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PARKER SOLAR PROBE
Riepilogo

Il Parker Solar Probe sorvolerà nel raggio di 4 milioni di miglia la superficie del Sole affrontando il calore e le radiazioni come nessun veicolo spaziale prima di esso. Lanciato nel 2018, fornirà nuovi dati sull'attività solare e darà contributi fondamentali alla nostra capacità di prevedere eventi meteorologici importanti che incidono sulla vita sulla Terra.
Per svelare i misteri della corona solare, ma anche per proteggere una società sempre più dipendente dalla tecnologia dalle minacce del tempo metereologico spaziale, invieremo la sonda Parker vicina al Sole.
Nel 2017 la missione è stata ribattezzata Eugene Parker, il Professore Emerito di S. Chandrasekhar Distinguished Service, Dipartimento di Astronomia e Astrofisica presso l'Università di Chicago. Negli anni '50 Parker elaborò una serie di concetti su come le stelle, incluso il nostro Sole, emanino energia. Definì questa cascata di energia il "vento solare", e descrisse l'intero complesso sistema di plasmi, campi magnetici e particelle energetiche che costituiscono questo fenomeno. Parker teorizzò anche una spiegazione del surriscaldamento dell'atmosfera solare, ovvero la corona, che è - contrariamente a quanto previsto dalle leggi della fisica - più calda della superficie del Sole stesso.
Questa è anche la prima missione della NASA ad essere stata nominata a riferimento di una persona ancora in vita.

Perchè il Sole?

Viviamo nell'atmosfera del sole! Questa missione fornirà informazioni importantissime nella connessione tra Sole e Terra. I dati saranno fondamentali per comprendere e, forse, prevedere previsioni meteorologiche spaziali.
Dobbiamo andare così vicini perché:

- la corona è instabile, produce il vento solare, i brillamenti e le espulsioni di massa coronale - abbiamo bisogno di studiarla alla fonte!
- milioni di tonnellate di materiale altamente magnetizzato possono esplodere dal Sole a velocità di diversi milioni di miglia all'ora, sufficientemente veloci da arrivare da Washington a Los Angeles in pochi secondi!

Perché la corona è più calda della superficie? Perché c'è un vento solare?

Possiamo solo rispondere a queste domande avvicinandoci alla nostra stella. Nelle due viste dell'atmosfera del Sole il concetto di "Sonda solare" risale a "Simpson's Committee" del Space Science Board (National Academy of Sciences, 24 ottobre 1958). La necessità di una straordinaria conoscenza del Sole da osservazioni a distanza, teoria e modellazione per rispondere alle domande: Perché la corona solare è molto più calda della fotosfera? Come viene accelerato il vento solare? Le risposte a queste domande sono state di massima priorità in più roadmap e sondaggi degli ultimi decenni.

Perché la corona è più calda della superficie? Perché c'è un vento solare?

La fisica della corona e l'eliosfera interna collegano l'attività del Sole all'ambiente e l'infrastruttura tecnologica della Terra:

- nel guidare la fisica fondamentale dell'eliosfera, dell'aurora e della magnetosfera della Terra e di altri pianeti
- per aiutarci a migliorare le comunicazioni via satellite, i problemi della rete elettrica, l'erosione dei gasdotti, l'esposizione alle radiazioni sui voli delle compagnie aeree, la sicurezza degli astronauti

Fino a quando non potremo spiegare cosa sta accadendo vicino al Sole non saremo in grado di prevedere con precisione gli effetti atmosferici che possono causare il caos sulla Terra.

Il viaggio verso il sole

Il Parker Solar Probe utilizzerà sette sorvoli di Venere per quasi sette anni così da ridurre gradualmente l'orbita attorno al Sole, avvicinandosi sino a 6,16 milioni di chilometri, ben all'interno dell'orbita di Mercurio e circa sette volte più vicino di qualsiasi veicolo spaziale sia mai passato prima.
E' una vera e propria missione di esplorazione: il veicolo spaziale si avvicinerà abbastanza al Sole da guardare il vento solare accelerare da velocità subsonica a supersonica, e volerà attraverso il luogo di nascita delle particelle solari ad alta energia. Tuttavia, come in ogni grande missione di scoperta, è probabile che Parker Solar Probe generi più domande rispetto a quante ne possa rispondere.

Specifiche Tecniche

La sonda svolgerà le sue indagini scientifiche in una regione pericolosa di calore intenso e radiazione solare. Il veicolo spaziale volerà abbastanza vicino al Sole per vedere il vento solare accelerare da subsonico a supersonico, e volerà attraverso il luogo di nascita delle particelle solari ad energia più elevata.
Per eseguire queste indagini senza precedenti, il veicolo spaziale e gli strumenti saranno protetti dal calore del Sole da uno schermo di carbonio composito di 11,43 cm che dovrà resistere a temperature esterne alla navicella vicine ai 1.377 gradi Celsius.

