Nasa-sonde skal på visit hos Solen

14. august 2017 kl. 12:3114
Nasa-sonde skal på visit hos Solen
Parker Solar Probe skal opsendes fra Cape Canaveral i Florida i løbet af sommeren 2018. Illustration: Archivo.
Parker Solar Probe skal i nærkontakt med Solen. Data fra rumsonden vil hjælpe astrofysikerne med at få en bedre forståelse af fysikken i Solens atmosfære, hvilket kan gøre det nemmere at forudsige solstorme.
Artiklen er ældre end 30 dage

Trænger man til sol og varme oven på den grå og regnfulde danske sommer, kan man overveje at flyve lidt tættere på vores lokale stjerne. Det er netop, hvad Nasa har tænkt sig at gøre, og den amerikanske rumfartsorganisation går til ekstremer med rumsonden Parker Solar Probe. Den skal nemlig langt tættere på Solen, end nogen anden sonde har været.

Her skal Parker Solar Probe afsløre nye detaljer om de fysiske processer, der får Solen til at spy enorme mængder af stof ud i verdensrummet. Når den kommer tættest på, vil den være seks millioner kilometer fra Solens overflade. Det er så tæt på, at sonden flyver igennem den del af Solens ydre atmosfære, der kaldes koronaen. Parker Solar Probe skal helt ind og røre Solen, som Nasa udtrykker det.

Opkaldt efter fysiker

Parker Solar Probe er opkaldt efter astrofysikeren Eugene Parker, der især har bidraget til forståelsen af solvinden. Ifølge Nasa er det første gang, en rumsonde er blevet opkaldt efter en nulevende person.

Det er koronaen, man kan se, når der er total solformørkelse, så vi skal nok få bunker af flotte billeder af koronaen, når skyggen af Månen farer igennem USA den 21. august. Solforskere vil stå klar med teleskoper, for de vil benytte lejligheden til at studere Solens ydre atmosfære, når nu de slipper for at blive blændet af sollyset.

Koronaen er spændende, for her kommer temperaturen op på et par millioner grader, og en stadig strøm af partikler – solvinden – sendes ud i solsystemet. Det er også her, Solens komplekse magnetfelt giver anledning til gigantiske soludbrud, der kan frigive enorme bobler af plasma i det, astrofysikerne kalder koronale masseudkastninger.

Bedre rumvejrudsigter

En stor koronal masseudkastning med tilhørende magnetfelt kan skabe problemer her på Jorden, hvis vores klode er i skudlinjen – hvilket den heldigvis sjældent er. Kraftige geomagnetiske storme giver flot nordlys og sydlys, men kan også give strømafbrydelser. Magnet­feltet i plasmaskyen kan nemlig give elektriske strømme i ionosfæren over os, og det skiftende magnetfelt fra disse strømme kan inducere fejlstrømme i elnettet og ligefrem få transformatorer til at brænde sammen, som det skete i den canadiske Quebec-provins i 1989.

Artiklen fortsætter efter annoncen

Illustration: MI Grafik.

En bedre forståelse af Solens fysik kan føre til mere pålidelige varsler om solstorme, så man for eksempel kan nå at beskytte elnettet. Det er ikke mindst derfor, at forskerne gerne vil studere koronaen på helt tæt hold og ikke bare på en afstand af de 150 millioner kilometer, der er fra Solen til Jorden. Det kan lektor Klaus Galsgaard, der arbejder med at modellere Solens korona ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet, tale med om:

Illustration: MI Grafik.

»Parker Solar Probe er et spændende stykke værktøj. Hele ideen med sonden er at komme så tæt på som overhovedet muligt, så vi kan få observationer på stedet og få en bedre idé om, hvad der sker derinde. Når sonden sendes direkte ind i koronaen for at lave målinger, får vi nogle præcise referencepunkter, vi kan hænge vores modeller op på. Vi får data, som vi kun kan gætte os til i dag. Så kan vi sammenligne tallene med vores modeller og kalibrere dem, så de bliver bedre.«

Artiklen fortsætter efter annoncen

Koronaen strækker sig millioner af kilometer ud i rummet, og fra Jorden er det næsten umuligt at afgøre, hvor i den optisk tynde korona, den elektromagnetiske stråling egentlig kommer fra. Tilsvarende kan vi måle partiklerne fra Solen, når de kommer i nærheden af Jorden, men det er ikke nemt at afgøre, hvorfra i koronaen de stammer.

