Nach Jahrzehnten des wissenschaftlichen Brainstormings und jahrelanger Bauarbeiten ist die Parker Solar Probe der NASA auf dem besten Weg, sieben Mal näher an die Sonne zu fliegen als jede Mission zuvor.
Jetzt, da das Raumschiff endlich in Betrieb ist, wird es nicht mehr lange dauern, bis Wissenschaftler anfangen können, sich mit seinen Daten zu befassen - und diese Daten werden noch sieben Jahre lang verfügbar sein.
"Es gibt definitiv ein Gefühl der Spiralfeder", sagte die Projektwissenschaftlerin Nicola Fox, Solarwissenschaftlerin an der Johns Hopkins University, Anfang dieser Woche vor dem Start gegenüber Space.com. "Wir sind nur bereit, dass sie diesen Planeten verlässt." [Die größten Missionen zur Sonne]
Und jetzt hat das Raumschiff endlich die Erde verlassen. Hier führt die Reise hin.
Hier kommt die Sonne
Die 1,5-Milliarden-Dollar-Parker-Sonnensonde benötigte eine Tonne Geschwindigkeit, um der Erdumlaufbahn zu entkommen, daher die insgesamt drei Raketenstufen, die während des Starts abgefeuert wurden. Das wird es in nur sechs Wochen in die Nachbarschaft der Venus bringen und Ende September eintreffen.
Am 28. September muss das Raumschiff ein vorsichtiges Manöver durchführen, um es sanft zu verlangsamen und seinen kalkulierten Tanz mit der Sonne zu beginnen. Dieses Manöver, das als Schwerkraftunterstützung bezeichnet wird, leitet einen Teil der Beschleunigung des Raumfahrzeugs auf den Planeten und kantet die Sonde ein wenig näher an die Sonne.
Die Parker-Sonnensonde beginnt dann ihre erste von 24 Umlaufbahnen um die Sonne, wobei die erste Annäherung oder das erste Perihel am 1. November erfolgt.
Jede Umlaufbahn wird blütenblattförmig sein, über die Sonne gleiten und dann weiter in den Weltraum hinausfliegen, um die Umlaufbahn zu schließen. Der Großteil der wissenschaftlichen Arbeit der Sonde wird kommen, wenn sie sich innerhalb eines Viertels der Entfernung zwischen Erde und Sonne befindet - obwohl das Team hofft, dass die Instrumente für einen möglichst großen Teil der Mission eingeschaltet werden können.
Die frühen Umlaufbahnen bleiben zwar weiter von der Sonne entfernt, sind jedoch etwas Besonderes, da das Raumschiff seine Zeit in der Nähe der Sonne im Wesentlichen der geosynchronen Umlaufbahn verbringen wird, die über derselben Region schwebt. "Nicht viele Menschen wissen zu schätzen, wie unterhaltsam diese Perioden sein werden", sagte Justin Kasper, Physiker an der Universität von Michigan und Hauptforscher für eines der Instrumente der Sonde, gegenüber Space.com über diese frühen Umlaufbahnen.
Während dieser Zeiträume, die Wissenschaftler als schnelle Radialscans bezeichnen, stürzt das Raumschiff mit einer Geschwindigkeit ein, die der Rotationsgeschwindigkeit der Sonne sehr nahe kommt, und stürzt dann wieder heraus. Während das Raumschiff mit der Rotation der Sonne Schritt hält, kann es beobachten, wie sich dieselbe Sonnenregion über einen Zeitraum von etwa 10 Tagen verhält.
"Wir können wirklich schweben und darauf starren", sagte Fox und gab dem Team die Möglichkeit, Tage damit zu verbringen, die Dynamik zu betrachten, wie sich eine Region der Sonne verändert - oder vielleicht ändert sie sich nicht. "
Das heißt, es gibt viel Wissenschaft, auf die man sich freuen kann, bevor das Raumschiff gegen Ende der Mission seine engste Annäherung an die Sonne vollendet. "Es könnte fünf Jahre dauern, bis wir zu unserer nächsten Umlaufbahn gelangen, aber wir sollten erst in diesem Winter erstaunliche Einblicke in unsere Sonne erhalten", sagte Kasper. "Wir werden diesen November einige erstaunliche Beobachtungen mit diesem ersten Perihel machen." [Was ist in unserer Sonne? Eine Star Tour von innen nach außen]
Noch sieben Jahre
Während die Mission fortgesetzt wird, wird sich das Raumschiff immer näher an die Sonne heranbewegen und schließlich weniger als 6 Millionen Kilometer über der sichtbaren Sonnenschicht liegen, die wir als Oberfläche betrachten.
Auf jeder Umlaufbahn nimmt das Raumschiff die gleichen Messungen in verschiedenen Tiefen der Sonnenatmosphäre vor, die als Korona bezeichnet wird. Diese Schicht, die außer während einer totalen Sonnenfinsternis für die Erde unsichtbar ist, erreicht Temperaturen von Millionen Grad (Fahrenheit oder Celsius).
