τροφοδότηση των συστημάτων και των οργάνων του σκάφους θα προέρχεται από διπλό σύστημα φωτοβολταϊκών συστοιχιών: Το κύριο σύστημα θα λειτουργεί για το τμήμα της αποστολής μακρύτερα από 37,4 εκατομμύρια km από τον Ήλιο και θα αποσύρεται πίσω από την ασπίδα κοντά στο περιήλιο της τροχιάς του Solar Probe. Τότε θα αναλαμβάνει η πολύ μικρότερη δευτερεύουσα συστοιχία, η οποία θα χρησιμοποιεί ένα πρωτοποριακό ψυκτικό σύστημα με κυκλοφορία 5 λίτρων απιονισμένου νερού υπό πίεση για να αποφεύγεται η υπερθέρμανση, που στην περίπτωση των φωτοβολταϊκών μειώνει την απόδοση. Η ηλεκτρική ισχύς που θα αποδίδει η συστοιχία στο περιήλιο θα ανέρχεται σε 343 Βατ. Επιπρόσθετες καινοτομίες απαιτήθηκαν σχετικά με τις φωτοβολταϊκές συστοιχίες: Σύμφωνα με τη μηχανικό της αποστολής Mary Kae Lockwood του APL, «μάθαμε πολλά για την απόδοση των φωτοβολταϊκών από το διαστημόπλοιο Μέσεντζερ (MESSENGER) που εξερεύνησε τον Ερμή. Ειδικότερα, μάθαμε πώς να σχεδιάζουμε μια συστοιχία που να μετριάζει την υποβάθμιση που προκαλεί το υπεριώδες φως.»

Το σκάφος κατά τη διάρκεια ελέγχου στις εγκαταστάσεις της Astrotech

Πέρα από τις επιμέρους καινοτομίες, μία από τις προκλήσεις που θα κληθούν να αντιμετωπίσουν οι υπεύθυνοι της αποστολής θα είναι η ταχεία αντιμετώπιση του οποιουδήποτε προβλήματος ανακύψει. Κατά τη διάρκεια του κάθε περιηλίου θα υπάρχει μία περίοδος περίπου 11 ημερών κατά τις οποίες η επικοινωνία με το σκάφος θα είναι αδύνατη εξαιτίας των υψηλών επιπέδων ραδιοθορύβου που προέρχεται από τον Ήλιο. Οι μηχανικοί της αποστολής έπρεπε να φαντασθούν το κάθε είδους δυνατό πρόβλημα στη λειτουργία του σκάφους και μετά να προγραμματίσουν τους υπολογιστές του, έτσι ώστε να αποκριθούν άμεσα από μόνοι τους, είτε επιλύοντας το πρόβλημα, είτε θέτοντας το σκάφος σε κατάσταση ασφαλούς λειτουργίας (safe mode), που θα αποτρέψει ανεπανόρθωτες βλάβες μέχρι οι ελεγκτές στο APL να διορθώσουν το πρόβλημα, όταν αποκατασταθεί η επικοινωνία του Solar Probe με τη Γη. Σύμφωνα με τη Lockwood, «αυτό το διαστημόπλοιο είναι ίσως ένα από τα πλέον αυτόνομα συστήματα που κατασκευάστηκαν ποτέ για διαστημική αποστολή». Κρίσιμη θα είναι επίσης η απόδοση των ευαίσθητων θερμομέτρων λευκόχρυσου, που μετρούν τη θερμοκρασία από τη μεταβολή στην ηλεκτρική αντίσταση του μετάλλου. Αυτά τα θερμόμετρα παρουσίασαν περισσότερες δυσλειτουργίες από όσες αναμένονταν κατά τη διάρκεια των δοκιμών, σύμφωνα με μία παρουσίαση στη σύγκληση της Συμβουλευτικής Επιτροπής Ηλιοφυσικής της NASA, στις 5 Απριλίου 2018. Μία άλλη ιδιαιτερότητα της αποστολής είναι η αργή περιστροφή του σκάφους γύρω από τον εαυτό του, ο ρυθμός της οποίας θα πρέπει να μεταβάλλεται συνεχώς και με μεγάλη ακρίβεια κατά τα εικοσιτετράωρα πριν και μετά το κάθε περιήλιο, προκειμένου όλα τα μέρη του σκάφους να διατηρούνται συνεχώς υπό τη σκιά της θερμικής ασπίδας. Η συνολική μάζα του σκάφους κατά την εκτόξευσή του από τη Γη θα είναι 685 χιλιόγραμμα (kgr). Από τα 685 kgr, τα 130 αντιστοιχούν στα προωθητικά (καύσιμο και οξειδωτικό). Από τα υπόλοιπα 555, το καθαρό ωφέλιμο φορτίο, δηλαδή τα επιστημονικά όργανα, αντιστοιχούν σε μόλις 50 kgr.

