Sonnensonde "Parker" • Alexander Jarovitchchuk • Wissenschaftliches Bild des Tages über die "Elemente" • Astronomie

Sonnensonde „Parker“

F: Wie schickst du es hoch?
A: Geh nachts! *
NASA Sonne und Weltraum Twitter

Update: Der Start wurde um einen Tag verschoben – am 12. August um 3:31 Uhr EDT (10:31 Uhr Moskauer Zeit). Der Start war erfolgreich.

Dieses Bild zeigt ein NASA Parker Solar Probe Raumfahrzeug, das sich von der Erde wegbewegt. Wenn alles nach Plan läuft, wird die Solarsonde von Parker heute um 15.33 Uhr EST (um 10:33 Uhr Moskauer Zeit) vom Kosmodrom in Cape Canaveral gestartet und einige Stunden später, nach der Trennung aller Raketenstufen Träger, diese Zeichnung wird der Realität entsprechen. Sehen Sie sich die Live-Übertragung des Starts an.

Das Gerät ist nach dem amerikanischen Astrophysiker Eugene Parker benannt (das ist übrigens der erste Fall, als die Mission den Namen einer noch lebenden Person erhielt), deren Hauptwerke der solaren Plasmaphysik gewidmet waren und insbesondere das Verständnis der Sonnenkorona und des Sonnensystems ermöglichten der Wind Ein weiteres wichtiges Ergebnis von Parker ist die Vorhersage der Spiralform der solaren Magnetosphäre. Diese Phänomene wurden mehr als ein halbes Jahrhundert lang untersucht, aber es ist immer noch nicht verständlich, warum die Korona viel heißer ist als die Sonnenphotosphäre und wie genau der Sonnenwind auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt.

91-jähriger Eugene Parker (im Zentrum) auf der Startrampe der Mission mit seinem Namen. Im Hintergrund ist die Trägerrakete Delta IV Heavy mit einer Sonde an Bord. Fotos von der NASA Twitter Sun & Space

Wissenschaftler hoffen, dass die Mission der Parker Solar Probe dazu beitragen wird, Antworten auf diese Fragen zu finden. Dafür wird er sich in Rekordentfernung der Sonne nähern – weniger als 7 Millionen Kilometer vom Zentrum unseres Sterns entfernt. Der aktuelle Rekord – rund 44 Millionen Kilometer – gehört zur Helios-Mission und wurde in der zweiten Hälfte der 70er Jahre eingestellt. Zum Vergleich: Das Merkur-Perihel beträgt etwa 46 Millionen Kilometer.

Raumsonde Parker Solar Probe, installiert auf der dritten Stufe der oberen Stufe. Oben ist ein TPS-Hitzeschild sichtbar, links ist eines von zwei Solarpaneelen. Fotos von parkersolarprobe.jhuapl.edu

Es mag so scheinen, dass es einfach ist, von der Erde aus nahe an der Sonne zu fliegen, aber das ist nicht der Fall. Die Hauptschwierigkeit besteht darin, die Geschwindigkeit der Erde, die immer senkrecht zur Richtung der Sonne gerichtet ist und im Augenblick des Starts auf die Rakete übertragen wird, irgendwie zu löschen. Und die Erde fliegt schnell: Die Durchschnittsgeschwindigkeit beträgt etwa 30 km / s. Die Parker Solar Probe wird auf einer der stärksten Raketen, der Delta IV Heavy, gestartet werden, aber keine einzige Rakete kann den Satelliten so schnell in die entgegengesetzte Richtung bewältigen und die Umlaufgeschwindigkeit der Erde löschen.Daher wurde für diese Mission eine ziemlich komplizierte Flugbahn gewählt (siehe Video).