FIELDS

Ispettore delle forze invisibili, la suite di strumenti FIELDS cattura la scala e la forma dei campi elettrici e magnetici nell'atmosfera del Sole. FIELDS misura le onde e le turbolenze nell'eliosfera interna con un'alta risoluzione temporale per comprendere i campi associati a onde, shock e riconnessione magnetica, un processo attraverso il quale le linee di campo magnetico si allineano in modo esplosivo.
FIELDS misura il campo elettrico attorno all'astronave con cinque antenne, quattro delle quali si protendono oltre lo scudo termico della sonda e verso la luce del sole, dove provano temperature di 2.500 gradi Fahrenheit. Le antenne lunghe 2 metri sono fatte di una lega di niobio, che può resistere a temperature estreme. CAMPI misura i campi elettrici su un'ampia gamma di frequenze sia direttamente in sito che da remoto. Operando in due modalità, le quattro antenne illuminate dal Sole misurano le proprietà del vento solare veloce e lento - il flusso di particelle solari che fuoriesce costantemente dal Sole. La quinta antenna, che sporge perpendicolarmente alle altre all'ombra dello scudo termico, aiuta a realizzare un'immagine tridimensionale del campo elettrico a frequenze più alte.
Un trio di magnetometri, ciascuno delle dimensioni di un pugno, aiuta i CAMPI a valutare il campo magnetico. Un magnetometro a bobina di ricerca, o SCM, misura come il campo magnetico cambia nel tempo. Poiché la modifica dei campi magnetici induce una tensione nella bobina, è possibile tenere traccia di come cambia il campo magnetico misurando tale tensione. Due magnetometri fluxgate identici, MAGi e MAGo, misurano il campo magnetico coronale su larga scala. I magnetometri fluxgate sono specializzati per misurare il campo magnetico più lontano dal Sole dove varia ad una velocità inferiore, mentre il magnetometro della bobina di ricerca è necessario più vicino al Sole dove il campo cambia rapidamente, in quanto può campionare il campo magnetico ad una velocità di due milioni di volte al secondo. FIELDS è stato progettato, costruito ed è gestito da un team guidato dal Laboratorio di Scienze Spaziali dell'Università della California, Berkeley (investigatore principale Stuart D. Bale).

WISPR

La Wide-Field Imager per Parker Solar Probe è l'unico strumento di imaging a bordo del veicolo spaziale. WISPR osserva la struttura su larga scala della corona e del vento solare prima che la navicella voli attraverso di essa. Delle dimensioni di una scatola da scarpe, WISPR scatta immagini da lontano di strutture come eiezioni di massa coronale, o CME, getti e altri brillamenti. Queste strutture fuoriescono dal Sole e oltrepassano la sonda spaziale dove gli strumenti effettuano le misurazioni. WISPR aiuta a collegare ciò che accade nella struttura coronale su larga scala alle misure fisiche in dettaglio che vengono catturate direttamente nell'ambiente vicino al Sole.
Per fotografare l'atmosfera solare, WISPR usa lo scudo termico per bloccare la maggior parte della luce solare, che altrimenti oscurerebbe la corona molto più debole. I deflettori e gli occultatori appositamente progettati riflettono e assorbono la luce residua che è stata riflessa o diffratta dal bordo dello scudo termico o da altre parti del veicolo spaziale.
WISPR utilizza due telecamere con rivelatori CMOS a sensore di pixel attivi a radiazione. Questi rilevatori vengono utilizzati al posto dei CCD tradizionali perché sono più leggeri e consumano meno energia. Sono anche meno suscettibili agli effetti del danno prodotto da radiazioni da raggi cosmici e altre particelle ad alta energia, che sono una grande preoccupazione vicino al Sole. Gli obiettivi della fotocamera sono costituiti da una BK7 dura, un tipo comune di vetro utilizzato per i telescopi spaziali, che è anche sufficientemente temprato contro gli impatti della polvere.
WISPR è stato progettato e sviluppato dalla Solar and Heliophysics Physics Branch presso il Naval Research Laboratory di Washington, D.C. (ricercatore principale Russell Howard), che svilupperà anche il programma di osservazione.

