Start Solar Orbitera, kolejnej misji ESA mającej badać Słońce, nastąpi nie później niż w 2010 roku. To najważniejsza z informacji, jakie przekazano podczas pierwszej konferencji dotyczącej Solar Orbitera. Odbyła się ona niedawno na Teneryfie.

Uczestnicy konferencji zdecydowali, że przesunięcie daty startu Solar Orbitera z 2012 roku zaowocuje optymalnym wykorzystaniem technologii stworzonej na potrzeby Bepi Colombo – misji ESA na Merkurego planowanej na rok 2009. Innym powodem przyspieszenia startu jest współpraca z innymi agencjami kosmicznymi – rok 2010 dobrze wpisuje się w harmonogramy pozostałych agend.

Konferencja była pierwszą okazją od oficjalnego zatwierdzenia misji Solar Orbitera w październiku do dyskusji na temat celów badawczych projektu. Około 150 uczestników to bardzo dużo jak na warsztaty dotyczące tak odległej misji. Widać, że zainteresowanie społeczności naukowej jest wysokie – mówi Richard Marsden, członek zespołu badawczego Solar Orbitera i jeden z organizatorów konferencji.

Solar Orbiter zbliży się do Słońca na odległość 0,2 AU, czyli jedną piątą odległości między Ziemią a Słońcem. Fakt ten daje naukowcom niezwykłe możliwości, ale stawia też nowe wyzwania konstruktorom. Naukowcy mają nadzieję zrozumieć procesy “kosmicznej pogody”, która oddziaływuje na Ziemię poprzez wiatr słoneczny wytwarzany w atmosferze lub koronie Słońca.

Jeśli chcesz naprawdę zrozumieć Słońce, musisz mieć przyrządy, które jednocześnie ››widzą‹‹ powierzchnię i ››czują‹‹ to, co pod nią jest – to słowa Richarda Harrisona z Rutheford Appleton Laboratory w Wielkiej Brytanii, który także jest członkiem zespołu badawczego Solar Orbitera i pomagał organizować konferencję.

Oznacza to połączenie możliwości satelitów SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) i Ulysses, aktualnych misji słonecznych ESA dających bardzo dobre rezultaty. Solar Orbiter zostanie wyposażony zarówno w instrumenty do przesyłania obrazów (takie jakie ma SOHO), jak i w urządzenia badające środowisko heliosfery (takie jak u Ulyssesa). Solar Orbiter zbliży się do Słońca w stopniu pozwalającym połączyć to, co “zobaczy” z tym, co “poczuje”. Dzięki tym danym uczeni będą mogli lepiej zrozumieć zjawiska zachodzące w koronie Słońca – a co za tym idzie, dowiedzieć się więcej o kosmicznej pogodzie. Zbadane zostaną warstwy korony o grubości 35 kilometrów.

Przez klika dni podczas peryhelium (najbliższego podejścia do Słońca), orbita satelity będzie dotrzymywać kroku jego obrotom, przez co można będzie obserwować koronę i powierzchnię naszej gwiazdy w miarę jak zachodzą na niej rozmaite procesy.

Po kilku rozpędzających okrążeniach wokół Wenus, podczas 150-dniowego czasu trwania misji, orbita sondy będzie stopniowo zmieniała się z 12 do 38 stopni nachylenia względem równika słonecznego.

Gdy Solar Orbiter będzie przebywał na wyższych orbitach, pokaże zdjęcia okolic biegunów. Te dane posłużą do oszacowania całkowitej emisji Słońca – po raz pierwszy tak dokładnego. SOHO i inne satelity znajdujące się na orbicie Ziemi widzą Słońce z tej samej perspektywy i nie mogą być wykorzystane do szerokich pomiarów. Skąd mamy wiedzieć, że zmiany widziane przez SOHO są globalne? – pyta Harrison. – Możliwe, że gdy równik zwiększa jasność, bieguny ciemnieją. Po prostu nie wiemy tego, ale Solar Orbiter dostarczy odpowiedzi – dodaje.

Dużym wyzwaniem technologicznym będzie ochrona sondy przed wysokimi temperaturami i nadmiarem promieni Słońca. Nie jest to typowy problem dla misji kosmicznej – zazwyczaj satelity napotykają bardzo niskie temperatury i nieliczne fotony. Na Solar Orbitera będzie padać 25 razy więcej światła niż na sondę krążącą wokół Ziemi. Musimy pozbyć się 99% tego światła, aby uniknąć uszkodzeń urządzeń optycznych i nie dopuścić do stopienia się kleju mocującego płytki baterii słonecznych – mówi Marsden.

Kolejnym pytaniem, na które muszą odpowiedzieć konstruktorzy, jest pytanie, jak wykorzystać napęd i okrążenie wokół Wenus, by satelita stopniowo wszedł na żądaną orbitę. Najczęściej sondy kosmiczne muszą wydostawać się spod wpływu przyciągania Słońca. Solar Orbiter będzie używał napędu SEP (Solar Electric Propulsion – Napęd słoneczno-elektryczny), który jest budowany na potrzeby Bepi Colombo. SEP zostanie wypróbowany podczas misji SMART-1 – jednego z demonstracyjnych lotów ESA.

Ciąg wytwarzany przez SEP jest mniejszy niż ciąg otrzymywany z konwencjonalnych napędów chemicznych. Używa się go przez tygodnie, a nie przez wytwarzanie krótkich, ostrych przyspieszeń. Oznacza to, że można zmieniać tor lotu satelity przez cały czas jego trwania. Ułatwia to skierowanie pojazdu na skomplikowaną orbitę, taką jak orbita Solar Orbitera – mówi Marsden.

Możliwe, że największym wyzwaniem okaże się zrealizowanie zaplanowanych celów przy niewielkim budżecie misji, około 200 milionów euro. Potrzebne są jasno sformułowane zadania i doskonale zaprojektowane urządzenia.

Chcielibyśmy osiągnąć zdolności pomiarowe SOHO, ale zredukować wagę sondy z 650 kg do 100 kg. Będziemy musieli wykorzystać zaawansowane technologie i miniaturyzację – mówi Marsden. Na konferencji wyłoniono zespół techniczny mający zajmować się zagadnieniami związanymi ze sprzętem, wliczając w to wszelkie nowinki techniczne, jakie mogą powstać w wyniku prac nowo utworzonego przez ESA Science Payload and Technology Division (Oddział do spraw technologii naukowej).

Solar Orbiter przyciąga uwagę także poza Europą. Uczestnicy konferencji zaapelowali o międzynarodową współpracę przy przyszłych misjach słonecznych. Obecność wielu naukowców spoza Europy pozwoliła na spotkanie IACG (Inter Agency Consultative Group – Grupa konsultacyjna między agencjami) w sprawie badań kosmicznych. Uzgodniono, że Solar Orbiter powinien wziąć udział w rozpoczynanym w 2007 roku przez NASA programie “Życie obok gwiazdy” i że powinien powstać nowy, wielonarodowy program “Międzynarodowe życie obok gwiazdy”. Solar Orbiter wypełniłby określone cele w tym programie, zwłaszcza zaplanowane przez NASA dla Solar Dynamics Observatory (SDO – Obserwatorium dynamiki słonecznej), jeżeli przesuniętoby jego start na 2010.

Autor

Jan Urbański