Sonda Solar Orbiter je připravena k transportu

21. října 2019

Evropská sonda, na jejíž palubě je i elektronika z Matfyzu, úspěšně prošla posledními zkouškami v testovacím centru IABG nedaleko Mnichova. Koncem tohoto měsíce by měl proběhnout přesun sondy z Evropy do USA, odkud počátkem příštího roku zamíří ke Slunci.

Solar Orbiter je společným projektem Evropské kosmické agentury (ESA) a amerického Národního úřadu pro letectví a kosmonautiku (NASA). Na jednom z vědeckých přístrojů této mise se od počátku podílejí také vědci z Matematicko-fyzikální fakulty UK.

Start první mise třídy M programu ESA Cosmic Vision 2015-2025 je naplánován na 6. února 2020 z floridského kosmodromu na mysu Canaveral. Po vynesení raketou Atlas V se sonda vydá na několikaletou pouť do blízkosti Slunce. Ponese unikátní sestavu přístrojů pro in-situ měření elektrických a magnetických polí, plazmatu a energetických částic ve slunečním větru. Součástí jejího vybavení jsou i zobrazovací spektrometry a koronografy pro studium procesů na slunečním povrchu a ve sluneční koroně v širokém rozsahu vlnových délek od viditelného po rentgenové spektrum. Cílem této mise je na základě získaných dat najít odpovědi na tyto základní otázky:

  1. Jak a kde se ve sluneční koroně formuje plazma a magnetické pole slunečního větru?
    1. Jaké jsou zdrojové oblasti slunečního větru a heliosférického magnetického pole?
    2. Jakými mechanismy se sluneční vítr ohřívá a urychluje?
    3. Co jsou zdroje turbulence ve slunečním větru a jak se rozvíjí?
  2. Jak procesy na Slunci ovlivňují heliosférickou variabilitu?
    1. Jak se rozvíjejí vývrhy koronální hmoty (CME) napříč koronou a vnitřní heliosférou?
    2. Jak CME přispívají do bilance slunečního magnetického toku a helicity?
    3. Jak a kde se v koroně formují rázové vlny?
  3. Jak sluneční erupce produkují korpuskulární záření, které vyplňuje heliosféru?
    1. Jak a kde jsou na Slunci urychlovány energetické částice?
    2. Jak jsou energetické částice uvolňovány z jejich zdrojů a jak jsou distribuovány v prostoru a čase?
    3. Co jsou zárodečné populace pro tyto energetické částice?
  4. Jak pracuje sluneční magnetické dynamo a jak ovlivňuje spojení Slunce a heliosféry?
    1. Jak je magnetický tok transportován do vysokých slunečních šířek a jak je zde reformován?
    2. Jaké jsou vlastnosti magnetického pole ve vysokých šířkách
    3. Pracuje na Slunci současně několik oddělených dynamo-procesů?

Sonda Solar Orbiter by měla získat několik prvenství. Poprvé budou probíhat současná in-situ měření a dálková pozorování ve vzdálenosti pouhých 0,28 astronomické jednotky od Slunce (42 milionů kilometrů, tj. uvnitř dráhy planety Merkur).  V blízkosti Slunce se sonda bude pohybovat stejnou úhlovou rychlostí jako sluneční povrch, bude takzvaně korotovat, tedy po dlouhou dobu zůstávat prakticky nad jednou oblastí na Slunci a detailně sledovat procesy v ní probíhající. Po sérii gravitačně-asistovaných manévrů při opakovaných průletech okolo Venuše a Země se dostane na oběžnou dráhu mimo ekliptiku, což jí umožní studium procesů ve vysokých slunečních šířkách, např. fotografovat samotné sluneční póly. Po celou dobu bude práce sondy koordinována s měřeními americké sondy Parker Solar Probe, která odstartovala 12. srpna 2018, dosud absolvovala tři oblety Slunce a nakonec se přiblíží až na vzdálenost 10 slunečních poloměrů od povrchu Slunce (6,5 milionu kilometrů).

Zkompletovaná sonda Solar Orbiter, zhotovená britskou společností Airbus Defence and Space, prošla během posledního roku v centru IABG sérií testů. Ty zahrnovaly teplotní zkoušky ve vakuové komoře se simulátorem toku slunečního tepelného záření, zkoušky vibrační, měření vlastního remanentního magnetického pole, testy elektromagnetické kompatibility nebo zkoušky rozklápění slunečních panelů, antén a dalších podobných mechanismů. Zároveň byly odstraněny veškeré závady ve funkci vědeckých přístrojů a nahrány a otestovány poslední verze jejich palubního software.

Během této doby se jednotlivé vědecké týmy ve spolupráci s odborníky z ESA a operátory sondy zaměřovaly na plánování prvních operací po startu sondy, jako je oživování a počáteční letová kalibrace a rozvrhování měřicích a telemetrických módů jednotlivých přístrojů podél plánované dráhy sondy pro první rok. Zatímco in-situ měření by měla pravidelně probíhat již od 2. čtvrtletí příštího roku, na detailní dálkové snímání si budeme muset počkat ještě zhruba dva roky, až se sonda dostane dostatečně blízko Slunci.

Všechna data by po třech měsících měla být dostupná široké vědecké veřejnosti na serverech ESA. Skupina kosmické fyziky KFPP MFF UK, která se podílela na vývoji elektroniky spektrometru protonů a alfa částic přístroje SWA (analyzátor slunečního větru), bude mít k těmto datům přednostní přístup již krátce po přijetí dat pozemními telemetrickými stanicemi. Její pracovníci a doktorandi se zapojí do monitorování a kalibrace přístroje za letu vlastním programovým vybavením a také do vyhodnocování významných pozorovaných událostí a průběžné kontroly dat před jejich uvolněním široké veřejnosti. V příštích letech předpokládáme vypsání několika bakalářských, diplomových a disertačních prací na zpracování a interpretaci dat z toho významného mezinárodního projektu.

 

Skupina kosmické fyziky KFPP MFF UK se orientuje na výzkum kosmického plazmatu a kosmického prachu. Navrhuje a vyvíjí vědecké přístroje pro mezinárodní projekty kosmického výzkumu slunečního větru, magnetosféry a ionosféry Země a rozvíjí nové měřicí metody pro studium toků plazmatu a energetického rozdělení nabitých částic. Skupina zkoumá fyzikální vztahy Slunce – Země, zaměřuje se na výzkum jevů ve slunečním větru, mj. meziplanetárních rázových vln, a dále zemské magnetosféry ovlivňované slunečním větrem. Dalšími tématy výzkumů ve skupině jsou turbulence a vlnové procesy v kosmickém plazmatu, studium ionosféry a laboratorní simulace nabíjení kosmického prachu.

 

Vedoucí projektu: doc. RNDr. Lubomír Přech, Dr.
Adresa: KFPP MFF UK, V Holešovičkách 2, 180 00 Praha 8
Email: lubomir.prech@mff.cuni.cz

 

Tisková zpráva
Úvodní ilustrace: ESA/ATG media lab