Útra kész a Solar Orbiter
(Rovat: Távoli világok kutatói, Űridőjárás , Űrcsillagászat Európában - 2019.10.17 07:15.)

Elkészült, és jövő év elején indulhat az ESA legújabb, a Napot és a helioszférát kutató szondája, a Solar Orbiter.

Még dolgozott a Ulysses, és még csak készült a NASA Stereo szondája, amikor (először még a múlt század végén egy tudományos konferencián) már felmerült a Solar Orbiter terve, amelynek indítását akkor még 2013-ra tervezték. Időközben 2004-re elkészült az ESA 2015–2025 időszakra szóló Cosmic Vision koncepciója, amelynek keretében ez első pályázatot 2007-ben hirdették meg. A beérkezett 50 javaslat közül 2011-ben hirdettek győzteseket, ennek értelmében a közepes (méret- és költségvetési) kategóriában az elsőként megépítésre javasolt szonda (M1) a Solar Orbiter lett, 2018-ra tervezett starttal – ez csúszott át 2020 elejére. (Az M sorozat további tagjai az Euclid [M2], az Ariel [M3] és a Plato [M4] küldetések lesznek.)

A Solar Orbiter minden eddiginél közelebb merészkedik a Naphoz, a Merkúr pályáján belülről vizsgálja csillagunkat. (Kép: ESA / ATG medialab)

A szonda fő feladata a Nap működésének, valamint a helioszférának nevezett, a Napot (és az egész bolygórendszert) körülvevő plazmabuborék fenntartásának a vizsgálata. Munkája során az ekliptika síkjából kiemelkedve is végez majd méréseket, vizsgálni fogja a napszelet, a Nap és a helioszféra mágneses terét, a Napból jövő nagy energiájú töltött részecskéket, valamint a bolygóközi térben tovaterjedő tranziens zavarokat. Mindez lehetővé teszi a Nap–Föld fizikai kapcsolatok pontosabb megismerését, és így a pontosabb űridőjárási előrejelzések készítését. Az űrszonda ESA vezetéssel, jelentős NASA közreműködéssel készül, építésének fővállalkozója az Airbus Defence and Space (Stevenage, Egyesült Királyság). A szonda igazán széles nemzetközi együttműködésben készült, mert megépítésében az ESA 22 tagállama közül 17-nek a kutatóintézetei és cégei vettek részt (sajnos Magyarország a kimaradt öt között van).

A Solar Orbiter az IABG mágneses mérőlaboratóriumában. A laboratórium a cég ottobrunni (Németország) telephelyétől távol, egy erdő közepén épült, hogy minél jobban elkerüljék az emberi tevékenység generálta mágneses terek zavaró hatását. A laboratórium épülete teljes egészében fából és más, nem mágneses anyagokból készült. Tizenkét, egyenként 15 méter átmérőjű tekerccsel homogén mágneses teret keltenek, ami kompenzálja a Föld mágneses terét, így a szonda mágneses tulajdonságai az űrbelihez hasonló körülmények közt vizsgálhatók. A júniusban végzett tesztek eredménye szerint a szonda saját mágneses terei olyan gyengék, hogy magnetométerével (MAG) rendkívül érzékeny méréseket végezhet. (Kép: ESA / S. Corvaja)

A szonda sikeresen túljutott a szükséges teszteken, így október végén útnak indulhat Floridába, ahol a Kennedy Űrközpontban megkezdik előkészítését a startra, amelyre 2020 februárjában Cape Canaveralről Atlas-5 hordozórakétával kerül sor. Az európai sajtó képviselői október 18-án még utolsó pillantást vethetnek a kész szondára az IABG ottobrunni (Németország) telephelyén, ahol a teszteket végezték. Ebből az alkalomból az ESA Solar Orbiter: Facing the Sun címmel a küldetést részletesen bemutató füzetet adott ki (BR-345).

