Evropa odnedavno ima potpuno novu kosmičku opservatoriju za proučavanje Sunca izbliza. 'Solar Orbiter' je lansiran 10. februara 2020. u 04:03 UTC pomoću 'Atlasa V 411'kompanije 'ULA' ('United Launch Alliance') s rampe SLC-40 vazduhoplovne baze Cape Canaveral (Florida) u misiji AV-087. Ovo je šesti put da se koristi verzija '411', sa samo jednim bočnim busterom na čvrsto gorivo, koja može da odnese 12.030 kg u nisku orbitu. 'Solar Orbiter' se odvojio 59 minuta nakon uzletanja i dva starta drugog stepena 'Centaur'. Letilica se trenutno nalazi u solarnoj orbiti koja će proći blizu Venere 26. decembra 2020. godine kako bi započela niz gravitacionih manevara s ovim planetom koji će joj omogućiti detaljno promatranje Sunca sa udaljenosti od svega 42 miliona kilometara.
'Solar Orbiter'.
'Solar Orbiter' ('SolO') je svemirska letilica težine 1800 kilograma, koju je za Evropsku svemirsku agenciju (ESA) napravio 'Airbus Defence and Space' – glavni izvođač radova. To je prva sonda koja će u visokoj rezoluciji promatrati Sunce sa male udaljenosti – najmanje 42 milijuna km – i koja će istovremeno moći da vidi polarna područja naše zvezde zahvaljujući svojoj nagnutoj orbiti (maksimalno 35° u odnosu na ekliptiku). Glavni ciljevi misije su proučavanje solarne aktivnosti i evolucije solarnog ciklusa, kao i analiza mehanizama formiranja solarnog vetra. Da bi to učinio, 'Solar Orbiter' nosi deset naučnih instrumenata.
Lansiranje 'Solar Orbitera'.
Elementi orbitera. Čitava misija će koštati \(1,5 milijardi. [Radi poređenja, samo da kažem da je Trump naredio da se doštampa lova i podeli kompanijama ugroženim koronom. Na taj način će se ušpricati – pazi sad! – oko \)1.300.000.000.000! 'Apollo' program je koštao \(25.000.000. Britanija će ubaciti \)600 mld. a Merkelova \(800 mld.]
Budući da će biti tako blizu Suncu, 'Solar Orbiter' će moći da sa 6 instrumenata promatra njegovu površinu u visokoj rezoluciji, dok će s 4 druga analizirati čestice solarnog vetra i magnetno polje heliosfere. Najmanja udaljenost od 42 miliona km rezultat je kompromisa različitih ciljeva misije. Približavanje Suncu energetski je vrlo skup proces (to zahteva mnogo Delta-V manevara) i, zapravo, ne postoji raketa koja bi mogla da postavi 'Solar Orbiter' u njegovu finalnu orbitu. Zbog toga će letlica morati da koristi niz gravitacionih manevara uz pomoć Venere kako bi smanjila udaljenost do Sunca u perihelu i, usput, progresivno povećala nagib orbite s ciljem da dođe u položaj za posmatranje polarnih regiona Sunca.
Gravitacione asistencije i orbite 'Solar Orbitera' (Veća slika)
Detalj promene distance i nagibe orbite opservatorije.
Detalj orbite. (Veća slika) Orbite će biti ekscentrične, sa prečnikom oko 60 solarnih prečnika, ili 0,284 AJ, unutar Merkurove orbite.
Nasina sonda 'Parker Solar Probe' ('PSP'), koja trenutno proučava Sunce, koristila je istu tehniku kako bi se približila našoj zvezdi. Ustvari, daleko od toga da se takmiče jedan s drugim, 'PSP' i 'Solar Orbiter' su izuzetno komplementarne misije. Dok je 'PSP' posvećena 'ukusu' i 'mirisu' magnetnog polja i čestica koje emituje Sunce na udaljenosti od samo 6,2 milijuna kilometara, 'Solar Orbiter' će moći to da čini sa veće udaljenosti, a osim toga će moći i da 'gleda' Sunce ('PSP' nema kamere za analizu Sunčeve površine). Takođe, 'PSP-ova' orbita je praktički na ekvatoru Sunca, dok je orbita 'Solar Orbitera' prilično nagnuta. U svakom slučaju, 'Solar Orbiter' će imati ozbiljnu saradnju sa Nasom, a obe misije su deo zajedničkog programa GHO (Great Heliophysics Observatory).
