Vor dem Hintergrund der täglichen Nachrichten darüber, wie ein anderes privates Raumfahrtunternehmen seine erste (zweite, dritte usw.) Rakete startete, Fracht zur ISS brachte, sich auf die Eröffnung der Weltraumtourismus-Saison vorbereitete und auch Pläne zur Kolonisierung der nächstgelegenen benachbarten Planeten plant, Nachrichten von den großen staatlichen Raumfahrtagenturen gehen sie irgendwie verloren. In der Zwischenzeit erinnern wir uns, dass die NASA-Luft- und Raumfahrtbehörde eine sehr ehrgeizige Mission zur Erforschung der Sonne gestartet hat.
Am 12. August 2018 wurde eine Delta IV Heavy-Rakete von der US Air Force Base in Cape Canaveral in Florida abgefeuert. Die Ladung ist eine Sonnensonde "Parker", deren Aufgabe es ist, fast 150 Millionen Kilometer Weltraum zu überwinden und sich mit der Sonne zu treffen. Parker muss dem Stern so nahe kommen, wie es noch kein Raumschiff jemals getan hat. Auf dem Weg zur Sonne wird die Sonde mehrere Gravitationsmanöver um die Venus ausführen und wird laut NASA-Prognosen zum schnellsten künstlichen Objekt im Weltraum. Heute werden wir über die 10 interessantesten Fakten sprechen, die mit dieser Mission zusammenhängen.
Berühre die Sonne
Die Parker Solar Probe hat die Aufgabe, eine Mission zu erfüllen, die kein künstliches Raumschiff zuvor hätte erfüllen können. Er wird die äußere Atmosphäre der Sonne studieren. Die sogenannte Krone. Zu diesem Zweck wird er sich dem Stern in einer Entfernung von 6,2 Millionen Kilometern nähern und tatsächlich die äußere Schicht seiner Atmosphäre "berühren". Das Gerät wird sich nicht nur mit der Lösung der Geheimnisse des Sterns befassen, sondern auch unser Wissen darüber erweitern, wie die Sonne die Magnetosphäre unseres Planeten beeinflusst. Die Bedeutung dieser Mission ist schwer zu überschätzen, da Technologien immer weiter verbreitet werden, die irgendwie von der Aktivität unserer Leuchte beeinflusst werden. Es ist möglich, dass diese Mission unsere Fähigkeit verbessert, das Sonnensystem als Ganzes zu untersuchen.
50 Jahre Vorbereitung
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Der Start der Sonde im August 2018 war der Höhepunkt von mehr als 50 Jahren Entwicklung und Planung für diese Weltraummission. Die wissenschaftliche Gemeinschaft fand heraus, dass die Temperatur der Sonnenkorona in den 40er Jahren des letzten Jahrhunderts eine Million Grad Celsius erreichen kann. Die Bestätigung der Existenz des sogenannten Sonnenwinds (hoch geladene ionisierte Plasmapartikel, die von der Korona ausgestoßen werden) erfolgte in den 60er Jahren. Wissenschaftler können jedoch immer noch nicht verstehen, warum die Temperatur der Sonnenkorona viel höher ist als die Temperatur der Sternoberfläche. Außerdem ist nicht klar, was genau die Partikel des Sonnenwinds beschleunigt. Die Antworten auf diese Fragen können nur durch direkten Kontakt mit der Sonnenkorona erhalten werden, sagen die Forscher.
Die Idee, eine solche Studie durchzuführen, wurde erstmals 1958 vorgeschlagen. Seitdem haben sich mehrere Raumschiffe der Sonne genähert, aber keines von ihnen hat sich dem Stern so genau genähert, wie es für die Parker-Sonnensonde vorhergesagt wurde.
Das erste Raumschiff der NASA, das nach einer lebenden Person benannt wurde
Die Luft- und Raumfahrtbehörde der NASA hat ihrem Raumschiff verschiedene Namen gegeben, aber keiner von ihnen wurde nach einer noch lebenden Person benannt. Die Parker Solar Probe ist nach dem Astrophysiker Eugene Parker benannt, der 1958 die Existenz des Sonnenwinds vorhersagte.