Στις 6 Νοεμβρίου 2017 το Parker Solar Probe μεταφέρθηκε στο Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Γκόνταρντ της NASA για δοκιμές. Στις 24 Μαρτίου 2018 το σκάφος ολοκλήρωσε με επιτυχία τις δοκιμές διαστημικού περιβάλλοντος στο Κέντρο Goddard, αφήνοντας τον θερμικό θάλαμο κενού αφού παρέμεινε επί δύο περίπου μήνες στο εσωτερικό του. Στη συνέχεια συσκευάσθηκε μέσα σε ειδικό εμπορευματοκιβώτιο και στις 3 Απριλίου ταξίδεψε αεροπορικώς στο Τίτασβιλ της Φλόριντα. Εκεί, στις εγκαταστάσεις της Astrotech Space Operations, σε απόσταση μικρότερη των 30 km από το Ακρωτήριο Κανάβεραλ, οι δοκιμές συνεχίστηκαν, έγιναν ακόμα και έλεγχοι για το αν υπήρξε κάποια φθορά κατά το αεροπορικό ταξίδι, και μετά την τελική συναρμολόγηση, με την προσθήκη της ασπίδας θερμικής προστασίας, οι δεξαμενές του γεμίστηκαν με προωθητικά και προσαρμόστηκε στον τρίτο όροφο του πυραύλου που θα το στείλει στο διάστημα.

Σε μια κίνηση δημοσιότητας, η NASA προσκάλεσε τον οποιονδήποτε να δηλώσει το ονοματεπώνυμό του διαδικτυακά μέχρι τις 27 Απριλίου 2018, ώστε αυτό να συνοδεύσει το Solar Probe στο ταξίδι του καταγεγραμμένο σε μία κάρτα μνήμης. Συνολικά καταγράφηκαν 1.137.202 ονόματα. Το ίδιο έχει γίνει στο παρελθόν και σε άλλες διαστημικές αποστολές, όπως τη Stardust το 1997.

Η εξέλιξη της αποστολής

Η τροχιά του Parker Solar Probe από τις 7 Αυγούστου 2018 έως τις 29 Αυγούστου 2025
      Parker Solar Probe ·       Ήλιος ·       Ερμής ·       Αφροδίτη ·       Γη
Για μια πιο λεπτομερή αναπαράσταση, βλέπε αυτό το βίντεο.