ISOIS

L'Integrated Science Investigation of the Sun - ISOIS, pronunciato "ee-sis" e che include il simbolo del Sole nel suo acronimo - utilizza due strumenti complementari in un'indagine scientifica combinata per misurare le particelle attraverso un'ampia gamma di energie. Misurando elettroni, protoni e ioni, ISOIS capirà i cicli di vita delle particelle - da dove sono venuti, come sono stati accelerati e come si spostano dal Sole attraverso lo spazio interplanetario. I due strumenti a particelle energetiche su ISOIS sono chiamati EPI-Lo e EPI-Hi (EPI sta per Energetic Particle Instrument).

EPI-Lo misura gli spettri di elettroni e ioni e identifica carbonio, ossigeno, neon, magnesio, silicio, ferro e due isotopi di elio, He-3 e He-4. La distinzione tra isotopi di elio aiuterà a determinare quale dei diversi meccanismi teorizzati ha causato l'accelerazione delle particelle. Lo strumento ha un design unico - molto simile a un riccio di mare - con un corpo ottagonale a cupola che supporta 80 mirini, ciascuno delle dimensioni di un centesimo. Mirini multipli offrono un ampio campo visivo per osservare le particelle a bassa energia. Uno ione che penetra nell'EPI-Lo attraverso uno dei viewfinders passa per la prima volta attraverso due fogli di alluminio di carbonio-poliimmide e quindi incontra un rivelatore a stato solido. All'impatto, i fogli producono elettroni, che sono misurati da una piastra a microcanali. Utilizzando la quantità di energia lasciata dall'impatto degli ioni sul rivelatore e il tempo impiegato dagli ioni per passare attraverso il sensore, identifica le specie delle particelle.
EPI-Hi utilizza tre sensori di particelle composte da strati sovrapposti di rivelatori per misurare particelle con energie superiori a quelle misurate da EPI-Lo. I pochi strati anteriori sono composti da rilevatori di silicio ultrasottili composti da segmenti geometrici, che consentono di determinare la direzione della particella e di ridurre il rumore di fondo. Le particelle cariche vengono identificate misurando la profondità di spostamento nella pila di rivelatori e quanti elettroni estraggono gli atomi in ciascun rivelatore, un processo chiamato ionizzazione. All'approccio più vicino al Sole, EPI-Hi sarà in grado di rilevare fino a 100.000 particelle al secondo.
Usando questi due strumenti insieme, ISOIS indaga su tutte le energie delle particelle energetiche solari e sulle particelle di vento solare ad alta energia che non possono essere rilevate da SWEAP.
ISOIS è guidato dalla Princeton University di Princeton, New Jersey (il principale investigatore David McComas), ed è stato costruito in gran parte presso il Johns Hopkins Applied Physics Laboratory di Laurel, Maryland, e Caltech, a Pasadena, in California, con importanti contributi dal Southwest Research Institute in San Antonio, in Texas, e il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. L'ISʘIS Science Operations Center è operato presso l'Università del New Hampshire a Durham.

SWEAP

Il Solarhas Electron Alphas and Protons, o SWEAP, raccoglie osservazioni utilizzando due strumenti complementari: la Solar Probe Cup, o SPC e gli analizzatori di sonde solari, o SPAN. Gli strumenti contano le particelle più abbondanti nel vento solare - elettroni, protoni ed ioni di elio - e misurano tali proprietà come velocità, densità e temperatura per migliorare la nostra comprensione del vento solare e del plasma coronale.

SPC è ciò che è noto come Coppa di Faraday, un dispositivo metallico in grado di catturare particelle cariche nel vuoto. Sbirciando sullo scudo termico per misurare come gli elettroni e gli ioni si muovono, la coppa è esposta alla luce, al calore e all'energia del sole. La coppa è composta da una serie di griglie altamente trasparenti - una delle quali utilizza alte tensioni variabili per ordinare le particelle - sopra diverse piastre del collettore, che misurano le proprietà delle particelle. La griglia a tensione variabile aiuta anche a risolvere il rumore di fondo, come i raggi cosmici e gli elettroni fotoionizzati, che potrebbero altrimenti influenzare le misurazioni. Le griglie, situate vicino alla parte anteriore dello strumento, possono raggiungere temperature di 3.000 F, che diventano rosse quando lo strumento effettua le misurazioni. Lo strumento utilizza pezzi di zaffiro per isolare elettricamente diversi componenti all'interno della tazza. Quando passa vicino al Sole, l'SPC impiega fino a 146 misurazioni al secondo per determinare con precisione la velocità, la densità e la temperatura del plasma del Sole.

SPAN è composto da due strumenti, SPAN-A e SPAN-B, che hanno ampi campi visivi per consentire loro di vedere le parti dello spazio non osservate dall'SPC. Le particelle che incontrano i rivelatori entrano in un labirinto che invia le particelle attraverso una serie di deflettori e tensioni per ordinare le particelle in base alla loro massa e alla loro carica. Mentre SPAN-A ha due componenti per misurare sia gli elettroni che gli ioni, SPAN-B guarda solo gli elettroni.