A Solar Orbiter küldetését bemutató ESA kiadvány. (Kép: ESA)

Küldetése során a szonda időnként mintegy 0,28 csillagászati egységre (kb. 42 millió km, azaz 60 napsugár) fogja megközelíteni a Napot, ennél közelebb eddig csak a NASA Parker napkutató szondája jutott a Naphoz. Pályája 24 fokkal (a küldetés kiterjesztése esetén 33 fokkal) kiemelkedik az ekliptika síkjából, így a műszereknek jobb rálátásuk lesz a Nap poláris vidékére, amelyek a Földről csak nehezen figyelhetők meg. Pályáját úgy választották meg, hogy több napon keresztül hozzávetőlegesen a Nap tengelyforgásával azonos szögsebességgel keringjen a Nap körül, így hosszabb időn keresztül azonos irányból tudja a Nap egyes területeit megfigyelni, szerencsés esetben követve egy napkitörés kialakulását. Ennek köszönhetően egy-egy aktív terület változásait hosszabb ideig tudják nyomon követni, mint ahogyan az a Földről lehetséges. Amikor pályáján megfelelő helyzetbe kerül, akkor a Nap aktuálisan a Földdel átellenes oldalát is vizsgálhatja, amelyet a földi műszerek (és az L₁ Lagrange pontban tartózkodó napkutató szondák) csak akkor látnak, amikor az adott terület „befordul” a napkorong felénk eső oldalára.

A Solar Orbiter küldetését bemutató videó. (Forrás: ESA)

Technikai szempontból komoly kihívást jelent a Nap közelsége, hiszen a szondát napközelben mintegy 13-szor erősebb sugárzás éri, mint a Föld térségében. A műszereket a Merkúr felé tartó BepiColombo szondánál is alkalmazott módszerekkel védik a hőhatástól és a durva kozmikus környezettől. A Solar Orbiter bizonyára látványos felvételekkel örvendezteti meg a szakembereket és a laikusokat egyaránt, hiszen napközelben kamerái 180 km-es részleteket is meg tudnak különböztetni a Nap fortyogó felszínén.

A Solar Orbiter tesztelése Németországban, az IABG cégnél. (Forrás: ESA)

Az 1,8 tonna tömegű szonda méretei induláskor 2,5×3,0×2,5 m³, amiből később kinyúlnak a napelemtáblák, a műszereket tartó kar és a távközlési antenna. Utóbbival 1 csillagászati egység távolság esetén 150 kb/s adattovábbítási sebesség érhető el, az adatokat napi 4–8 óra időtartamban az argentínai Malargüe 35 méteres antennájával veszik. A küldetést az ESA darmstadti központjából (ESOC) irányítják. A küldetés tervezett időtartama (a Nap megközelítését is beleértve) 7 év, ami további 3 évvel meghosszabbítható. A Vénusz és a Föld gravitációs lendítő hatását kihasználva közel három évig tart, mire működési pályáját eléri. Később a Vénusz megközelítései segítenek a szondát kiemelni az ekliptika síkjából. Elnyúlt ellipszis alakú pályáján 0,28–1,2 csillagászati egység távolságban kering majd a Naptól, kezdeti pályáján a keringési ideje mintegy 6 hónap lesz.

Az űrszonda 180 kg tömegű tudományos műszert visz magával, a korábban felsorolt feladatok elvégzésére. A műszerek részletes felsorolását illetően az említett ESA kiadványra, valamint a Solar Orbiter honlapjára utalunk. A műszerek egyik csoportja az űrszonda pillanatnyi tartózkodási helyén végez méréseket (napszél, mágneses tér, részecskesűrűség stb.), míg másik csoportjuk a Nap felszínén és légkörében lejátszódó jelenségeket figyeli.

A NASA, az ESA és Japán napkutató szondáinak sorához csatlakozhat jövőre a Solar Orbiter. (Kép: ESA / ATG medialab)