Το Parker Solar Probe εκτοξεύθηκε στις 12 Αυγούστου 2018, στις 10.31 π.μ. θερινή ώρα Ελλάδας (πριν την αυγή τοπική ώρα), από το Ακρωτήριο Κανάβεραλ, φορτωμένο επάνω σε έναν πύραυλο-φορέα Delta IV Heavy (Delta 9250H) των 733 τόνων, με επάνω όροφο εφοδιασμένο με τον κινητήρα στερεού καυσίμου STAR-48B για επιπρόσθετη προώθηση. Η πορεία που θα ακολουθήσει το σκάφος θα είναι αρκετά πολύπλοκη, καθώς θα χρειασθεί 6,5 χρόνια περίπου από την εκτόξευσή του μέχρι την πρώτη πολύ κοντινή προσέγγιση στον Ήλιο. Κατά τη διάρκειά τους θα περάσει επτά φορές κοντά από τον πλανήτη Αφροδίτη, προκειμένου να επιβραδυνθεί και να μειώσει τη στροφορμή του σε σχέση με τον Ήλιο χωρίς μεγάλη δαπάνη προωθητικών. Για τον λόγο αυτό, η διαδικασία θα γίνει αργά και βαθμιαία, κατά τη διάρκεια 24 τροχιών γύρω από τον Ήλιο. Ταυτόχρονα όμως θα αρχίσει την επιστημονική φάση της αποστολής, με τη συλλογή δεδομένων να επικεντρώνεται στα σύντομα σχετικώς χρονικά διαστήματα των ηλιακών προσεγγίσεων. Το περιβάλλον ακτινοβολιών υψηλής ενέργειας κοντά στον Ήλιο προβλέπεται να προκαλεί φαινόμενα στατικού ηλεκτρισμού και φθορές στα ηλεκτρονικά, αλλά και στον υπόλοιπο εξοπλισμό του σκάφους, καθώς και διακοπές στην επικοινωνία με τη Γη. Για τον λόγο αυτόν, η τροχιά του θα είναι μεγάλης εκκεντρότητας, δηλαδή η απόστασή του από τον Ήλιο θα έχει μεγάλες διακυμάνσεις. Από τα 6 έτη και 321 ημέρες που είναι η ονομαστική προγραμματισμένη διάρκεια της αποστολής, το σκάφος θα περάσει 937 ώρες (το 1,55% του συνολικού χρόνου) σε απόσταση από τον Ήλιο μικρότερη των 14 εκατομμυρίων km και μόλις 14 ώρες σε απόσταση από τον Ήλιο μικρότερη των 7 εκατομμυρίων km.

Το αναλυτικό χρονοδιάγραμμα του ταξιδιού είναι ενδεικτικό: Tο Solar Probe θα περάσει για πρώτη φορά από την Αφροδίτη στις 3 Οκτωβρίου 2018. Τότε θα αποκτήσει μια τροχιά γύρω από τον Ήλιο με περίοδο περιφοράς 150 ημερών, δηλαδή τα δύο τρίτα της περιόδου περιφοράς της Αφροδίτης. Από το πρώτο ήδη περιήλιο, στις 5 Νοεμβρίου του 2018, θα έχει πλησιάσει τον Ήλιο σε απόσταση 24,8 εκατομμυρίων km από τη φωτόσφαιρά του, περισσότερο από κάθε άλλο σκάφος στην ιστορία. Μετά λοιπόν από τρία περιήλια, θα συναντήσει και πάλι την Αφροδίτη στο ίδιο σημείο της τροχιάς της, στις 26 Δεκεμβρίου 2019. Η δεύτερη συνάντηση θα μειώσει την περίοδο του σκάφους σε 130 ημέρες. Σε λιγότερο από δύο τροχιές, 198 ημέρες αργότερα, θα συναντήσει την Αφροδίτη για τρίτη φορά, μειώνοντας την περίοδο περιφοράς του στο μισό της περιόδου της Αφροδίτης 112,5 ημέρες. Μετά από μία τροχιά της Αφροδίτης και δύο του σκάφους, η αποστολή θα περάσει για τέταρτη φορά από την Αφροδίτη, στις 20 Φεβρουαρίου 2021, μειώνοντας την περίοδο περιφοράς του σε 102 ημέρες. 237 ημέρες αργότερα θα συναντήσει τον πλανήτη για πέμπτη φορά και θα μειώσει την περίοδό του σε 96 ημέρες, δηλαδή τα τρία έβδομα της περιόδου της Αφροδίτης. Τρεις περιφορές της Αφροδίτης (και επτά περιήλια του σκάφους) αργότερα, δηλαδή σχεδόν δύο γήινα χρόνια, στις 21 Αυγούστου 2023, η έκτη συνάντηση με τον πλανήτη θα μειώσει την περίοδο περιφοράς του διαστημοπλοίου σε 92 ημέρες, τα δύο πέμπτα εκείνης της Αφροδίτης. Τέλος, πέντε περιφορές του αργότερα, θα περάσει από την Αφροδίτη για έβδομη και τελευταία φορά στις 2 Νοεμβρίου 2024, οριστικοποιώντας την περίοδό του σε 88 ημέρες και καθιστώντας ικανή την πρώτη εγγύτατη προσέγγιση στον Ήλιο, σε απόσταση, όπως προαναφέρθηκε, μόλις 6,16 ως 6,3 εκατομμυρίων χιλιομέτρων από την επιφάνειά του, στις 19 Δεκεμβρίου 2024. Αυτό θα είναι το εικοστό δεύτερο περιήλιο της αποστολής. Με την ίδια σταθερή απόσταση περιηλίου, το Solar Probe δεν αναμένεται να αντέξει περισσότερα από 5 ως 6 τέτοια περιήλια, δηλαδή περίπου μέχρι το εικοστό έκτο, τον Δεκέμβριο του 2025. Αν τα θερμικά φορτία είναι μικρότερα από όσο αναμένεται, μπορεί να αποτολμηθεί κάθοδος μέχρι τα 5,9 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Κατά τη διάρκεια αυτών των διαβάσεων, το σκάφος θα είναι βυθισμένο μέσα στην εξωτερική ατμόσφαιρα του Ηλίου, το ηλιακό στέμμα. Κατά μία έννοια βέβαια ο ηλιακός άνεμος είναι η συνεχώς διαστελλόμενη προέκταση του στέμματος, οπότε ολόκληρο το Ηλιακό Σύστημα, μαζί και η Γη, είναι βυθισμένα μέσα στην ηλιακή ατμόσφαιρα.