Sinergija između 'Solar Orbitera' i 'Parker Solar Probe'.
Deset instrumenata solarnog orbitera ima težinu 209 kg i dele se u dve grupe: jedna za proučavanje čestica solarnog vetra i magnetnog polja – instrumenti in situ – i druga grupa koja će promatrati površinu Sunca i korone u talasnim dužinama vidljivih, ultraljubičastih i X-zraka – daljinskim instrumentima. Prvu grupu čine EPD (Energetic Particle Detector) instrumenti, magnetometar (Mag), RPW (Radio and Plasma Waves) i SWA (Solar Wind Plasma Analyser). Nije loše napomenuti da je glavni istraživač EPD-a Španjolac Javier Rodríguez Pacheco (Universidad de Alcalá, Madrid).
Instrumenti za daljinsko promatranje su EUI (Extreme Ultraviolet Imager, ultraljubičasta kamera), METIS(koronograf), PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager), SoloHI (Heliospheric Imager), SPICE (Spectral Imaging of the Coronal Environment) i STIX (rendgenski teleskop / spektrometar). Instrumenti in-situ će se uključiti u maju, neposredno pre prvog prolaska kroz perihel, što će se dogoditi u julu 2020. na udaljenosti od 77 miliona kilometara. Svi se nadaju da će set od 10 instrumenata biti operativan od novembra 2021. godine.
'SolO' instrumenti. (Veća slika)
Delovi opservatorije.
Još jedan prikaz opreme.
Da bi stigao do naučne orbite, 'Solar Orbiter' će morati da tokom primarne misije, koja će trajati do decembra 2026, izvrši 5 fly-bya pored Venere. Do tada će napraviti 22 kruga oko Sunca. Prvi bliski prolazak pored Sunca dogodiće se u februaru 2021, na udaljenosti manjoj od 75 miliona kilometara. U oktobru 2022. prisustvovaćemo prvom prolasku kroz perihel udaljen manje od 45 miliona kilometara. 2025. orbita 'Solar Orbitera' imaće nagib od 17°, ali će se povećavati sve dok 2029. ne pređe 33 (pod pretpostavkom da, naravno, preživi primarnu misiju). 'Solar Orbiter' će prikupljati podatke s in-situ instrumenata u bilo kojoj točki orbite, ali će daljinske instrumente koristiti samo u tri promatračka prozora od deset dana tokom svakog perihela.
Misaoni snimak orbitera tokom proletanja pored Venere.
Raspored osmatračkog vremena instrumenata u orbiti.
Jedan od najvećih izazova misije biće prenos podataka, koji će se odvijati brzinom između 2 i 27 gigabita dnevno. Na udaljenosti na kojoj će sonda biti, ovaj zadatak će biti daleko od lakog. Iz tog razloga, sonda će imati računar koji će delomično obrađivati podatke – posebno slike – prije nego što ih pošalje na Zemlju, nova tehnika u misiji ove vrste. Da nije ovog 'trika', 'Solar Orbiter' bi mogao da šalje samo delić predviđenih podataka. ESA-ina mreža ESTRACK koristiće se za komunikaciju u dubokom svemiru. Sesija slanja podataka trajaće osam sati i koristiće ESA-inu 35-metarsku antenu u Malargüe (Argentina), dok će antene New Norcia(Australija) i Cebreros (Madrid) funkcionisati kao backupovi.
Učešće drugih evropskih zemalja u miisiji (Velika slika)
'SolO' pre lansiranja sa termičkim štitom levo.