Her kan rumsonden hjælpe, for den bliver udstyret med instrumenter, der kan måle styrken af de elektriske og magnetiske felter samt densiteten af plasmaet. Parker Solar Probe vil også fange og optælle de protoner, elektroner og alfapartikler, som Solen udsender, og sonden udstyres med et kamera, der kan fotografere koronaen på helt tæt hold.

Sonden skal holde til 1.400 grader

Klaus Galsgaard kunne selvfølgelig godt have tænkt sig, at den kom endnu tættere på Solen:

»Det er fantastisk, at den kan komme så tæt på, men de rigtig eksplosive ting sker længere inde, mindre end en million kilometer fra Solens visuelle overflade. Vi må nøjes med et strejftog ind i den yderste del af Solens atmosfære. Men det er jo et kompromis i forhold til de tekniske udfordringer,« siger han.

Det er nemlig ikke meget elektronik, der kan holde til de 1.400 grader celsius, som Parker Solar Probe bliver udsat for, når den er tættest på Solen. Det er nødvendigt med en solid parasol, der kan holde instrumenterne i skyggen, og rumsonden forsynes da også med et 11,5 cm tykt varmeskjold af et kulfiber­kompositmateriale.

ESA-sonde starter senere, men er klar før

Illustration: ESA.

Den Europæiske Rumorganisation (ESA) er også snart klar med en sonde, der skal studere Solen. Solar Orbiter opsendes i oktober 2018, men den kommer ikke nær så tæt på Solen som Parker Solar Probe, idet afstanden ikke kommer under 43 millioner km. Til gengæld kommer Solar Orbiter hurtigere frem til sin endelige bane om Solen. Den vil starte sine obser­vationer i foråret 2022.

Fire antenner og en særlig robust partikeldetektor forbliver dog i sollyset hele tiden, og det samme gør solpanelerne – eller rettere en lille del af dem.

Selv om det er oplagt at bruge solenergi til at drive en sonde, der skal helt derind, hvor sollyset er 475 gange så intenst som ved jordoverfladen, har solcellerne nemlig svært ved at klare varmen. Derfor bliver de udstyret med et vandkølings­system, så de kan fungere optimalt, og når sonden kommer helt tæt på Solen, bliver panelerne altså foldet ind i skyggen fra varmeskjoldet, så kun spidsen af dem bliver udsat for den voldsomste varme.

På sin syvårige mission vil Parker Solar Probe kredse 24 gange rundt om Solen. Syv gange vil sonden flyve tæt forbi Venus for at bruge planetens tyngdekraft til at ændre sin bane om Solen, så den hver gang kommer lidt tættere på sit mål.

Artiklen fortsætter efter annoncen

På de sidste tre runder svinger sonden helt tæt omkring Solen, og i den forbindelse bliver den det hurtigste menneskeskabte objekt, der har eksisteret. Parker Solar Probe vil nå en hastighed på omkring 200 km/s (720.000 km/t).

Rumsonden kommer altså til at slå adskillige rekorder, når den kommer frem efter at være opsendt fra Cape Canaveral i Florida i løbet af sommeren 2018.

14 kommentarer.  Hop til debatten
Debatten
Log ind eller opret en bruger for at deltage i debatten.
settingsDebatindstillinger
14
15. august 2017 kl. 22:32

Hvis det er et spejl, behøvede det vel ikke at være så tykt og tungt???

Rigtigt nok, men jeg tænker på hvad solvinden kan gøre ved selv det bedste spejl. Desuden er der problemet om hvor spejlende det er ved længere bølgelængder. De fleste materialer har det med at blive sorte ved længere bølgelængder. 28% af solens stråling ligger mellem 1um og 10 um. De gamle kaffekander i elokseret aluminium var faktisk helt sorte ved kaffetemperatur!

13
15. august 2017 kl. 21:37

Tak for korrektioner fra flere, der tænkte mere konkret over passagetiden tættest ved Solen. Det var skærmens store tykkelse, der fik mig til at tro, at der brænder et lag af, hver gang strålingen er størst. Omtrent som kaklerne på rumfærgerne ved mødet med atmosfæren. Hvis det er et spejl, behøvede det vel ikke at være så tykt og tungt??? PS. Tilsammen er vi gode til at gætte !!! (;-)

12
15. august 2017 kl. 21:00

En halvcirkel omkring Solen med 6 millioner km fra centrum er ca 20millioner km. Højeste hastighed er 200km/s, så det tager mere end 100.000sekunder ~1,2 dage. Det vil reelt tage længere tid da hastigheden mindskes med den lidt længere radius, og længden den skal rejse øges også, men selv med en tænkt bane vil radius ved +-90grader fra perihelion ikke være mere end 1,7 til1,9 gange længere.