In den 1950er Jahren entwickelte Parker eine komplexe Theorie darüber, wie Sterne ihre Energie abgeben. Er führte das Konzept des "Sonnenwinds" ein, um die kaskadierenden Energieemissionen der Sonne zu beschreiben, und schlug sogar eine Theorie vor, die den Grund für die höhere Temperatur der Sonnenkorona im Vergleich zur Oberfläche des Sterns erklärt. Darüber hinaus betrachtete der Astrophysiker ein Modell der äußeren Atmosphäre der Sonne mit einem konstanten Abfluss von Materie aus der Korona und zeigte, dass die Sonnenwindgeschwindigkeit mit der Entfernung von der Sonne zunimmt und Überschallwerte erreicht. Der Wissenschaftler analysierte auch die Wirkung der expandierenden Korona auf das Magnetfeld in der Nähe der Sonne und stellte fest, dass das Feld aufgrund der Rotation der Sonne spiralförmig sein muss. Seine Schlussfolgerungen über die Geschwindigkeit des Sonnenwinds und die Spiralstruktur des solaren Magnetfelds wurden anschließend mit einem Raumfahrzeug bestätigt. Parker ist jetzt 91 Jahre alt. Trotz seines Alters war der Astrophysiker am 12. August, dem Tag des Starts der Sonde, im Startkomplex anwesend.
sonniger Wind
Die wichtigsten wissenschaftlichen Ziele der Mission konzentrieren sich im Allgemeinen auf die Geheimnisse des Sonnenwinds. In der Krone erzeugte Böen können Geschwindigkeiten von 1,6 Millionen Stundenkilometern erreichen. Wissenschaftler der NASA hoffen herauszufinden, warum die Sonnenkorona so heiß ist und was genau den Sonnenwind beschleunigt. Diese Dinge können nicht herausgefunden werden, ohne die Mechanismen zu finden, die für diese Prozesse in der Nähe der Quelle verantwortlich sind.
Die Sonne ist sehr schwer zu erreichen
Tatsächlich erfordert der Weg zur Sonne 55-mal mehr Energie als der Weg zum Mars. Erstens beträgt die Entfernung von der Erde zu unserem Stern ungefähr 150 Millionen Kilometer. Aber die Entfernung ist hier nicht das einzige Problem. Das Hauptproblem hierbei ist die sogenannte Quergeschwindigkeit, dh die Geschwindigkeit relativ zum gewünschten Bewegungsvektor.
Um das Prinzip der Quergeschwindigkeit zu verstehen, muss man verstehen, wie sich Körper in Umlaufbahnen bewegen. Tatsächlich fallen alle Objekte in der Umlaufbahn der Sonne endlos auf den Stern. Die Quergeschwindigkeit lässt sie jedoch nicht fallen, da sie tatsächlich den Körper überholen, auf den sie fallen. Die Erde bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 108.000 Stundenkilometern um die Sonne. Wenn sich das Raumschiff aus der Erdumlaufbahn verlässt, bewegt es sich im Weltraum vorwärts und fällt auf die Sonne, verfehlt jedoch ständig, da seine Seitengeschwindigkeit erhalten bleibt. Um zum Stern zu gelangen, muss das Gerät einfach fallen.
Um das Problem der Quergeschwindigkeit anzugehen, plant die NASA die Verwendung von Schwerkraftunterstützungsmanövern um die Venus. Sie ermöglichen es, diesen Indikator fast vollständig zu löschen, erhöhen jedoch gleichzeitig die maximale Bewegungsgeschwindigkeit der Parker-Sonnensonde, die in ihrer Spitze bis zu 200 Kilometer pro Sekunde betragen kann.
Gravitationsmanöver um die Venus
Um der Sonne so nahe wie möglich zu kommen, muss die Parker Solar Probe in den nächsten 7 Jahren mehrere Manöver zur Unterstützung der Schwerkraft um die Venus durchführen.
Nach dem ersten Vorbeiflug der Venus tritt die Sonde mit einer Zeitspanne von 150 Tagen (2/3 der Venusperiode) in eine elliptische Umlaufbahn ein und macht 3 Umlaufbahnen, wenn die Venus 2 macht. Nach dem zweiten Vorbeiflug verringert sich die Zeitspanne auf 130 Tage. In weniger als 2 Umlaufbahnen (198 Tage) trifft das Raumschiff zum dritten Mal auf die Venus. Dies verkürzt den Zeitraum auf die Hälfte des Zeitraums der Venus (112,5 Tage). Für die vierte Sitzung beträgt die Frist bereits 102 Tage. Nach 237 Tagen trifft die Sonde zum fünften Mal auf die Venus und die Rotationsperiode wird auf 96 Tage (3/7 der Venus) reduziert. Der Apparat wird in diesem Moment bereits 7 Umdrehungen machen, wenn die Venus nur 3 Umdrehungen machen wird. Das sechste Treffen wird fast zwei Jahre nach dem vorherigen stattfinden und den Zeitraum auf 92 Tage verkürzen (2/5 der Venusianer). Nach weiteren fünf Umdrehungen um die Sonne trifft die Sonde zum siebten und letzten Mal auf die Venus, was den Zeitraum auf 88-89 Tage verkürzt. So können Sie der Sonne noch näher kommen.
