Solar Orbiter Mission kommer att ta bilder av solens poler

Söndagen den 9 februari går NASA och European Space Agency (ESA) samman för att lansera ett nytt uppdrag för att studera vår soluppgång nära: Solar Orbiter, som kommer att titta på tidigare osynliga områden av solen för att lära sig om vårt komplexa inre liv stjärna.

Avbilda solens poler för första gången

Uppdraget kommer att gå dit ingen observatör har gått tidigare: Över solens nord- och sydpol. Att avbilda stolparna är särskilt viktigt för modellering rymdväder, eftersom detta kräver en noggrann modell av hela solens magnetfält. Dessutom tros polerna spela en roll i cykeln av solfläckar - mörka fläckar som visas på solens yta och som kommer och går i en cykel på cirka 11 år. Forskare har fortfarande ingen aning om varför denna 11-åriga cykel existerar, men att titta på polernas magnetfält kan ge ett svar.

Med sina avancerade bildinstrument ombord kommer Solar Orbiter-uppdraget att vara det närmaste någon solriktad kamera har kommit stjärnan. "Det kommer att vara terra incognita", säger Daniel Müller, ESA-projektforskare för uppdraget vid European Space Research and Technology Centre i Nederländerna. "Det här är verkligen utforskande vetenskap."

Håller orbitern säker från solens hetta

Solar Orbiter kommer in i en mycket elliptisk bana, vilket betyder att den färdas runt solen i en oval form och kommer närmare på vissa punkter än på andra. Detta för med sig utmaningar med temperaturhantering, som Anne Pacros, lastansvarig vid ESA: s European Space Research and Technology Center i Nederländerna, förklarade: "Även om Solar Orbiter går ganska nära solen, går den också ganska långt bort. Vi måste överleva både hög värme och extrem kyla.”

Dessa temperaturer varierar från minus 300 grader Fahrenheit i kylan i rymden, hela vägen upp till 932 grader Fahrenheit på dess närmaste punkt till solen, 26 miljoner miles bort. För att hantera denna variation är orbitern utrustad med en 324-pund värmesköld som kan reflektera bort enorm värme och strålning som finns nära solen, och som tål temperaturer på upp till 970 grader Fahrenheit.

Skölden består av lager av papperstunna ark av titanfolie, som i hög grad reflekterar värme utan att vara för tung. Dessa lager är placerade över en bas av aluminium, som är bikakeformad för att vara stark men också lätt, och är täckt av mer folieisolering. Basen ger styrka, med titanfästen fästa på den som håller folielagren på plats. Viktigt är att det finns ett 10-tums mellanrum i skölden som tillåter värme att ventilera ut i rymden, samt titthål för instrumenten ombord att se igenom.

Och det finns en sista bit till skölden, men den är ganska gammaldags för ett så modernt hantverk. Skölden är belagd med ett mörkt pulver som liknar träkol eller pigmenten som används i gamla grottmålningar, vilket skyddar farkosten från ultraviolett solstrålning. "Det är roligt att något så tekniskt avancerat som det här faktiskt är väldigt gammalt," sa Pacros.

Startar in i en mycket lutande omloppsbana

De lanseringen äger rum vid Space Launch Complex 41 i Cape Canaveral, Florida, med farkosten ombord på en United Launch Alliance Atlas V-raket. För att nå sitt mål kommer omloppsbanan att använda gravitationen från både jorden och Venus för att svänga bort från ekliptikplanet. Detta är den platta slätten, som ungefär kommer ut från solens ekvator, där de flesta kroppar i solsystemet finns.

Genom att svänga ut från detta plan kommer omloppsbanan att kunna se solen från en annan vinkel och se nya områden av den som dess poler. "Fram till Solar Orbiter har alla solavbildningsinstrument varit inom ekliptikplanet eller mycket nära det," Russell Howard, rymdfart. forskare vid Naval Research Lab i Washington, D.C., och huvudutredare för ett av Solar Orbiters 10 instrument, sa i en påstående. "Nu kommer vi att kunna se ner på solen från ovan."

Över hela sitt uppdrag kommer orbitern att nå en lutning på 24 grader över ekvatorn, och eventuellt flytta sig upp till 33 grader om uppdraget sträcker sig i tre år som planerat.

Två soluppdrag är bättre än ett

Solar Orbiter är inte det enda instrumentet vi har för att undersöka solen. NASA: s Parker Solar Probe gick in i omloppsbana runt solen 2018 och har redan gjort det fångade bilder av solvindar och första bilden från inne i solens atmosfär. Parker Solar Probe färdas närmare solen som Solar Orbiter gör, och kommer inom bara 4 miljoner miles från solen, men den har begränsad utrustning ombord.

Tanken är att de två farkosterna ska fungera tillsammans, med Parker som studerar solen på nära håll medan Orbiter samlar in mer data för att kontextualisera Parker-fynden. Dessutom kan båda farkosterna användas för att mäta samma strömmar av solvind vid olika tidpunkter.

"Vi lär oss mycket med Parker, och att lägga till Solar Orbiter i ekvationen kommer bara att ge ännu mer kunskap", säger Teresa Nieves-Chinchilla, NASAs biträdande projektforskare för uppdraget.

Tidslinje för uppdraget

Efter lanseringen bör Solar Orbiter utföra sin första förbiflygning av Venus i december 2020, och sedan göra sin ena planerade förbiflygning av jorden i november 2021. År 2022 kommer den att göra det första nära pass av solen, och kommer inom 31 miljoner miles. År 2025 kommer den att nå en lutning på 17 grader och 2027 kommer den att nå 24 graders lutning. Om uppdraget förlängs kan det fortsätta i ytterligare tre år utöver sitt sjuåriga huvuduppdrag.

Redaktörens rekommendationer

• Solar Orbiter-bilden visar solens kokande, rullande ansikte
• Teleskop slår på Parker Solar Probes senaste inställning till solen
• Se solen flacka tack vare Solar Dynamics Observatory
• NASA-sonden blir den första i historien att "röra" solen
• Solar Orbiter för att utföra sin mest riskfyllda förbiflygning innan du beger dig till solen