Det alt sammen afhænger selvfølgelig af hvornår man ikke synes den er tæt på Solen. Både 6 og 12 millioner km er for mig meget tæt, set i forhold til at vi er 150 millioner km væk og kan mærke Solens varme. Merkur der er 50 millioner km fra solen bliver 450C på den side der vender mod Solen, og -180 i skyggen.

11
15. august 2017 kl. 11:04

De ti dage var vist i overkanten. Men husk på at afstanden er meget kort i næsten +-90 grader omkring det tætteste punkt. Jeg kan skrue det ned til nogle dage.

*At closest approach, Parker Solar Probe hurtles around the sun at approximately 430,000 mph (700,000 kph). * Kilde: https://www.nasa.gov/content/goddard/parker-solar-probe-humanity-s-first-visit-to-a-star

Solens diameter er ca. 1,392 millioner km. Sonden tilbagelægger en afstand svarende til solens diameter på 2 timer.

9
15. august 2017 kl. 07:37

Passage tid: På grafikken ser storaksen ud til at være som Merkurs, så omgangstiden bliver måske 100 dage.

88 døgn, se her: https://en.wikipedia.org/wiki/Parker_Solar_Probe

Nok går det hurtigere tæt på solen, men et hurtigt kvalificeret gæt er 10 dage.
Du ved lige store overstrøgne arealer pr tid.

Det holder ikke. Banen er stærkt elliptisk, perihelion = 0,040AU, aphelion = 0,73AU, altså et forhold på 1:18. Merkurs afstand er perihelion = 0,307AU, aphelion = 0,466AU. Sonden kommer altså 7,7 gange tættere på solen en Merkur gør. Dermed bliver banehastighedeb ved solen også langt større end Merkurs. Og den tilbringer tilsvarende kortere tid nær solen.

7
14. august 2017 kl. 23:09

Hvis jeg har forstået det, så vender det kraftige varmeskjold hele tiden imod Solen, så (næsten) alt det, der sidder bag skærmen, bliver ikke nær så varmt. Det vender jo ud imod verdensrummet, hvor strålingstemperaturen kun er nogle få Kelvin. Så elektronikken og al mekanikken (og kølevandet) kan antagelig være "almindelig" robust teknik. Og med den hastighed, som sonden passerer tættest ved Solen, skal varmeskjoldet "kun" holde i nogle timer pr passage. Men jeg gætter på, at varmeskjoldet "afbrændes" en del ved hver passage, og kun kan holde til få passager. Det fremgår vist ikke af artiklen.

3
14. august 2017 kl. 19:28

Jeg indrømmer gerne, at jeg ikke har meget forstand på varme i rummet, men at vand skulle kunne køle noget som helst ved de temperaturer der tales om forstår jeg simpelthen ikke. Hvad skal køle vandet af? Er der nogen der vil prøve at forklare det nærmere?

2
14. august 2017 kl. 18:56

Hvilke bånd er de bedste at bruge når sonden er nær Solen? Eller venter man på download af data til den er kommet tilstrækkeligt væk fra Solen.

Temperaturen er ubestemt, du kan kun tale om stråling. Hvor varmt et legeme så bliver afhænger af hvor spejlende fladen mod solen er kontra fladen mod rummet. Hvis den ikke kan holde orienteringen er den død på kort tid. Måske de mener temperaturen en sort kugle ville få, men jeg er mere nervøs for om den kan tåle strålingen. Solen er jo en atomreaktor. Solens diameter er 1,4 millioner kilometer, og den er kun 6 millioner fra den!

1
14. august 2017 kl. 18:32

Selvfølgelig vil proben blive udsat for påvirkninger som medfører opvarmning. Af artiklen fremgår temperaturen 1.400 gradC. Det skal nok tages med forbehold - hvordan er det lige man måler temperaturen i vacuum ? Jeg er sikker på der findes en god, reproducerbar, målemetode for temperatur under forskellige tryk. Men jeg er lige så sikker på, at legeme påvirkes forskelligt ved nævnte temperatur ved 1) normaltryk, og 2) e.g. nærvacuum. Stråling er en helt anden sag, og her afhænger påvirkningen naturligvis af overflades refleksive egenskaber og måske en varmepåvirkning fra absorberet stråling og partikler i materialerne.

Måske kan der gives en bedre beskrivelse af forholdene ?