Päikese tegevus, mida nimetatakse kosmoseilmaks, avaldab olulist mõju Maale ja teistele Päikesesüsteemi planeetidele. Perioodilised pursked, mida tuntakse ka kui päikesekiirgust, eraldavad märkimisväärses koguses elektromagnetilist kiirgust, mis võib häirida kõike alates satelliitidest ja lennureisidest kuni elektrivõrkudeni. Sel põhjusel üritavad astrofüüsikud Päikest paremini näha, et nad saaksid ennustada selle ilmastikumustreid.
See on NSF-i 4-meetrise (13-jalga) Daniel K. Inouye päikeseteleskoobi (DKIST) - varem tuntud kui kõrgtehnoloogia päikeseteleskoobi - eesmärk, mis asub Haleakala observatooriumis Maui saarel Hawaiil. Hiljuti avaldas see rajatis oma esimesed pildid Päikese pinnast, mis paljastavad enneolematu detailsuse taseme ja pakuvad eelvaadet sellest, mida see teleskoop lähiaastatel näitab.
Need pildid pakuvad lähivaadet Päikese pinnalt, kus on näha rakulaadsete struktuuride mustrisse paigutatud turbulentne plasma. Need rakud näitavad vägivaldseid liikumisi, mis transpordivad kuuma päikeseplasma Päikese sisemusest pinnale. See protsess, mida nimetatakse konvektsiooniks, näeb selle ereda plasma tõusu rakkudes pinnale, kus see seejärel jahtub ja vajub pimedatel radadel pinna alla.
Selliste täpsete ja selgete päikesepiltide saamise abil loodavad astronoomid parandada oma arusaamist sellest protsessist, et nad saaksid ennustada järske muutusi kosmose ilmastikus. Nagu selgitas NSFi direktor Córdova:
“Pärast seda, kui NSF alustas tööd selle maapealse teleskoobiga, oleme pikisilmi esimesi pilte oodanud. Nüüd saame jagada neid pilte ja videoid, mis on meie tänasest päikesest kõige detailsemad. NSF-i päikesekomplekt Inouye suudab kaardistada päikeseväljas asuvaid magnetvälju, kus toimuvad päikese pursked, mis võivad mõjutada elu Maal. See teleskoop parandab meie arusaamist kosmose ilmastikuoludest ja aitab ennustajatel paremini päikesetorme paremini ennustada. ”
Piltlikult öeldes on Päike G-tüüpi (kollane kääbus) põhijärjestuse täht, mis on eksisteerinud umbes 4,6 miljardit aastat. See viib selle elutsüklini, mis kestab veel umbes viis miljardit aastat, poolel teel. Iseseisva tuumasünteesi käigus, mis annab Päikesele energiat (ja annab kogu meie valguse, soojuse ja energia), kulub igal sekundil umbes 5 miljonit tonni vesinikkütust.
Kogu selle protsessi käigus loodud energia kiirgub kosmosesse kõigis suundades ja jõuab Päikesesüsteemi kõige servani. Alates 1950. aastatest on teadlased mõistnud, et Maa asub Päikese atmosfääris ja selle ilmastiku muutused avaldavad Maale sügavat mõju. Isegi nüüd, aastakümneid hiljem, on Päikese kõige elulisemate protsesside kohta palju, mis jäävad tundmatuks.
Matt Mountain on astronoomiauuringute ülikoolide liidu president, mis haldab Inouye päikeseteleskoopi. Nagu ta selgitas päikeseastronoomia eesmärki:
„Maa peal võime ennustada, kas vihma sajab kuskil maailmas väga täpselt ja kosmoseilma lihtsalt pole veel olemas. Meie prognoosid jäävad maapealsest ilmast 50 aasta taha, kui mitte rohkem. Me vajame mõistmist kosmose ilmaga seotud füüsikast ja see algab päikesest, mida Inouye päikeseteleskoop järgmistel aastakümnetel uurib. ”
Astronoomid on kindlaks teinud, et Päikese plasma liikumine on seotud päikesetormidega, kuna need põhjustavad Päikese magnetvälja joonte keerdumist ja sassis olekut. Päikese magnetvälja mõõtmine ja iseloomustamine on potentsiaalselt kahjuliku päikese aktiivsuse põhjuste väljaselgitamiseks ülioluline - asi, mille jaoks Inouye päikeseteleskoop on ainulaadselt kvalifitseeritud.
