Mission zum nächsten Stern: Das schnellste Raumschiff aller Zeiten wird es wagen, die Korona der Sonne zu probieren

Letzten Sommer waren Menschen in ganz Nordamerika von einem der spektakulärsten Phänomene der Natur fasziniert: einer totalen Sonnenfinsternis. Einige reisten Tausende von Meilen, um das Ausbluten des Sonnenlichts zu beobachten, wenn auch nur für einige Momente. Wenn der Mond vor unserem Stern vorbeizieht, können wir einen seltenen Anblick sehen: die äußere Atmosphäre der Sonne.,

Bekannt als die Corona, ist dieser schimmernde Dunst, der unseren Stern umgibt, das Ziel der nächsten Weltraummission der NASA. August startet die Parker Solar Probe auf einer einzigartigen Reise, um die Sonne zu erreichen und zu berühren. Das Raumschiff wird durch die äußere Atmosphäre unseres Sterns fliegen, Partikel aufnehmen und Messungen durchführen, von denen Wissenschaftler hoffen, dass sie das Rätsel lösen, wie die Sonnenkorona so heiß wird.,

Die Parker Solarsonde, die auf einer Delta 4–schweren Rakete thront, rast von der Erde auf und wird mit sieben Schwerkraftunterstützungen von der Venus (und einem Schub von der speziellen oberen Stufe der Rakete) zum schnellsten Raumschiff, das jemals geflogen wurde und eine Höchstgeschwindigkeit von 430.000 Meilen pro Stunde bei seiner nächsten Annäherung an die Sonne im Dezember 2024 erreicht. Das wäre schnell genug, um in nur 20 Sekunden zwischen New York und Los Angeles zu reisen. Im Rahmen eines sorgfältig choreografierten Orbitalballetts wird die Sonde über einen Zeitraum von etwa acht Jahren 24 Umlaufbahnen um unseren Stern absolvieren und nur 3 erreichen.,8 Millionen Meilen von der Sonnenoberfläche entfernt—sieben Mal näher als jedes andere Raumschiff in der Geschichte und gut innerhalb der koronalen Grenze, die sich irgendwo zwischen 15 und 20 Sonnenradien (oder etwa 6,4 Millionen bis 8,6 Millionen Meilen) von seiner Oberfläche erstreckt. Von diesem Aussichtspunkt aus wird die Sonde ihren Satz von vier Instrumentensuiten verwenden, um Solarteilchen und Plasma sowie elektrische und magnetische Felder innerhalb der Korona zu analysieren.

Unser Wirtsstern ist ein feuriges Rätsel: Wärme wird im Sonnenkern erzeugt und strahlt nach außen, doch die äußere Atmosphäre der Sonne ist fast 300 mal heißer als ihre Oberfläche., Diese Tatsache scheint die Gesetze der Thermodynamik zu brechen—je weiter Sie vom Kamin entfernt sind, desto kälter werden Sie, oder? Nicht in der Korona. „Die Sonne ist das Hauptpuzzle im Universum“, sagt der Astrophysiker Eugene Parker, emeritierter Professor an der Universität von Chicago und Namensvetter des Raumfahrzeugs. Weil es der eine Stern ist, den wir aus nächster Nähe studieren können, hilft uns das Verständnis, alle Sterne besser zu verstehen.

Die Mission wird darauf abzielen, drei Fragen zu beantworten, die Astrophysiker seit Jahrzehnten verwirrt haben: Der erste ist, welcher Mechanismus für die Hitze der Korona verantwortlich ist., Wissenschaftler vermuten, dass die Antwort mit dem Magnetfeld der Sonne zu tun hat. Die Magnetfeldlinien speichern und regen Energie in der Photosphäre (die wir als Sonnenoberfläche wahrnehmen) an und geben sie in die Sternatmosphäre ab, sagt Nicholeen Viall, Astrophysikerin am NASA Goddard Space Flight Center. Wie und wann diese Veröffentlichung stattfindet, bleibt jedoch ein Rätsel. „Wenn wir das herausfinden können“, sagt sie, “ ist das ein ziemlich grundlegendes physisches Problem, das wir über das Universum im Allgemeinen gelöst haben.,“