Orbit und Schlüsselmomente des Fluges Parker Solar Probe. Der Start ist für den 11. August 2018 geplant, Ende September ist die erste Annäherung an die Venus, Anfang November ist die erste Annäherung an die Sonne in einer Entfernung von 24,8 Millionen Kilometern. Ende Dezember 2024 sollte es eine maximale Konvergenz mit der Sonne geben. Bild von parkersolarprobe.jhuapl.edu

Erstens wird das Gerät 24,8 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt sein (dies wird Anfang November 2018 geschehen). Dann wird er sieben Jahre lang auf elliptischen Bahnen fliegen müssen, die im Aphel leicht über die Venusbahn hinausgehen werden. Insgesamt wird er 24 Umlaufbahnen (und wenn keine Unfälle passieren, dann mehr) rund um die Sonne machen, von denen sieben Gravitationsmanöver in der Nähe der Venus stattfinden werden. Jeder von ihnen passt die Umlaufbahn des Apparats leicht an und reduziert seine Periode und Entfernung zur Sonne im Perihel. Als Ergebnis wird das Gerät Ende 2024 sein Ziel erreichen und mit minimalem Perihel in die Umlaufbahn eintauchen und tief in die Sonnenkorona "tauchen". Gleichzeitig wird es das schnellste von Menschenhand geschaffene Objekt – alle diese Gravitationsmanöver werden es auf fast 200 km / s relativ zur Sonne beschleunigen.

Eine weitere Schwierigkeit ist der große Strahlungsfluss von der Sonne (Hunderte von Malen mehr als auf der Erde).Wenn Sie das Gerät überhaupt nicht abdecken, erwärmt sich seine Füllung zum Zeitpunkt der Annäherung an die Sonne auf 1.400 ° C, und alle komplexen Instrumente versagen einfach. Zum Schutz des Hitzeschildes wird – Thermal Protection System (TPS) – verwendet. Es besteht aus drei Schichten: Die mittlere Schicht – 11,43 cm (11,43 cm) leichter Kohlenstoffschaum mit niedriger Wärmeleitfähigkeit – ist von zwei dünnen Schichten eines Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundmaterials umgeben (Graphitmatrix mit Kohlenstofffasern verstärkt, siehe Kohlenstoff-Kohlenstoff) ). Die äußere Oberfläche ist mit einer dünnen Schicht aus weißem Keramikmaterial bedeckt, das gut Licht reflektiert, das nicht durch hohe Temperaturen und Strahlung zerstört wird. TPS, wie ein Regenschirm, deckt das Gerät von der Sonne ab, und die meisten Geräte sind dahinter verborgen (Sonnenkollektoren z. B. entfalten sich, wenn das Gerät von der Sonne entfernt wird und falten sich unter diesem Schirm, wenn sie sich dem Perihel nähern). Um die Hitze vom Bildschirm selbst zu reduzieren, wird es mit einem speziellen Fachwerk mit nur sechs Befestigungspunkten an den Instrumentenblock angeschlossen. Um sicherzustellen, dass das Gerät ständig von der geschützten Seite auf die Sonne gerichtet ist, werden mehrere automatische Ausrichtungssysteme verwendet.

Anbringen eines Wärmeschutzschildes an der Parker Solar Probe

Zusätzlich zum TPS-Bildschirm hilft ein auf Wasserzirkulation basierendes Kühlsystem, die normale Temperatur des Geräts zu steuern. Direkt hinter dem Schild befindet sich ein Heizkörperblock (große schwarze Segmente im oberen Teil des Gerätes). Sie müssen überschüssige Wärme in den Weltraum abstrahlen. Von innen werden die Heizkörper durch ein System von Rohren "genäht", durch die Wasser zirkuliert, durch das Wärme zwischen verschiedenen Teilen des Geräts ausgetauscht wird: Falls notwendig, wird Wärme entfernt und wenn es notwendig ist, etwas aufzuwärmen (Teile im Schatten können auf -140 abkühlen) ° C), überträgt das Wasser die Wärme an den richtigen Ort.

Wissenschaftliche Instrumente, die an der Parker-Sonde installiert sind, sind für vier große Experimente ausgelegt: FIELDS, IS☉IS, WISPR, SWEAP.

