Misja Solar Orbiter dostarczy szczegóły dotyczące Słońca, o jakich naukowcy nawet nie marzyli. To może być początek nowej ery badań kosmicznych.
Po miesiącach intensywnych symulacji i dwóch opóźnieniach, sonda Solar Orbiter wreszcie ruszyła. Wystartowała z Przylądka Canaveral w poniedziałek 10 lutego, w godzinach porannych czasu polskiego. Głównym celem sondy jest zbadanie niewidocznych z Ziemi biegunów Słońca oraz dostarczenie nowych informacji o heliosferze, która obejmuje cały Układ Słoneczny. Dlaczego ta misja jest tak wyjątkowa?
Jak doszło do startu?
Sonda Solar Orbiter waży 1,8 tony i została wyniesiona poza Ziemię przez rakietę Atlas V. To misja realizowana przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA), choć wspierana przez NASA. Sonda wykona pierwsze bezpośrednie zdjęcia biegunów Słońca, ale przedostanie się na właściwą orbitę oznacza zrobienie pętli przez wewnętrzny Układ Słoneczny. Bez pól grawitacyjnych Ziemi i Wenus, dotarcie na miejsce nie jest możliwe.
Zespół specjalistów kosmicznych, ekspertów od dynamiki lotów i inżynierów oprogramowania spędził miesiące przygotowując sondę do tak długiej podróży. Podróżowanie po wewnętrznym Układzie Słonecznym, zależne od asyst grawitacyjnych, oznacza, że względne położenie planet jest kluczowym czynnikiem decydującym o tym, kiedy uruchomić sondę. Ponieważ planety są w ciągłym ruchu, każde opóźnienie startu oznacza zmianę ścieżki orbity sondy względem Słońca.
Start sondy został pierwotnie ustalony na 6 lutego 2020 r., ale problem z oprogramowaniem oznaczał opóźnienie uruchomienia misji o 24 godziny. Drugie opóźnienie nastąpiło z powodu niesprzyjających warunków pogodowych, w związku z czym start ponownie odłożono – na 10 lutego, 4 dni po pierwotnej dacie startu. Wreszcie się udało. Okno startowe Solar Orbiter trwało tylko 21 dni, co oznacza, że sondę można było wystrzelić w ciągu dwóch godzin w dowolnym dniu między 6 a 26 lutego. Co ciekawe, analitycy przygotowali w sumie 25 trajektorii na każdy dzień.
Z dnia na dzień analitycy ESA muszą dokładnie określić, jaką trajektorię rakieta z sondą musi obrać, aby móc dotrzeć na orbitę Wenus w celu uzyskania asysty grawitacyjnej. Nawet najmniejsza pomyłka oznacza manewry statku kosmicznego, które mogą kosztować bezcenne paliwo. W przeciwieństwie do sondy BepiColombo, wykorzystującej do poruszania się tylko napęd elektryczny i grawitację planet, Solar Orbiter ma małe silniki odrzutowe zdolne do korekt trajektorii.
Byliśmy przygotowani na niepowodzenie. Po zamknięciu obecnego okna startowego w dniu 26 lutego następną szansą na wystrzelenie byłoby kolejne zrównanie Ziemi i Wenus. Dochodzi do niego zwykle co 20 miesięcy, co oznacza, że najbliższy możliwy termin do startu były w październiku 2021 r. Rozważaliśmy, że przy dodaniu wspomagania grawitacyjnego z Ziemi, sonda Solar Orbiter może zostać wyniesiona w październiku obecnego roku.
Jose Manuel Sanchez Perez, analityk misji Solar Orbiter
Czego spodziewać się po Solar Orbiter?
Celem misji Solar Orbiter jest badanie Słońca i aktywności magnetycznej heliosfery. Pozwoli ona określić cechy, dynamikę i interakcje zachodzące między plazmą słoneczną, polem magnetycznym a cząsteczkami obecnymi w najbliższym otoczeniu naszej gwiazdy. Astronomowie chcą też poznać zależności zachodzące między powierzchnią Słońca, jego koroną i wewnętrznym obszarem heliosfery. Dzięki instrumentom obecnym na pokładzie Solar Orbiter, naukowcy zbadają poziom energii, dynamikę i strukturę magnetosfery Słońca, a także przetestują tzw. teorię dynama słonecznego.
Statek Solar Orbiter zabrała ze sobą sporo aparatury badawczej. Po raz pierwszy naukowcy zobaczą obrazy trudno dostrzegalnych z Ziemi obszarów podbiegunowych, tj. występujących powyżej 25. równoleżnika. Sonda przez kilka dni będzie poruszać się z identyczną prędkością kątową co Słońce, dzięki czemu będzie możliwa szczegółowa obserwacja przebiegu burzy słonecznej. Na Ziemię zostaną wysłane zdjęcia niewidocznej na co dzień strony Słońca.
Urządzenia sondy będą narażone na silne promieniowanie i skrajnie wysokie temperatury. Zabezpieczenie ich przed szkodliwymi czynnikami wymagało pokonanie wielu wyzwań technicznych. W momencie przechodzenia przez peryhelium, aparatura sondy będzie musiała znieść promieniowanie ok. 17 000 watów na metr kwadratowy, a ich powierzchnia rozgrzeje się do 400 stopni Celsjusza. W momencie maksymalnego oddalenia orbitera od naszej gwiazdy, instrumenty ochłodzą się do -100 stopni Celsjusza.
Warto zaznaczyć, że na pokładzie sondy są instrumenty zbudowane przez Polaków z firmy Sener. Zalicza się do nich m.in. ruchomą antenę reflektorową o wysokim zysku, ruchomą antenę o średnim zysku i dwie anteny o niskim zysku. Antena o wysokim zysku to podstawowe narzędzie komunikacyjne, dzięki któremu możliwe będzie wysyłanie zebranych danych na Ziemię. Antena o średnim zysku to urządzenie zapasowe, a anteny o niskim zysku to urządzenia „ostatniej szansy”, jeżeli sonda utraci orientację w przestrzeni i nie będzie w stanie jej odzyskać za pomocą innych anten.
Polacy zaprojektowali także wysięgniki anten i filtry przepustowe umożliwiające prowadzenie badań teledetekcyjnych. Firma Sener jest jednym z twórców dwóch instrumentów naukowych. Pierwszy to analizator cząstek wysokoenergetycznych (EPD), a drugi to kamera So-Phi pozwalająca na rejestrowanie wysokiej rozdzielczości obrazów w obrębie tarczy słonecznej. Te zdjęcia pozwolą badać zjawiska sejsmiczne zachodzące we wnętrzu Słońca.