Καθώς το σκάφος θα περνά από αυτά τα τελευταία περιήλια, η ταχύτητά του θα αυξάνεται προσωρινά σε περισσότερο από 200 km ανά δευτερόλεπτο σε σχέση με τον Ήλιο, μία τιμή που θα το καταστήσει το ταχύτερο κατασκευασμένο από τον άνθρωπο αντικείμενο στην ιστορία. Καθώς συμβαίνει με κάθε σώμα σε πολύ «μακρόστενη» ελλειπτική τροχιά (μεγάλης εκκεντρότητας, e = 0,882 στην περίπτωση της τελικής τροχιάς του Solar Probe), όπως είναι οι περιοδικοί κομήτες, το διαστημόπλοιο Solar Probe θα έχει πολύ μικρότερη ταχύτητα κοντά στο αφήλιο της τροχιάς του, όταν θα βρίσκεται σε απόσταση 109,3 εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τον Ήλιο. Το τελικό επίπεδο της τροχιάς του σκάφους θα σχηματίζει γωνία 3,4 μοιρών με το επίπεδο της τροχιάς της Γης γύρω από τον Ήλιο (το επίπεδο της εκλειπτικής).

Το τέλος του σκάφους είναι προδιαγεγραμμένο: όταν τελειώσει το απόθεμα προωθητικών του, δεν θα μπορεί πλέον να περιστρέφεται με μεταβλητό τρόπο γύρω από τον άξονά του κατά τις διελεύσεις του από το περιήλιο της τροχιάς του, με αποτέλεσμα μέρος του ευαίσθητου σώματός του (και τελικά ολόκληρο) να μένει έξω από τη σκιά της προστατευτικής ασπίδας κοντά στο περιήλιο, οπότε θα λιώσει και θα διαλυθεί από τη θερμότητα του ηλιακού φωτός μέσα σε λιγότερο από ένα έτος.

Επιστημονικοί στόχοι και όργανα

Οι διακηρυγμένοι ερευνητικοί στόχοι της αποστολής είναι: 1) Ο προσδιορισμός της δομής και της δυναμικής των μαγνητικών πεδίων στην περιοχή των πηγών του ηλιακού ανέμου. 2) Η παρακολούθηση της πορείας της ροής της ενέργειας που θερμαίνει το στέμμα και επιταχύνει τον ηλιακό άνεμο προς τα έξω (παρά το ισχυρό βαρυτικό πεδίο του Ήλιου) σε υπερηχητικές ταχύτητες. Η θέρμανση του στέμματος από την ψυχρότερή του φωτόσφαιρα και η επιτάχυνση του ηλιακού ανέμου αποτελούν τα δύο παραδοσιακά «μυστήρια» της ηλιακής ατμόσφαιρας, που προβληματίζουν τους επιστήμονες εδώ και περισσότερο από μισό αιώνα. Ο ίδιος ο Πάρκερ είχε προτείνει μια ερμηνεία, την υπόθεση ότι η θέρμανση οφείλεται στη δράση μυριάδων «νανοεκλάμψεων», οι οποίες προφανώς θα ήταν μη ανιχνεύσιμες από την απόσταση της Γης. Θα μπορούσε το σκάφος που φέρει το όνομά του να τις ανακαλύψει παρατηρώντας από κοντά, αν βέβαια υπάρχουν; 3) Ο προσδιορισμός των μηχανισμών που επιταχύνουν και μεταφέρουν τα ηλιακά σωματίδια υψηλής ενέργειας, τα οποία συνιστούν τον κυριότερο παράγοντα φυσικής ραδιενέργειας στον διαπλανητικό χώρο. Πιστεύεται ότι και αυτοί οι μηχανισμοί σχετίζονται απολύτως με τα μαγνητικά πεδία. 4) Η μελέτη του πλάσματος και της σκόνης στον διαστημικό χώρο κοντά στον Ήλιο, και συνακόλουθα των επιδράσεών τους πάνω στον ηλιακό άνεμο και στην επιτάχυνση των ηλιακών σωματιδίων υψηλής ενέργειας.