Drugi izazov s kojim će sonda morati da se suoči je kontrola temperature. Iako uslovi 'Solar Orbitera'neće biti tako zahtevni kao oni za 'Parker Solar Probe'[1], sonda će morati da izdržava temperature između -200°C i 520°C. Zbog toga poseduje termički štit od 3,1×2,4 metra koji će biti usmeren prema Suncu. Ovaj štit, debljine 40 centimetara, ima nekoliko otvora za naučne instrumente i spoljnji deo prekriven materijalom razvijenim isključivo za ovu misiju, pod nazivom 'SolarBlack'. Baziran na kalcijum-fosfatu, 'SolarBlack' je izvorno dizajniran za uporabu u koštanim protezama, jer njegova svojstva vremenom ne degradiraju. Dvadeset tankih slojeva titanijuma smešteno je iza sloja 'SolarBlacka', zatim praznina – vakuum je najbolji postojeći izolator – i trideset ostalih slojeva izolacionog materijala 'niske' temperature, koji mogu da podnesu do 300ºC – i aluminijsku podlogu debljine 5 cm. Solarni paneli - koji stvaraju najmanje 180 W - imaju raspon od 18 metara i mogu da se okreću kako bi smanjili ugao upada svetla i na taj način smanjili njihovu temperaturu. Neke rupe za instrumente u toplotnom štitu zaštićene su slojevima stakla ili berilijuma. Zanimljivo je da je u 'Solar Orbiteru' uključeno nekoliko tehničkih rešenja razvijenih za misiju 'BepiColombo', koja se trenutno kreće prema Merkuru. Solarni paneli - koji stvaraju najmanje 180 vati - imaju raspon od 18 metara i mogu se okretati kako bi smanjili kut upada svjetla i na taj način smanjili njegovu temperaturu.
Kačenje termoštita na orbiter.
Svojstva 'SolarBlack'.
'Solar Orbiter' je izabran kao deo naučnog programa ESA-e u oktobru 2000. Tada se očekivalo da će se lansiranje dogoditi 2008. U maju 2002. misija je potvrđena, a 2004. odobrena kao deo programa 'Cosmic vission' kosmičke agencije, iako je lansiranje već bilo odgođeno za 2015. Konačno, u oktobru 2011. odobrena je kao misija srednje klase (M-klasa) ESA-e, a lansiranje je zakazano za 2017. 'Solar Orbiter' je rođen s ciljem nastavka promatranja Sunca koje je započela sonda 'SOHO' (Solar and Heliospheric Observatory), lansirana 1995. godine, koja i danas nastavlja da proučava Sunce iz Lagrangeove tačke L1 sistema Zemlja-Sunce, i sonde 'Ulysses', koja je poletela 1990. 'SOHO' je bila prva misija sposobna da kontinuirano promatrati solarni disk i koronu u različitim talasnim dužinama ultraljubičastog i X-zraka. Ova posmatranja su, zajedno s podacima sa zemaljskih opservatorija i drugih svemirskih misija, omogućila prvi put jedinstven i globalni pogled na solarnu aktivnost.
Jedan od prvih projekata 'Solar Orbitera'.
Dizajn 'Solar Orbitera' sa električnim pogonskim stepenom sličnim kao kod sonde 'BepiColombo'.
'Solar Orbiter' konstrukcija iz 2011.
Sa svoje strane, zajednička NASA/ESA sonda 'Ulysses' je sve do 2009. proučavala solarni vetar emitovan iz polarnih područja naše zvezde sa polarne orbite koju je uspela da postigne nakon proletanja pored Jupitera. Proučavanje polarnih područja Sunca i odgovarajućih koronalnih rupa ključno je za razumevanje mehanizma nastanka Sunčevog vetra, ali ove regije je moguće analizirati samo sa vrlo nagnutih orbita. 'Solar Orbiter' će proučavati solarni vetar generisan na velikim solarnim širinama, kao što je to radio i 'Ulysses', ali za razliku od ove svemirske letilice moći će i da slika solarne polove ('Ulysses' nije imao kamere). U tom smislu, 'Solar Orbiter' se takođe može smatrati nastavkom NASA-ine misije 'STEREO', jer će nam omogućiti da vidimo područja Sunca nevidljiva sa Zemlje. 'Solar Orbiter' košta je oko 1,4 milijarde evra, jeftina cena za razotkrivanje misterije Sunca.
Dolazak centralnog stepena 'Atlasa V' sa ruskim motorom RD-180. Raketa je koštala \)115 miliona.
Karakteristike rakete 'Atlas V 411' (AV-087).
Montaža 'Solar Orbitera' u vrh rakete 'Atlas V'.
Opservatorija unutar vrha rakete.
Postavljanje korisnog tereta na raketu.
Raketa na rampi.
Lansiranje je bilo u 04:03 po Griniču.
Sekvence lansiranja.
Solarni orbiter napušta Zemljinu orbitu.
[1] Prolaziće na 6,9 mil. km od Sunca, a kada se to desi leteće brzinom od 690.000 km/h, ili 0,064% brzine svetlosti.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
