Meie arusaam kaugetest tähtedest on viimastel aastakümnetel dramaatiliselt kasvanud. Tänu täiustatud instrumentidele saavad teadlased näha kaugemat ja selgemat kohta, õppides seeläbi rohkem tundma tähesüsteeme ja neid tiirlevaid planeete (ehk päikeseenergia ekstraplaneete). Kahjuks kulub mõni aeg enne, kui välja töötame vajaliku tehnoloogia nende tähtede lähedalt uurimiseks.
Kuid vahepeal arendavad NASA ja ESA missioone, mis võimaldavad meil uurida omaenda päikest nagu kunagi varem. Need missioonid, NASA Parker Solar Probe ja ESA (Euroopa Kosmoseagentuuri) Solar Orbiter, uurivad Päikesele lähemal kui ükski eelmine missioon. Seejuures loodetakse lahendada aastakümnetepikkused küsimused Päikese sisemise töö kohta.
Need missioonid - mis käivitatakse vastavalt 2018. ja 2020. aastal - avaldavad olulist mõju ka elule siin Maa peal. Päikesevalgus pole mitte ainult elu jaoks oluline, nagu me seda teame, vaid ka päikesekiirgused võivad kujutada suurt ohtu tehnoloogiale, millest inimkond üha enam sõltub. See hõlmab raadiosidet, satelliite, elektrivõrke ja inimeste kosmoselende.
Ja lähiaastakümnetel on maapinnaline orbiit (LEO) eeldatavasti üha rahvarohkem, kuna kommertskosmosejaamad ja isegi kosmoseturism saavad reaalsuseks. Parandades oma arusaamist päikesekiirguse põletamisega seotud protsessidest, suudame seetõttu paremini ennustada, millal need toimuvad ja kuidas need mõjutavad Maa, kosmoseaparaate ja LEO infrastruktuuri.
Nagu NASA Goddardi kosmoselennukeskuse projekti teadlane Chris St. Cyr selgitas oma hiljutises NASA pressiteates:
„Meie eesmärk on mõista, kuidas Päike töötab ja kuidas see mõjutab kosmosekeskkonda ennustatavuseni. See on tõesti uudishimu juhitud teadus. ”
Mõlemad missioonid keskenduvad Päikese dünaamilisele väliskeskkonnale, mida muidu nimetatakse koroonaks. Praegu on suur osa selle päikesekihi käitumisest ettearvamatu ja sellest pole hästi aru saada. Näiteks on olemas nn „koronaalse kuumutamise probleem“, kus Päikese koroon on Päikese pinnast palju kuumem. Siis on küsimus, mis ajendab päikeseenergia (ehk päikesetuule) pidevat väljavoolu nii suurtele kiirustele.
Nagu NASA Goddardis Parker Solar Probe missiooni uurinud teadlane Eric Christian selgitas:
Parker Solar Probe ja Solar Orbiter kasutavad erinevat tüüpi tehnoloogiaid, kuid missioonidena täiendavad need üksteist. Nad pildistavad samal ajal Päikese koroonat ja nad näevad mõnda sama struktuuri - mis toimub Päikese poolustel ja millised näevad need samad struktuurid ekvaatoril välja. "
Parkeri Päikesesond jõuab oma missiooniks Päikesele lähemale kui ükski ajaloo kosmoseaparaat - pinnast kuni 6 miljonit km (3,8 miljonit mi). See asendab varasemat rekordit 43,432 miljonit km (~ 27 miljonit miili), mille rajas Helios B-sond 1976. aastal. Sellest kohast kasutab Parker Solar Probe oma nelja teadusinstrumentide komplekti päikesetuule ja uurida Päikese magnetvälju, plasmat ja energeetilisi osakesi.
Seejuures aitab sond selgitada Päikese väliskeskkonna tõelist anatoomiat, mis aitab meil mõista, miks koroon on Päikese pinnast kuumem. Põhimõtteliselt, kuigi temperatuurid koroonas võivad ulatuda mõne miljoni kraadini, on päikesepinna (aka fotosfääri) temperatuur umbes 5538 ° C (10 000 ° F).