Τα παραπάνω ενέχουν σημαντική πρακτική χρησιμότητα, καθώς ο σύγχρονος τεχνολογικός ανθρώπινος πολιτισμός βασίζεται στους τεχνητούς δορυφόρους και στα εκτεταμένα ηλεκτρικά δίκτυα, συστήματα που αμφότερα επηρεάζονται αρνητικά σε περιπτώσεις διαστημικών καταιγίδων, δηλαδή απότομων και εντοπισμένων χρονικά τεράστιων αυξήσεων στην ένταση του ηλιακού ανέμου και στη ροή σωματιδίων υψηλής ενέργειας από τον Ήλιο. Ειδικότερα αλλά όχι ασήμαντα βεβαίως ζητήματα είναι η έκθεση σε ακτινοβολία κατά τις αεροπορικές πτήσεις και η ασφάλεια των αστροναυτών. Διαταραχές στον ηλιακό άνεμο μεταβάλλουν τη μορφή του γήινου μαγνητικού πεδίου. Ο άνεμος αυτός συντηρεί τις ραδιενεργές Ζώνες Βαν Άλεν γύρω από τη Γη, που είναι συνεχώς επικίνδυνες για όποιον αστροναύτη βρεθεί στο εσωτερικό τους. Το σύνολο της συμπεριφοράς των φορτισμένων σωματιδίων από τον Ήλιο στην περιοχή της Γης ονομάζεται «διαστημικός καιρός» και το Solar Probe ελπίζεται ότι θα συνεισφέρει στην κατανόηση των μηχανισμών δημιουργίας του στην «πηγή» του, κάτι που θα μπορούσε μελλοντικά να βοηθήσει στη μεσοπρόθεσμη και μακροπρόθεσμη πρόγνωση αυτού του «καιρού».

Στο στέμμα η θερμοκρασία κυμαίνεται από 1 ως 3 εκατομμύρια βαθμούς C. Ευτυχώς για το Solar Probe, η πυκνότητα της ύλης στο στέμμα είναι εξαιρετικά μικρή, ώστε το σκάφος θα δέχεται μόνο μεμονωμένα σωματίδια με την κινητική ενέργεια που αντιστοιχεί σε αυτή τη θερμοκρασία («κινητική θερμοκρασία») και έτσι δεν θα εξατμιστεί. Η θερμοκρασία των 1.377 °C που αναφέρθηκε αντιστοιχεί στη θέρμανση της ασπίδας από την ακτινοβολία (κυρίως φως) της φωτόσφαιρας, και όχι από αγωγή θερμότητας από το περιβάλλον.

Η επίτευξη των στόχων της αποστολής βασίζεται στη διεξαγωγή 4 αντίστοιχων πειραμάτων με τα ανάλογα επιστημονικά όργανα:

