Misja PUNCH pomoże lepiej zrozumieć aktywność słoneczną

Misja NASA PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) będzie pierwszą, która wykona połączone zdjęcia wiatru słonecznego z koroną słoneczną – zewnętrzną częścią atmosfery naszej gwiazdy – co pozwoli lepiej rozumieć Słońce i Ziemię jako jeden system.

Misja PUNCH, która wystartuje nie wcześniej niż 28 lutego 2025 r. na pokładzie rakiety SpaceX Falcon 9 z Vandenberg Space Force Base w Kalifornii, pomoże naukowcom zrozumieć to, jak tworzą się i ewoluują potencjalnie destrukcyjne zjawiska słoneczne. Pozyskane informacje mogą prowadzić do tworzenia dokładniejszych prognoz dotyczących pogody kosmicznej ich wpływu na Ziemię i na całą infrastrukturę kosmiczną.

Cztery satelity misji PUNCH, każdy wielkości walizki, mają nakładające się na siebie pola widzenia, które razem obejmują większy obszar nieba niż jakakolwiek wcześniejszy program skupiający się na koronie i wietrze słonecznym. Statki kosmiczne rozproszą się na niskiej orbicie okołoziemskiej, aby stworzyć globalny obraz korony słonecznej i jej przejścia w wiatr słoneczny. Będą również śledzić burze słoneczne, takie jak koronalne wyrzuty masy (CME). Ich orbita synchroniczna ze Słońcem pozwoli im obserwować Słońce 24 godziny na dobę, siedem dni w tygodniu, a widok będzie tylko sporadycznie blokowany przez Ziemię.

Typowe obrazy z kamer są dwuwymiarowe, kompresują trójwymiarowy obiekt do płaskiej płaszczyzny, przez co tracone są informacje, ale PUNCH wykorzystuje właściwość światła zwaną polaryzacją do rekonstrukcji obrazów w 3D.

Kiedy światło słoneczne odbija się od materiału w koronie słonecznej i wietrze słonecznym, ulega polaryzacji – co jak tłumaczą naukowcy, oznacza, że fale świetlne oscylują w określony sposób, który jest możliwy do odfiltrowania, podobnie jak spolaryzowane okulary przeciwsłoneczne odfiltrowują odblaski od wody lub metalu. Każdy ze statków kosmicznych PUNCH został wyposażony w polarymetr, który wykorzystuje trzy różne filtry polaryzacyjne do przechwytywania informacji o kierunku ruchu materiału, które zostałyby utracone na klasycznych obrazach z kamer.

„Ta nowa perspektywa pozwoli naukowcom zobaczyć dokładną trajektorię i prędkość koronalnych wyrzutów masy podczas ich przemieszczania się przez wewnętrzny Układ Słoneczny. Usprawnia to obecne instrumenty na dwa sposoby: dzięki trójwymiarowemu obrazowaniu, które pozwala nam zlokalizować i śledzić CME, które zbliżają się bezpośrednio do nas; oraz dzięki szerokiemu polu widzenia, które pozwala nam śledzić te CME w czasie całej drogi od Słońca do Ziemi” – mówi Craig DeForest z Southwest Research Institute’s Solar System Science and Exploration Division w Boulder w Kolorado.

Wszystkie cztery statki kosmiczne są zsynchronizowane, aby służyć jako pojedynczy „wirtualny instrument”, konstelację. Satelity PUNCH zostały wyposażone w jeden instrument Narrow Field Imager (NFI) i trzy Wide Field Imagery (WFI). Narrow Field Imager (NFI) to koronagraf, który blokuje jasne światło słoneczne, aby możliwe było uchwycenie szczegółów w koronie słonecznej, przypomina to zaćmienie Słońca, gdy Księżyc blokuje jego światło – jest to węższy widok, skierowany na wiatr słoneczny bliżej Słońca.

Wide Field Imagers (WFI) to kamery heliosferyczne, które będą obserwować bardzo słabą zewnętrzną część korony słonecznej i sam wiatr słoneczny – przekazując szeroki widok wiatru słonecznego, który rozprzestrzenia się w Układzie Słonecznym.

Aktywność słoneczna dociera do ziemskiego pola magnetycznego i może napędzać dynamikę, która wpływa na ziemskie pasy radiacyjne. Aby wystrzelić przez nie statki kosmiczne, w tym te, które zabiorą astronautów na Księżyc, naukowcy muszą zrozumieć strukturę wiatru słonecznego i zmiany w tym regionie.

Oprac. EG