Die nächste Aufgabe der Sonde ist es zu untersuchen, was Wissenschaftler den Sonnenwind nennen—eine Reihe geladener Teilchen, die die Sonne in den Weltraum spuckt. Dieser Abfluss durchquert das Sonnensystem und badet jeden Planeten, Mond, Asteroiden und Kometen in Strahlung. Das Raumschiff wird direkt durch die Aktion fliegen und ein Licht auf die mysteriösen Prozesse werfen, die den Sonnenwind erzeugen., Der Wind, der erstmals 1958 von Parker vorgeschlagen wurde, verwirrt die Wissenschaftler immer noch mit seinem nicht intuitiven Verhalten: Anstatt weiter von der Sonne zu zischen, nimmt der Sonnenwind tatsächlich Geschwindigkeit auf und wechselt irgendwie von einer stetigen Brise zu einem Überschallabfluss Rennen weg von der Korona bei Millionen von Meilen pro Stunde.

Das Solarwind-Dilemma und das Geheimnis der Corona sind miteinander verbunden, sagt Viall. „Du bekommst keinen Sonnenwind, wenn du überhaupt keine heiße Corona hast.,“Es wird erwartet, dass die Nahbeobachtungen der Parker-Sonde zur Korona und zum Sonnenwind das Gebiet der Heliophysik—der Physik der Sonne-revolutionieren. Ein Streit um die Quelle dieser zusätzlichen Wärme schwelt seit Jahrzehnten. Aber Experten sind sich einig: Es beginnt wahrscheinlich in der Konvektionszone direkt unter der Photosphäre. Wenn das Sonnenplasma durch Magnetfeldlinien fließt, kann es elektrische Ströme erzeugen, die wiederum mehr Magnetfelder erzeugen., Diese Linien verheddern sich manchmal und schnappen schließlich ein, wodurch große Mengen Energie in Form einer Sonneneruption in das umgebende Plasma freigesetzt werden. In Verbindung mit einer Flut kleinerer Explosionen (Nanoflares genannt, die jeweils so stark sind wie eine 50-Megaton-Wasserstoffbombe) auf der Sonnenoberfläche könnten sie die hohe Temperatur der Korona ausmachen.

Schließlich wird die Sonde ein lästiges Phänomen namens Weltraumwetter untersuchen. Von der Erde erscheint die Sonne als eine ruhige leuchtende Kugel, aber in Wirklichkeit ist es wie ein schmollendes Kind, das ständig Wutanfälle wirft., Während dieser Wutanfälle platzt unser Stern gelegentlich Strahlungsausbrüche und Plasmaknoten in den Weltraum. Die extremsten dieser Rülpser, die als Coronal Mass Ejections (CMEs) bezeichnet werden, können lebenswichtige Systeme wie Stromnetze und Kommunikationssatelliten beschädigen und Astronauten im Weltraum mit schädlichen Strahlendosen zappen. Obwohl das Magnetfeld unseres Planeten uns vor viel Wut der Sonne schützt, können seine schützenden Wirkungen manchmal überwältigt werden., Die Messungen der Sonde zeigen uns, wo in der Sonne CMEs geboren werden, was möglicherweise zu verbesserten Prognosen für potenziell gefährliche Weltraumwetterereignisse führt. „Wir werden sehen, wie das, was auf der Sonne passiert, in das übergeht, was wir hier auf der Erde sehen und erleben“, sagt Nicky Fox, ein Parker-Sondenprojekt-Wissenschaftler am Johns Hopkins Applied Physics Laboratory.

Bei der Erforschung der vollen Kraft der sengenden Hitze und Strahlung der Sonne wird das Raumschiff uns helfen, unseren eigenen Sternwirt sowie andere im gesamten Universum zu verstehen., „Die Sonnensonde geht in eine Region des Weltraums, die noch nie zuvor erforscht wurde“, sagt Parker. „Es ist sehr aufregend, dass wir endlich einen Blick.”