Samal ajal jõuab Päikese orbiiter Päikesest umbes 42 miljoni km (26 miljoni mi) kaugusele ja eeldab kõrgelt kallutatud orbiiti, mis võib pakkuda esimesi otseseid pilte Päikese poolustest. See on veel üks Päikese valdkond, millest teadlased veel väga hästi aru ei saa ja selle uurimine võiks anda väärtuslikke vihjeid Päikese pideva tegevuse ja pursete põhjustajate kohta.
Mõlemad missioonid uurivad ka päikesetuult, mis on Päikese kõige ulatuslikum mõju Päikesesüsteemile. See magnetiseeritud gaasi aur täidab sisemise Päikesesüsteemi, toimides koos magnetväljade, atmosfääri ja isegi planeetide pindadega. Siin Maal vastutab Aurora Borealise ja Australis'e eest ning see võib kohati ka satelliitide ja elektrisüsteemidega laastada.
Varasemad missioonid on pannud teadlased uskuma, et koroon aitab kaasa protsessile, mis kiirendab päikesetuult nii suurtel kiirustel. Kuna need laetud osakesed lahkuvad Päikesest ja läbivad koroona, kolmekordistub nende kiirus tegelikult. Selleks ajaks, kui päikesetuul jõuab selle mõõtmise eest vastutava kosmoselaeva juurde - Päikesest 148 miljonit km (92 miljonit miili) -, on tal piisavalt aega, et seguneda teiste kosmoseosakestega ja kaotada mõned selle iseloomulikud omadused.
Parkides päikese lähedale, suudab Parker Solar Probe mõõta päikesetuult just siis, kui see moodustab ja lahkub koroonast, pakkudes seega kõige täpsemaid päikesetuule mõõtmisi, mis eales registreeritud. Vaatepunktist Päikese pooluste kohal täiendab Solar Orbiter Parkeri Päikese Probe päikesetuule uuringut, nähes, kuidas päikesetuule struktuur ja käitumine erinevatel laiuskraadidel varieerub.
See ainulaadne orbiit võimaldab Päikese orbiidil uurida ka Päikese magnetvälju, kuna Päikese kõige huvitavam magnetiline aktiivsus on koondunud poolustele. See magnetväli on kaugeleulatuv peamiselt päikesetuule tõttu, mis ulatub väljapoole, et tekitada heliosfääriks tuntud magnetmull. Heliosfääris avaldab päikesetuul sügavat mõju planeedi atmosfääridele ja selle olemasolu kaitseb siseplaneete galaktilise kiirguse eest.
Hoolimata sellest ei ole ikka veel päris selge, kuidas Päikese magnetväli tekitatakse või struktureeritakse sügavale Päikese sisemusse. Kuid arvestades oma positsiooni, saab Päikese orbiidil uurida nähtusi, mis võiksid paremini mõista, kuidas Päikese magnetväli tekib. Nende hulka kuuluvad päikesekiirgused ja koronaalmassi väljutamine, mis on tingitud variatsioonist, mida põhjustavad pooluste ümbritsevad magnetväljad.
Nii on Parkeri proovivõttur ja päikeseorbiiter tasuta missioonid, uurides päikest erinevatest vaatepunktidest, et täpsustada meie teadmisi Päikesest ja heliosfäärist. Selle käigus saadavad nad väärtuslikku teavet, mis võiks aidata teadlastel lahendada meie Päikest puudutavaid pikaajalisi küsimusi. See võib aidata laiendada meie teadmisi teiste tähesüsteemide kohta ja võib-olla isegi vastata küsimustele elu päritolu kohta.
Nagu NASA Goddardis Parker Solar Probe missiooniteadlane Adam Szabo selgitas:
„On küsimusi, mis on meid pikka aega vedanud. Üritame dešifreerida Päikese lähedal toimuvat ja ilmne lahendus on sinna lihtsalt minna. Me ei saa oodata - mitte ainult mina, vaid kogu kogukond. ”
Aja jooksul ja koos vajalike täiustatud materjalide väljatöötamisega võiksime ehk isegi proovid Päikesesse saata. Kuid kuni selle ajani kujutavad need missioonid kõige ambitsioonikamaid ja julgeid jõupingutusi Päikese uurimiseks. Nagu paljude teiste julgete algatuste jaoks meie päikesesüsteemi uurimiseks, ei saa nende saabumine tulla nii kiiresti!