"Es sind alles genau die gleichen Beobachtungen. Das Schöne an der Mission Parker Solar Probe ist, dass wir [die gleichen Daten von] diesen verschiedenen Orten erhalten", sagte Fox. "Wir haben wirklich die Möglichkeit, die Dynamik an allen verschiedenen Orten in der Korona zu betrachten."
Wissenschaftler hoffen, dass dies ihnen helfen wird zu entschlüsseln, wie die Korona so heiß wird und wie die Sonne Phänomene wie Sonnenwind und Sonneneruptionen erzeugt, die schwerwiegende Auswirkungen auf die Raumfahrt, Satelliten und sogar das Leben hier auf der Erde haben.
Zusätzlich zur Probenahme verschiedener Sonnenschichten fängt die Sonde unseren Stern mit einem vollständigen Aktivitätsbereich auf, da sie einen 11-Jahres-Zyklus von relativ ruhigen bis zu besonders stürmischen Bedingungen und wieder zurück durchläuft.
"Die Sonne ist in diesen verschiedenen Phasen sehr unterschiedlich", sagte Fox. "Wir wollen ein schönes breites Spektrum an Sonnenaktivitäten sehen.
So viel Wissenschaft wie möglich einpressen
Aber während die Parker Solar Probe all diese Daten sammelt, kann das Raumschiff nicht mit der Erde kommunizieren. Stattdessen wird es darum gehen, so viele Beobachtungen wie möglich zu machen. Dann werden riesige Informationsblöcke in Stapeln zurückgesendet.
Einige dieser Daten-Dumps werden kommen, wenn das Raumschiff eine weitere wichtige Aufgabe erledigt: um die Venus zu tanzen, um näher an die Sonne heranzukommen. Die Sonde wird das für Ende September geplante Schwerkraft-Manöver insgesamt sieben Mal während der Mission wiederholen, bis das Raumschiff zu nahe an die Sonne gerutscht ist, um die Venus umrunden zu können.
Und wenn alles gut geht, erhalten Wissenschaftler möglicherweise zusätzlich zu der Fülle an Solardaten einen Bonus: Beobachtungen der Venus. Während der sechsten Schwerkraftunterstützung ist das Raumschiff nicht gut ausgerichtet, um Daten nach Hause zu senden. Wenn es also über genügend Leistung verfügt, kann es seine Instrumente eingeschaltet lassen und sie seinem Tanzpartner übergeben.
"Es gibt einen absoluten Mangel an Venus-Missionen", sagte Paul Byrne, ein Planetengeologe an der North Carolina State University, der den Planeten untersucht, gegenüber Space.com. "Ein einziger Vorbeiflug an und für sich würde unser Verständnis von Venus nicht revolutionieren, aber es wäre äußerst nützlich."
Die Venus wird ihre eigene Revolution brauchen - aber unser Verständnis des Sterns, der jeden Tag unseres Lebens prägt, wird niemals das gleiche sein, nachdem Wissenschaftler damit begonnen haben, die Daten zu analysieren, die die Parker Solar Probe nach Hause sendet.
Ende der Straße
Natürlich müssen alle guten Dinge ein Ende haben, und die Mission der Parker Solar Probe soll bis Mitte 2025 dauern. Wenn das Raumschiff noch Treibstoff hat, mit dem es sich verdreht, um empfindliche Instrumente hinter einem schützenden Hitzeschild zu verstecken, hoffen die Wissenschaftler, dass die Mission theoretisch verlängert werden könnte.
Aber früher oder später wird dieser Treibstoff ausgehen und das Raumschiff wird hilflos sein, sein High-Tech-Hitzeschild wird unbrauchbar. Die Instrumente und das Skelett der Sonde werden langsam auseinander brechen, bis nichts mehr übrig ist als der Hitzeschild selbst, sagte Andrew Driesman, Projektmanager der Parker Solar Probe vom Labor für Angewandte Physik der Johns Hopkins University, während einer NASA-Pressekonferenz am 9. August.
"In hoffentlich einer langen, langen Zeitspanne - 10, 20 Jahre [wenn das Raumschiff keinen Treibstoff mehr hat und auseinander bricht] - wird eine Kohlenstoffscheibe in ihrer Umlaufbahn um die Sonne schweben", sagte Driesman. Dann, fügte er hinzu, kann man nur raten, wie lange es unsere Sonne umkreisen könnte, um einsam daran zu erinnern, dass der Stern einst Menschen gefördert hat, die die Technologie entwickelt haben, um sie zu erreichen und zu berühren. "Diese Kohlenstoffscheibe wird bis zum Ende des Sonnensystems existieren", sagte Driesman.