1. Διερεύνηση Ηλεκτρομαγνητικών Πεδίων (Electromagnetic Fields Investigation): Απευθείας μετρήσεις των ηλεκτρικών και των μαγνητικών πεδίων, των ραδιοκυμάτων, των κατά τόπους εντάσεων της ροής της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, της απόλυτης πυκνότητας του πλάσματος (ιονισμένου αερίου) και της κινητικής θερμοκρασίας των ηλεκτρονίων. Το βασικό όργανο είναι ένα μαγνητόμετρο και επικεφαλής επιστήμονας του πειράματος είναι ο Στιούαρτ Μπέιλ του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ.
2. Ολοκληρωμένη Επιστημονική Διερεύνηση του Ηλίου (Integrated Science Investigation of the Sun, ISIoS): Μετρήσεις των υψηλής ενέργειας ηλεκτρονίων, πρωτονίων και βαρέων ιόντων. Τα σχετικά όργανα είναι τα EPI-Hi και EPI-Lo και επικεφαλής του πειράματος είναι ο Ντέιβιντ Μακκόμας (David J. McComas) του Πανεπιστημίου Πρίνστον.
3. Απεικονιστής Ευρέος Πεδίου για το Solar Probe (Wide-field Imager for Solar PRobe, WISPR): Πρόκειται ουσιαστικά για μικρά οπτικά τηλεσκόπια με κάμερες για τη λήψη εικόνων του στέμματος και της εσώτερης ατμόσφαιρας, με υπεύθυνο επιστήμονα τον Ράσελ Χάουαρντ του Ερευνητικού Εργαστηρίου του Ναυτικού.
4. «Ηλεκτρόνια, Σωματίδια α και Πρωτόνια του Ηλιακού Ανέμου» (Solar Wind Electrons, Alphas and Protons, SWEAP): Μετρήσεις των παραμέτρων των ηλεκτρονίων, των πρωτονίων και των ελεύθερων πυρήνων ηλίου, δηλαδή της ταχύτητας, της αριθμητικής πυκνότητάς τους (αριθμός σωματιδίων ανά κυβικό εκατοστόμετρο) και της κινητικής θερμοκρασίας τους. Τα κυριότερα όργανα είναι δύο ηλεκτροστατικοί αναλυτές και ένα κύπελλο Faraday (δηλαδή ένα μεταλλικό δοχείο σχεδιασμένο για τη σύλληψη και την καταμέτρηση ηλεκτρικώς φορτισμένων σωματιδίων σε κενό αέρα). Επικεφαλής επιστήμονας είναι ο Τζάστιν Κάσπερ του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν.

Στα παραπάνω πειράματα προστίθεται μία πέμπτη, μεταγενέστερη δραστηριότητα: Η «Προέλευση της Ηλιόσφαιρας με το Solar Probe Plus» (Heliospheric Origins with Solar Probe Plus, HeliOSPP), μία θεωρητική διερεύνηση με την ανάπτυξη φυσικομαθηματικών προτύπων (μοντέλων) για τη μεγιστοποίηση του επιστημονικού οφέλους από την αποστολή, με επικεφαλής επιστήμονα τον Μάρκο Βέλι του Jet Propulsion Laboratory. Εδώ θα πρέπει να διευκρινισθεί ότι με τον όρο ηλιόσφαιρα εννοείται ο χώρος του διαστήματος στον οποίο το κυριαρχεί το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου, ενσωματωμένο στον ηλιακό άνεμο, και εκτείνεται πολύ πέρα από την περιοχή στην οποία περιφέρονται οι πλανήτες, μέχρι τα 18 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα από τον Ήλιο. Πέρα από το όριό της, που ονομάζεται ηλιόπαυση, κυριαρχεί το ασθενέστατο μαγνητικό πεδίο του Γαλαξία.

Οι παγκόσμιες διακρίσεις του σκάφους ως εκείνου που θα πλησιάσει τον Ήλιο επτά φορές περισσότερο από κάθε άλλο στην ιστορία, του πρώτου που θα εισέλθει στο καθαυτό ηλιακό στέμμα και του ταχύτερου σκάφους στην ιστορία, ασφαλώς αρκούν για να χαρακτηρίσουν την αποστολή του Parker Solar Probe «ιστορική».

Πηγές

• Fox, Nicola J., κ.ά.: «The Solar Probe Plus mission: Humanity’s first visit to our star», Space Science Reviews, τόμος 204 (Δεκέμβριος 2016), σελ. 7

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Το Parker Solar Probe στον ιστότοπο του APL
• Τα προγράμματα Ηλιοφυσικής στη NASA
• Parker Solar Probe (δεδομένα και ειδήσεις της αποστολής από τη NASA)
• «Αγγίζοντας τον Ήλιο» (κλιπ 3:45 από τους New York Times, 12 Αυγούστου 2018)