Inouye päikeseteleskoobi direktori Thomas Rimmele sõnul taandub see kõik Päikese magnetväljale. „Päikese suurimate saladuste lahti mõtestamiseks ei pea me mitte ainult nägema neid pisikesi struktuure 93 miljoni miili kaugusel, vaid ka väga täpselt mõõtma nende magnetvälja tugevust ja suunda pinna lähedal ning jälgima välja, kui see ulatub miljonini. -kraadine koroona, päikese välimine atmosfäär. ”
Päikesedünaamika parema mõistmise üks suurimaid eeliseid on võime ennustada suuremaid ilmastikuolusid. Praegu suudavad valitsused ja kosmoseagentuurid sündmusi ette näha umbes 48 minutit enne tähtaega. Kuid tänu Inouye päikeseteleskoobi ja teiste päikese observatooriumide tehtud uuringutele loodavad astronoomid saada seda kuni 48 tundi.
See annaks meile rohkem aega tagamaks, et need sündmused ei löö elektrivõrke, kriitilist infrastruktuuri, satelliite ega kosmosejaamu välja. Loomulikult pole Päikese jälgimise äri kerge ülesanne ja sellega kaasneb õiglane osa ohtudest. Sel põhjusel annab Inouye päikeseteleskoop kasutusele palju hiljutisi arenguid ehituse, inseneri ja astronoomia osas.
See hõlmab selle 4 m (13 jalga) peeglit (suurim kõigist päikeseteleskoopidest), adaptiivset optikat, mis kompenseerib Maa atmosfäärist tingitud moonutusi, ja põlised vaatamistingimusi Haleakala üle 3000 m (10 000 jalga) tippkohtumisel. Teleskoop tugineb ka mitmele kaitsemeetmele, tagamaks, et see ei kuumeneks üle 13-kilovatise päikeseenergia fokuseerimise päikesest.
Seda tehakse kõrgtehnoloogilise vedelikjahutusega metalltoruumi (nn kuumusepeatuse) abil, mis hoiab suurema osa päikesevalgusest peamisest peeglist ja kupli katvatest jahutusplaatidest eemal ning hoiab temperatuuri teleskoobi ümber stabiilsena. Vaatluskeskuse sisemust hoitakse jahedana, kasutades 11,25 km (7 miili) jahutusvedeliku torusid, mida osaliselt jahutab öösel kogunev jää, ja siseruumides aknaluugid, mis tagavad õhuringluse ja varju.
"Mis tahes päikeseenergia teleskoobi suurima ava, ainulaadse disaini ja tipptasemel mõõteriistadega suudab Inouye päikeseteleskoop esimest korda teha kõige keerulisemaid päikese mõõtmisi," ütles Rimmele . „Pärast enam kui 20 aastat kestnud suure meeskonna tööd, mis on pühendatud esmatähtsate päikeseuuringute vaatluskeskuste projekteerimisele ja ehitamisele, oleme finišijoone lähedal. Olen väga põnevil, et saan olla positsiooniline jälgima uue päikesetsükli esimesi päikesepilte, mis just selle uskumatu teleskoobiga üles tõusevad. "
NSF-i astronoomiateaduste osakonna programmidirektor David Boboltz vastutab ka rajatise ehituse ja tegevuse järelevalve eest. Nagu ta märkis, on need pildid Inouye päikeseteleskoobi jaoks vaid jäämäe tipp:
Järgmise kuue kuu jooksul jätkavad Inouye teleskoobi teadlaste, inseneride ja tehnikute meeskond teleskoobi katsetamist ja tellimist, et see oleks rahvusvahelise päikeseenergia teadusringkonna jaoks kasutamiseks valmis. Inouye päikeseteleskoop kogub meie päikese esimese 5 aasta jooksul rohkem teavet päikese kohta kui kõik päikeseenergia andmed, mis on kogutud pärast seda, kui Galileo osutas teleskoobile esimest korda päikese käes 1612. aastal. ”
Inouye päikeseteleskoop on osa instrumentide kolmikust, mis on mõeldud lähiaastatel päikese astronoomia revolutsiooniliseks muutmiseks. Sellega liituvad NASA Parker Solar Probe (mis tiirleb praegu Päikeses) ja ESA / NASA Solar Orbiter (mis varsti käivitatakse). Nagu Valentin Pillet kokku võttis (NSF-i riikliku päikeseenergia vaatluskeskuse direktor), on päikesefüüsikuna olla põnev aeg:
„Inouye päikeseteleskoop tagab päikese väliste kihtide ja neis toimuvate magnetiliste protsesside kaugseire. Need protsessid levivad Päikesesüsteemi, kus Parkeri proovivõtturi ja Solar Orbiteri missioonid mõõdavad nende tagajärgi. Kokku moodustavad nad tõeliselt mitme sõnumi edastamise ettevõtmise, et mõista, kuidas tähed ja nende planeedid on magnetiliselt ühendatud. "