Das schnellste Raumschiff in der Geschichte der Menschheit
Dank mehrerer Manöver zur Unterstützung der Schwerkraft um die Venus kann das Raumschiff schließlich Geschwindigkeiten von 692.000 Stundenkilometern erreichen, schneller als jede andere von Menschen gebaute Raumsonde.
Zu diesem Zeitpunkt ist das schnellste Raumschiff die Sonde "Juno", mit der Jupiter untersucht werden soll. Die aktuelle Geschwindigkeit beträgt etwa 266.000 Kilometer pro Stunde. Die Geschwindigkeit des Raumfahrzeugs Voyager 1, das Ende der 1970er Jahre zur Eroberung des interstellaren Weltraums gestartet wurde und 35 Jahre später das Sonnensystem verlässt, beträgt ungefähr 61.000 Stundenkilometer. Die maximale Geschwindigkeit der Parker Solar Probe wird die von Juno mehr als verdoppeln und die von Voyager 1 um das 11-fache.
Hitzeschild
Der Hitzeschild der Sonde ist genauso beeindruckend wie ihre Höchstgeschwindigkeit. Die Größe des Sonnenschutzes an der Vorderseite des Geräts beträgt 2,4 Meter im Durchmesser. Es ist so konzipiert, dass es extreme Wärme von den wissenschaftlichen Geräten der Sonde reflektiert. Der Bildschirm ist 11,5 Zentimeter dick. Es besteht aus Carbon-Verbundschaum zwischen zwei Carbonplatten. Die der Sonne zugewandte Frontplatte ist mit einer speziellen weißen Keramikfarbe bedeckt, die die Wärme so effizient wie möglich reflektiert. Die verwendeten Materialien machten den Schild ziemlich leicht. Sein Gewicht beträgt nur 73 Kilogramm.
Im Weltraum kann die Temperatur Tausende von Grad betragen, aber ein bestimmtes Objekt erwärmt sich nicht, da die Temperatur durch die Geschwindigkeit der Partikel bestimmt wird, während die Wärme durch die Gesamtenergiemenge gemessen wird, die sie tragen. Partikel können sich schnell bewegen (hohe Temperatur), aber wenn es nur wenige gibt, gibt es wenig Energie (wenig Wärme). Es gibt nur wenige Partikel im Raum, so dass nur wenige von ihnen Energie auf die Vorrichtung übertragen können.
Das autonomeste Raumschiff
Eine Erklärung für die Wirksamkeit des Hitzeschilds liegt in der sehr „intelligenten“Software, die das Raumschiff steuert. Wenn sich die Sonde in der Nähe der Sonne befindet, wird die Verbindung zwischen ihr und der Erde alle 8 Minuten einseitig unterbrochen. Während dieser Zeit kann die Sonde die erforderlichen Einstellungen in nur 10 Sekunden unabhängig vornehmen.
Die Entwickler der Sonde haben in ihre Software absolut alle möglichen Szenarien für die Entwicklung von Ereignissen eingeführt, die sie sich vorstellen können, sodass das Gerät den Neigungs- und Drehwinkel des Schutzschirms bei Bedarf unabhängig voneinander ändern kann.
Nicola Fox, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter des Parker Solar Probe Project, nennt das Fahrzeug "das autonomeste Raumschiff, das jemals von Menschen hergestellt wurde".
Einzigartige Ladung
Im März dieses Jahres lud die NASA die Öffentlichkeit ein, an einer Aktion teilzunehmen, bei der die Namen von Hunderttausenden von Teilnehmern auf eine Gedenktafel gesetzt und zusammen mit einer Sonde an die Sonne geschickt werden. Einer der Teilnehmer war William Shatner, der Schauspieler, der Captain Kirk im epischen Star Trek spielte. Insgesamt haben mehr als 1,1 Millionen Menschen Anfragen an die NASA gesendet, ihren Namen auf das Typenschild zu setzen.
„Dies ist vielleicht eine der ehrgeizigsten und extremsten Geheimdienstmissionen in der Geschichte der Menschheit. Darüber hinaus wird das Raumschiff so viele Namen von Personen tragen, wie sie die Mission unterstützen “, sagte die Programmforscherin Nicola Fox.
Nikolay Khizhnyak