Als Teil des Experiments FELDER (Elektromagnetische Felder Untersuchung) Es ist geplant, direkte Messungen von Magnetfeldern mit eingebauten Magnetometern durchzuführen. Zusammen mit den Daten über elektromagnetische Strahlung im Radioband von fünf Zwei-Meter-Antennen sowie über die Intensität des elektromagnetischen Flusses, Plasmadichte und Temperatur, die im selben Experiment erhalten werden, ist es möglich, eine Rolle bei der Erwärmung der Korona von Phänomenen wie Überschallwellen, magnetische Wiederverbindungen zu spielen , magnetosonic und Alfven Wellen.

Die Position der FIELDS-Experimentierinstrumente – fünf Zwei-Meter-Antennen und drei Magnetometer

Der Zweck des Experiments IS☉IS (Integrated Science Investigation of the Sun) – Detektion von Elektronen, Protonen und schweren Ionen, die in der Sonnenatmosphäre auf hohe Energien beschleunigt werden, sowie die Bestimmung ihrer Intensität, Energiespektren, Zusammensetzung und Winkelverteilung. Diese Messungen werden helfen, die für das Weltraumwetter verantwortlichen Phänomene weiter zu untersuchen: koronale Massenauswürfe, Sonneneruptionen, koronale Löcher (siehe das Bild des Tages "Koronalbohrung") und Beschleunigung des Sonnenwindes (siehe Tagesbild "Sonnenwind").

Die Position der Flugzeit-Massenanalysatoren EPI-Lo und EPI-Hi Experiment IS☉IS

Als Teil des Experiments WISPR (Weitwinkel-Imager für Solar-PRobe) optisches Teleskop wird detailliertere und tiefere Bilder der Sonnenkorona erhalten. Es sollte helfen, die Verbindung zwischen den Phänomenen auf der Sonne und der Erhitzung der Korona zu finden und Manifestationen der Auswirkungen von Erhitzung zu erkennen, wie Mikroblitze (siehe Nanoflares).

Die Position der WISPR Weitwinkelkamera. Um vor zu viel Licht zu schützen, ist es mit zahlreichen Blends und Screens ausgestattet.

Der Zweck des Experiments SWEAP (Solar Wind Elektronen und Protonen) – schätzen die Anzahl der Solarplasma Teilchen mit einer Ladung (Elektronen, Protonen und schwere Ionen) und messen ihre Geschwindigkeit, Ladung, Dichte und Temperatur.Das Experiment zielt darauf ab, die Mechanismen zur Beschleunigung des Sonnenwindes zu finden und zu verfolgen, sowie die Verbindung dieser Mechanismen mit aktiven Prozessen auf der Sonne selbst und mit den Prozessen der Koronaerwärmung zu suchen. Einige Parameter werden mit anderen Methoden im IS☉IS-Experiment gemessen. Die gemeinsame Arbeit von IS☉IS und SWEAP wird es ermöglichen, die Daten beider Experimente zu verfeinern.

SWEAP-Experimenttools: Faraday-Zylinder (SPC) und zwei elektrostatische Analysatoren mit mehreren Richtungen (siehe Elektrostatischer Analysator) – Span-A und Span-B

Und natürlich wartet Parker Solar Probe auch auf neue Entdeckungen, die jetzt sogar unmöglich vorherzusagen sind.

Bild von parkersolarprobe.jhuapl.edu.

Über die Parker-Mission und die Hoffnungen der Astronomen, siehe auch:
Gegen den Sonnenwind.

Alexander Jarowitschchuk


* – Kameraden Kosmonauten! Amerikaner landeten auf dem Mond. Wir haben uns hier beraten und entschieden, dass Sie zur Sonne fliegen werden!
– Also werden wir brennen, Leonid Iljitsch!
– Hab keine Angst, Kameraden, die Partei hat an alles gedacht. Du wirst nachts fliegen.


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