En NASA-mission til at studere solen vil gøre sin tredje lancering i en seks-minutters flyvning for at indsamle information om, hvordan materiale bruser gennem solens atmosfære.
I december foretager en NASA-mission til at studere solen sin tredje lancering i rummet i en seks minutters flyvning for at indsamle information om den måde, hvorpå materiale bruser gennem solens atmosfære, som nogle gange forårsager udbrud og udsprøjtninger, der rejser så langt som Jorden. Lanceringen af EUNIS-missionen, forkortet til Extreme Ultraviolet Normal Incidence Spectrograph, er planlagt til 15. december 2012 fra White Sands, N.M. ombord på en Black Brant IX-raket. I løbet af sin rejse vil EUNIS samle et nyt øjebliksbillede af data hvert 1,2 sekund for at spore, hvordan materiale med forskellige temperaturer strømmer gennem denne komplekse atmosfære, kendt som koronaen.
På kanten af solen. Billedkredit: Stefan Seip (AstroMeeting)
En fuldstændig undersøgelse af solens atmosfære kræver at man ser den fra rummet, hvor man kan se de ultraviolette eller UV-stråler, der simpelthen ikke trænger igennem Jordens atmosfære. Sådanne observationer kan gøres på en af to måder - op langs en langvarig satellit for at holde et konstant øje med solen, eller udsætte en billigere raket, kendt som en klingende raket, i en seks minutters tur over Jordens atmosfære for at indsamle data hurtigt og rasende igennem sin korte tur op til 200 miles og tilbage.
"Seks minutter lyder ikke meget," siger solforsker Douglas Rabin, der er den vigtigste efterforsker for EUNIS ved NASA's Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md. "Men med en eksponering hvert 1,2 sekund får vi meget god tidsopløsning og en masse data. Så vi kan observere små detaljer om, hvordan dynamiske begivenheder på solen sker over tider på to til tre minutter. ”
Når man ser solen på denne form for tidskadens, hjælper forskere med at forstå de komplekse bevægelser af solmateriale - en opvarmet, ladet gas kendt som plasma - når det opvarmes og afkøles, stiger, synker og glider rundt ved enhver temperaturændring. Tilføjelse til strømmenes kompleksitet er magnetfelter, der bevæger sig sammen med plasmaet, der også styrer materialets bevægelser.
I modsætning til et konventionelt billede, vil NASA's Extreme Ultraviolet Normal Incidence Spectrograph give det, der er kendt som "spektre" som ovenfor, som viser linjer for at fremhæve, hvilke bølgelængder af lys er lysere end andre. Denne information svarer til gengæld til hvilke elementer der er til stede i solens atmosfære og ved hvilken temperatur. Kredit: NASA / EUNIS
Denne vridende atmosfære omkring solen driver en række solbegivenheder, hvoraf mange strømmer ud i det fjerneste af solsystemet, som nogle gange forstyrrer jordbaserede teknologier undervejs.
”I sidste ende er al vores forskning rettet mod at tage fat på vigtige fremragende spørgsmål inden for solfysik, herunder hvordan solens ydre atmosfære, eller korona, opvarmes, hvad der driver solvinden, og hvordan energi lagres og frigøres for at forårsage udbrud,” siger Jeff Brosius , en solforsker ved det katolske universitet i Amerika og en EUNIS-medundersøger, der er hjemmehørende på Goddard.
Men at drille, hvordan denne energi bevæger sig gennem koronaen er ikke en enkel proces. Forskellige typer observationer og teknikker skal kombineres for virkelig at spore, hvordan forskellige temperaturmaterialer løber rundt.
Den teknik, som EUNIS bruger til at observere solen, er kendt som spektroskopi. At tage billeder af solen er en meget nyttig form for observation, men det kræver, at man kun ser på en bølgelængde af lys ad gangen. Et spektrometer tilvejebringer på den anden side ikke billeder på en konventionel måde, men samler information om, hvor meget af en given bølgelængde af lys der er, der viser spektrale "linjer" i bølgelængder, hvor solen udsender relativt mere stråling. Da hver spektrallinie svarer til en given materialetemperatur, giver dette information om, hvor meget plasma af en given temperatur der er til stede. At fange mange spektre under flyvningen vil vise, hvordan plasmaet opvarmes og køles over tid. Hver bølgelængde svarer også til et bestemt element, såsom helium eller jern, så spektroskopi giver også information om, hvor meget af hvert element der er. Hvert spektrografisk snapshot fra EUNIS er baseret på lys fra en lang, smal spalte, der løber over ca. en tredjedel af den synlige sol - næsten 220.000 miles lang.
”At se på en lille udsnit af solen ved så hurtig tidskadens betyder, at vi kan se på udviklingen og strømme på solen på en meget direkte måde,” siger solforsker Adrian Daw, instrumentvidenskabsmand for EUNIS på Goddard.
Gentagne, lydende raketflygninger giver betydelige fordele sammenlignet med orbitale missioner med hensyn til målefleksibilitet. Hver separat flyvning kan fokusere på de specifikke målinger, der er mest værdifulde, justere efter behov, foretage forbedringer og understrege forskellige aspekter af solen. Forbedring af tidskadens, for eksempel, kan være nødvendigt for at studere dynamikken, men dette begrænser i sagens natur den observationelle opløsning, da instrumentet samler mindre lys for et givet øjebliksbillede af data. Denne fleksibilitet i vægt på hver flyvning forbedrer i vid udstrækning det videnskabelige afkast.
EUNIS-teamet står foran den klingende raket inden dens anden lancering den 6. november 2007. Missionen lanceres igen i en seks minutters flyvning for at observere solen den 15. december 2012. Kredit: U.S. Navy
Denne lancering er den tredje for EUNIS-missionen, men den tiende i en linje af lignende raketter, hvor forgængeren blev navngivet SERTS til Solar Extreme-ultraviolet Research Telescope and Spectrograph. På hver flyvning vendte forskerne deres opmærksomhed mod at fokusere på et andet aspekt af deres forskning. Under denne flyvning vil instrumentet observere et bånd med ekstremt ultraviolet lys med bølgelængder fra 525 til 630 Ångstrømmer med bedre følsomhed og større spektral opløsning end noget tidligere instrument. Dette sæt bølgelængder dækker et bredt temperaturområde, der repræsenterer solplasma ved 45.000 til 18 millioner grader Fahrenheit (25.000 til 10 millioner Kelvin), som inkluderer temperaturområdet for materiale fra nær solens overflade til den meget varmere korona ovenfor. Da vi endnu ikke forstår, hvorfor koronaen bliver varmere, jo længere den er fra solen - i modsætning til for eksempel en ild, hvor luften bliver køligere længere væk - er det vigtigt at studere en så bred vifte for at forstå denne proces.
Med et vindue på seks minutter er det usandsynligt, at EUNIS ikke vil se et specifikt stort udbrud på solen, såsom en solopstråling eller udstødning af koronal masse (CME), men da solen i øjeblikket bevæger sig ind i højden af sin 11-årige cyklus, gør de det forventer at se en ret aktiv sol.
”De sidste to gange, hvor EUNIS fløj, var i 2006 og 2007,” siger Daw. ”Nu vågner solen op og bliver mere aktiv, og vi vil se en helt anden type aktivitet.”
Via NASA