Sonda Parker Solar Probe wykonała już 8 orbit wokół Słońca i zbliża się do naszej gwiazdy na coraz mniejsze odległości. Za sprawą instrumentów na pokładzie statku poznajemy nie tylko tajemnice Słońca, ale też planety Wenus.
W poprzedniej relacji z misji Parker Solar Probe opisywaliśmy 7. bliski przelot sondy obok Słońca. 29 kwietnia statek po raz 8 zbliżył się do naszej gwiazdy. Wcześniej, bo 20 lutego przeleciał obok Wenus z asystą grawitacyjnej planety. Kolejne, 9. peryhelium misji nastąpi 9 sierpnia. W chwili publikacji tego artykułu, w maju 2021 r. sonda zbliża się natomiast do aphelium swojej orbity, czyli punktu położonego najdalej od Słońca.
Profil misji Parker Solar Probe. Na górnym obrazku rzut z góry na kolejne orbity sondy. Na dolnym zmiany w odległości sondy od Słońca. Na zielono zaznaczono już przebytą drogę. Stan na 24 maja 2021 r. Źródło: NASA.
Statek jak zwykle podczas tych bliskich przelotów obok Słońca uruchomił zestaw swoich 4 instrumentów naukowych, za pomocą których przez około tydzień podczas największego zbliżenia rejestrował dane.
O misji Parker Solar Probe
Parker Solar Probe (PSP) to amerykańska misja badania Słońca. Misja swoją nazwę zawdzięcza prof. Eugene Parkerowi, który w latach 50. XX w. po raz pierwszy nazwał plazmę wypływającą ze Słońca wiatrem słonecznym i opisał złożony system interakcji w atmosferze Słońca, który za powstawanie tego wiatru odpowiada Jest to pierwsza sonda, która zbliży się tak blisko naszej gwiazdy. Zespół misji ocenia nawet, że dane pozyskane za pomocą tego statku zrewolucjonizują nasze rozumienie Słońca.
Aby dotrzeć w pobliże Słońca, sonda Parker Solar Probe ma wykonać 7 bliskich przelotów obok Wenus, co zajmie jej prawie 7 lat. Do tej pory takich asyst grawitacyjnych było 4. Statek za pomocą tych zbliżeń będzie stopniowo obniżać swoją orbitę. W trakcie całej misji PSP wykona 24 pełnych obiegów wokół Słońca.
Głównymi celami naukowymi misji są: śledzenie przepływów energii odpowiedzialnej za podgrzewanie i przyspieszanie materii w koronie słonecznej i wietrze słonecznym, ustalenie struktury i zmian pól elektrycznych i magnetycznych w miejscu powstawania wiatru słonecznego oraz odkrycie mechanizmów przyspieszających i przenoszących wysokoenergetyczne cząstki ze Słońca.
Oprócz relacjonowania bieżących aktywności sondy, warto przytoczyć pierwsze rezultaty naukowe jej pracy, które powstały na bazie już zgromadzonych danych.
Pierścień pyłowy Wenus
Za sprawą sondy Parker Solar Probe nie dowiadujemy się tylko o Słońcu. Podczas tych bliskich przelotów obok Wenus prowadzone są również obserwacje naukowe.
Szerokokątna kamera WISPR na sondzie Parker Solar Probe, przystosowana do obrazowania wiatru słonecznego zarejestrowała także pierścień pyłowy na długości całej orbity Wenus wokół Słońca. Obserwacja powstała w pewnym sensie przez przypadek. Kamera WISPR jest na tyle czuła, że żeby badać wiatr słoneczny należy komputerowo usuwać rejestrowane światło z gwiazd w tle i kosmicznego pyłu, który rozprasza światło Słońca. Zespół misji zauważył pas pyłu w czasie manewrów obrotu sondy podczas przygotowywań do kolejnego bliskiego przelotu obok Słońca.
Obraz z kamery WISPR wewnętrznych planet Układu Słonecznego utworzony z 4 zdjęć wykonanych przez sondę Parker Solar Probe 25 sierpnia 2019 r. Na środku przesłonięte Słońce, a po przekątnej na czerwono zaznaczono widoczną jasną smugę, będącą pierścieniem pyłowym na orbicie Wenus. Jasne punkty na tym obrazie to planety, od lewej: Ziemia, Wenus i Merkury. Z lewej strony widać też fragment Drogi Mlecznej. Źródło: NASA/Johns Hopkins APL/Naval Research Laboratory/Guillermo Stenborg and Brendan Gallagher.
Naukowcy porównali względną jasność zarejestrowanego pierścienia pyłowego z jasnością otoczenia i oszacowali, że pył ułożony razem z Wenus na orbicie planety wokół Słońca jest około 10% gęstszy od gęstości pyłu w sąsiedztwie. Wyniki swojej pracy opublikowali w kwietniu na łamach czasopisma „The Astrophysical Journal”.
Obserwacja pierścienia pyłowego Wenus nie jest nowym odkryciem. Wcześniejsze misje jak na przykład amerykańska sonda STEREO wykonywały już podobne obserwacje. Sonda Parker Solar Probe za pomocą swojej aparatury ma też pomóc w odpowiedzi na inną zagadkę – czy rzeczywiście, jak przewidują to modele teoretyczne, w pobliżu Słońca znajduje się strefa wolna od pyłów z uwagi na ich odparowywanie przez intensywne promieniowanie słoneczne? Naukowcy liczą, że zbliżenia do Słońca na coraz mniejszą odległość podczas kolejnych orbit pozwolą to ustalić.