SWEAP è stato costruito principalmente allo Smithsonian Astrophysical Observatory di Cambridge, nel Massachusetts, e al Space Sciences Laboratory dell'Università della California, a Berkeley. Le istituzioni gestiscono congiuntamente lo strumento. L'investigatore principale è Justin Kasper dell'Università del Michigan.

Cronologia Missione
12-08-2018 Parker Solar Probe: lancio da Cape Canaveral
03-10-2018 Parker Solar Probe: Sorvolo di Venere #1
05-11-2018 Parker Solar Probe: Perielio #1
04-04-2019 Parker Solar Probe: Perielio #2
01-09-2019 Parker Solar Probe: Perielio #3
26-12-2019 Parker Solar Probe: Sorvolo di Venere #2
19-01-2020 Parker Solar Probe: Perielio #4
07-06-2020 Parker Solar Probe: Perielio #5
11-07-2020 Parker Solar Probe: Sorvolo di Venere #3
27-09-2020 Parker Solar Probe: Perielio #6
17-01-2021 Parker Solar Probe: Perielio #7
20-02-2021 Parker Solar Probe: Sorvolo di Venere #4
29-04-2021 Parker Solar Probe: Perielio #8
09-08-2021 Parker Solar Probe: Perielio #9
16-10-2021 Parker Solar Probe: Sorvolo di Venere #5
21-11-2021 Parker Solar Probe: Perielio #10
25-02-2022 Parker Solar Probe: Perielio #11
01-06-2022 Parker Solar Probe: Perielio #12
06-09-2022 Parker Solar Probe: Perielio #13
11-12-2022 Parker Solar Probe: Perielio #14
17-03-2023 Parker Solar Probe: Perielio #15
22-06-2023 Parker Solar Probe: Perielio #16
21-08-2023 Parker Solar Probe: Sorvolo di Venere #6
27-09-2023 Parker Solar Probe: Perielio #17
29-12-2023 Parker Solar Probe: Perielio #18
30-03-2024 Parker Solar Probe: Perielio #19
30-06-2024 Parker Solar Probe: Perielio #20
30-09-2024 Parker Solar Probe: Perielio #21
06-11-2024 Parker Solar Probe: Sorvolo di Venere #7 (Ultimo)
24-12-2024 Parker Solar Probe: Perielio #22
22-03-2025 Parker Solar Probe: Perielio #23
19-06-2025 Parker Solar Probe: Perielio #24
Oggetti
  • Sole
    Nana Gialla

    La stella madre del Sistema Solare, viene classificata come Nana Gialla di tipo spettrale G2 V.

  • Venere
    Pianeta

    Il pianeta più simile alla Terra per dimensione e massa. Ha un'atmosfera composta principalmente di anidride carbonica che crea un imponente effetto serra rendendolo il pianeta più caldo del Sistema Solare.

Obiettivi

Per svelare i misteri della Corona Solare, ma anche per proteggere una società sempre più dipendente dalla tecnologia dalle minacce del tempo metereologico spaziale, invieremo la sonda solare Parker vicino al sole.

Gli obiettivi scientifici principali per la missione sono il tracciamento del flusso di energia, la comprensione del riscaldamento della corona solare e l'esplorazione di ciò che accelera il vento solare. Il Parker Solar Probe fornirà inoltre un rilevamento statistico della corona esterna.

Nel dettaglio:

- tracciamento del flusso di energia che riscalda e accelera la corona solare e il vento solare.
- determinazione della struttura e la dinamica del plasma e dei campi magnetici alle sorgenti del vento solare.
- esplorazione dei meccanismi che accelerano e trasportano le particelle energetiche.

La sonda solare Parker effettuerà:
- un'indagine statistica della corona esterna
- il 1° perielio (0,16 AU 0r ~ 15 milioni di miglia) 3 mesi dopo il lancio
- l'approccio più vicino inferiore a 10 R (0,04 AU o 4 milioni di miglia)
- un eccellente campionamento di tutti i tipi di vento solare con

  • misurazioni dalla regione in cui avviene tutta l'azione
  • misurazioni di particelle dal plasma di energia più bassa attraverso le particelle più energetiche associate a brillamenti solari
  • misurazione delle onde del plasma che consentono il flusso di energia e quantità di moto
  • l'imaging coronale "dall'interno verso l'esterno" che collega le scale locali a quelle globali fornendo il contesto

Notizie

  • Non ci sono Notizie relative a questa missione.