Blisko Wenus po raz piąty
Diagram przedstawiający najbliższe trzy orbity sondy PSP wokół Słońca. Obecnie statek znajduje się na orbicie nr 8 (po lewej). TCM to manewry korekty trajektorii, symbolem VGA5 oznaczono najbliższą asystę grawitacyjną Wenus. Źródło: NASA/Johns Hopkins APL/Yanping Guo.
15 maja sonda wykonała niewielki manewr poprawy trajektorii, aby przygotować się na kolejne zbliżenie do Wenus. Napęd działał przez 39 sekund i zmienił prędkość statku o zaledwie 91 cm/s. To jednak wystarcza, aby dokładnie dostroić orbitę do przelotu. Statek ma tak ukształtowaną trajektorię, by przelatywać co jakiś czas obok Wenus, wykorzystując grawitację planety do spowalniania i zbliżania się do Słońca na coraz mniejszą odległość.
Następna asysta grawitacyjna Wenus nastąpi 16 października 2021 r. Zanim to się stanie, sonda wykona jeszcze jedno zbliżenie do Słońca na taką samą odległość jak w kwietniu. Statek znajdzie się 9 sierpnia w odległości 10,4 mln od powierzchni naszej gwiazdy. Po asyście grawitacyjnej Wenus orbita zmieni się tak, że 21 listopada statek pobije rekord odległości i przeleci w peryhelium 9 mln km od Słońca.
Pierwsza od trzech dekad bezpośrednia obserwacja atmosfery Wenus
Podczas trzeciego zbliżenia do Wenus w tej misji, 11 lipca 2020 r. instrument FIELDS przeznaczony głównie do pomiarów pól magnetycznych i elektrycznych w atmosferze Słońca zarejestrował naturalną emisję radiową w pobliżu Wenus. Okazało się, że emisja ta pochodzi z jonosfery planety.
Wenus, podobnie jak Ziemia posiada w górnych partiach atmosfery warstwę naładowanych elektrycznie gazów zwaną jonosferą. Poruszające się jony emitują naturalnie fale radiowe, które zostały wyłapane przez FIELDS. Był to pierwszy bezpośredni pomiar atmosfery wenusjańskiej przeprowadzony od 30 lat!
Naukowcy użyli danych, aby obliczyć gęstość jonosfery. Okazało się, że ta warstwa atmosfery wokół Wenus jest obecnie cienka, znacznie cieńsza od tej zaobserwowanej poprzednio w 1992 r. przez amerykańską misję Venus Orbiter.
Podczas pomiarów Venus Orbiter Słońce było w pobliżu maksimum swojej aktywności i jonosfera Wenus zaobserwowana wtedy była gęstsza. Później w cyklu aktywności słonecznej przyszedł czas na spokojniejszą powierzchnię naszej gwiazdy. Naziemne obserwacje Wenus wskazywały, że choć niższe warstwy atmosfery pozostają w podobnym stanie, to jonosfera staje się uboższa.
Teraz sonda Parker Solar Probe potwierdza ten schemat wykonując bezpośredni pomiar. Tak się złożyło, że zeszłoroczny przelot obok Wenus nastąpił właśnie w okolicy minimum aktywności Słońca.
Jonosfera Wenus znana jest naukowcom z tego, że ma tendencję do „wyciekania”, czyli ucieczki jonów z atmosfery w przestrzeń kosmiczną. Zrozumienie jak jonosfera reaguje w zależności od aktywności słonecznej może pomóc w ustaleniu dlaczego Wenus – kiedyś tak podobna planeta do Ziemi w pewnym etapie ewolucji stała się tak nieprzyjazna do życia. Obecnie Wenus nie posiada pola magnetycznego, a temperatury na jej powierzchni mogą stopić ołów. Poznając Wenus naukowcy mogą pomóc w zrozumieniu co czyni planety podobne do Ziemi na pewnym etapie zdolnymi do podtrzymania życia lub wręcz przeciwnie.
Podsumowanie
W 2021 r. czekają nas jeszcze dwa bliskie przeloty sondy Parker Solar Probe obok Słońca i jedno zbliżenie do Wenus. Naukowcy cały czas analizują już pozyskane dane i na pewno jeszcze nie raz w najbliższym czasie dowiemy się czegoś więcej o tym co dzieje się na Słońcu. Ostatecznym celem misji jest zbliżenie się do naszej gwiazdy na odległość około 6 mln km – 7 razy bliżej niż jakakolwiek sonda kosmiczna przedtem!
Więcej informacji:
Na podstawie: NASA
Opracował: Rafał Grabiański
Na zdjęciu tytułowym: Zdjęcie Wenus wykonane przez kamerę WISPR na sondzie Parker Solar Probe. Jasna krawędź planety to prawdopodobnie poświata niebieska – zjawisko emisji światła po nocnej stronie Wenus przez rekombinujące się atomy tlenu, które zostały zjonizowane w ciągu dnia w wyniku działania Słońca. Ten widoczny w centrum zdjęcia ciemny obszar na powierzchni to Aphrodite Terra – największa wyżyna na planecie. Jasne smugi na obrazku to rozmaite efekty wychwytywane przez czuły detektor instrumentu – promienie kosmiczne, światło słoneczne odbijane od drobin pyłu czy nawet materiał sondy oderwany po zderzeniu z mikroskopijnym pyłem. Źródło: NASA/Johns Hopkins APL/Naval Research Laboratory/Guillermo Stenborg and Brendan Gallagher
