Un loc pe Soare. O misiune spațială istorică

Când un foc de tabără este prea fierbinte, fă un pas înapoi. E un sfat de bun simţ şi care respectă reguli de bază ale fizicii. Dar iată un mister: de ce nu este valabil acest lucru şi în cazul soarelui, a cărui fotosferă (suprafața vizibilă - n.r.) este mai rece decât coroana lui dogoritoare?

Eugene Parker era frământat de acest mister şi de o serie de altele, când a avut o revelaţie: soarele, şi-a dat el seama, emite un flux constant de particule fierbinţi care dau naştere Aurorelor Polare şi uneori prăjesc reţele de energie electrică şi sateliţilor de comunicaţii. Acest „vânt solar“, după cum l-a botezat Parker, nu explica neapărat enigma focului de tabără, dar i-a adus bărbatului de 30 de ani care făcea studii postuniversitare un doctorat şi reputaţia de unul dintre cei mai de seamă astronomi ai tuturor timpurilor.

În acelaşi an în care Parker şi-a publicat lucrarea, în 1958, un grup de oameni de ştiinţă a alcătuit o listă de 14 misiuni spaţiale robotice către diverse destinaţii din sistemul nostru solar. Pe parcursul următorilor 60 de ani, NASA a trimis navete spaţiale către 13 din acele destinaţii – luna, asteroizii şi fiecare dintre planetele cunoscute, de la Mercur la Neptun, şi chiar către planeta pitică Pluto. Aceste misiuni au explorat întregul sistem solar, cu excepţia celui mai mare, mai strălucitor şi, fără îndoială, celui mai misterios obiect din centrul său: soarele.

Dar NASA corectează acum acest lucru. Pe 11 august, o rachetă purtătoare Delta IV a decolat de la Cape Canaveral, din Florida, având în conul frontal o sondă de dimensiunea unui Volkswagen. Un propulsor special în trei faze împinge sonda în afara orbitei pământului şi o trimite spre soare cu viteze care ajung până la 692.000 km/h, trasformând-o în cea mai rapidă navetă spaţială care a decolat vreodată. Misiunea ei de şapte ani: să le ofere oamenilor de ştiinţă cea mai apropiată imagine de până acum a enigmei înflăcărate din inima colţului nostru de univers.

Sonda Solară Parker va zbura cel mai aproape de soare din toată istoria NASA

Scopul misiunii este acela de a-i ajuta pe cercetători să înţeleagă cum funcţionează steaua noastră şi, prin extrapolare, cum funcţionează stelele din colţurile îndepărtate ale galaxiei. „Soarele este un laborator natural pe care nu îl putem reproduce pe pământ“, spune Nicholeen Viall, astrofizician la Centrul de Zbor Spaţial Goddard al NASA. „Putem vedea alte stele şi putem observa lumina pe care o emit, dar nu putem trimite sonde pentru a le măsura“. Dar putem măsura soarele cu Parker.

Căci misiunea, numită Sonda Solară Parker, marchează un alt moment important pentru NASA: este pentru prima oară când agenţia spaţială a botezat o sondă robotică după un om de ştiinţă în viaţă: Eugene Parker,
91 de ani.

O nouă tehnologie

Dar ce a oprit NASA din a trimite până acum o sondă spre soare? Căldura. Pentru a se apropia suficient cât să merite deplasarea până acolo, o navetă spaţială trebuie să poată rezista la temperaturi extreme de peste 1.371 de grade Celsius pe partea cu soarele. Este o temperatură de 400 de ori mai mare decât a trebuit să îndure orice sondă planetară de până acum, suficient pentru a o topi pe oricare dintre ele. Înainte să îşi pună problema de a trimite o sondă către soare, NASA trebuia să fabrice un scut rezistent la căldură care să poată proteja delicatele instrumente – camere de filmat şi fotografiat sau dispozitive de măsurare a câmpurilor electrice şi magnetice – care alcătuiesc interiorul sondei. „A trebuit să aşteptăm 60 de ani pentru ca tehnologia să poată ține pasul cu visele noastre“, a declarat Nicky Fox, cercetătorul care s-a ocupat de proiectul sondei.

Scutul de căldură al Sondei Solare Parker este o minune a ingineriei. Semănând cu un disc zburător de 2,5 metri şi cu o formă ciudată, este compus din două straturi de compozit supraîncălzit şi extrem de durabil de carbon-carbon (similar celui care se foloseşte la crosele de golf şi rachetele de tenis), cu un miez super uşor din spumă de carbon de aproximativ 11 centimetri, din care 97 la sută este aer. Întregul dispozitiv cântăreşte doar aproape 73 de kilograme. „Este o structură foarte durabilă cu o greutate foarte mică“, spune Betsy Congdon, inginerul care a condus proiectul de fabricare a scutului.

O altă provocare a fost dezvoltarea unui sistem care să împiedice celulele solare care alimentează naveta spaţială cu energie să se închidă în contact cu radiaţia intensă a soarelui. NASA a conceput un sistem activ de răcire care circulă aproximativ 4 litri de apă purificată şi sub presiune printr-o serie de camere asemeni unor vene aflate în interiorul panourilor solare. Panourile sunt ataşate unor braţe robotice cu articulaţii care funcţionează asemănător umărului uman, care vor pune aceste panouri la adăpost în spatele scutului atunci când căldura devine prea intensă.

Dar căldura nu era singura problemă: îń spaţiul cosmic poate fi foarte frig, chiar şi în apropierea soarelui. Astfel, echipa a trebuit să adauge o serie de încălzitoare care să împiedice îngheţarea sistemului de răcire atunci când panourile sunt în umbră.

Întrebări urgente

La şase săptămâni după ce îşi începe călătoria, Sonda Solară Parker va trece pe lângă Venus, a doua planetă de la soare (pământul este a treia), iar la şase săptămâni după acest eveniment va lua contact pentru prima dată cu coroana solară, atmosfera fierbinte şi nebuloasă care înconjoară steaua centrală. Naveta va respecta o coregrafie cosmică atent plănuită, făcând 24 de rotaţii în jurul soarelui şi defilând de şapte ori pe lângă Venus.

Gravitaţia lui Venus va încetini deplasarea sondei, funcţionând ca un mecanism de frânare care o va opri să intre cu capul înainte în soare. Îi va imprima o traiectorie uşor spiralată, permiţându-i să alunece în apropierea suprafeţei solare – la peste 6 milioane de kilometri depărtare, de şapte ori mai aproape decât a ajuns orice navetă spaţială – cât de mult timp posibil, trimiţând înapoi date. Când misiunea va lua sfârşit, peste şapte ani, Parker va rămâne fără combustibil şi va arde.

Oamenii de ştiinţă speră că sonda va răspunde la o serie de întrebări urgente.

Una este de ce scuipă uneori soarele cantităţi mari de particule energetice la distanţe de milioane de kilometri în spaţiu, făcând ravagii pe Pământ?

IMPENETRABIL. Inginerul Betsy Congdon a condus echipa care a dezvoltat scutul ușor, rezistent la căldură al sondei. Ea ține în mână o mostră.

Aceste enorme şi imprevizibile emisii solare fac parte din acelaşi proces care generează mult mai benignul vânt solar, dar informaţia nu e de prea mare ajutor; cercetătorii nu înţeleg mare lucru nici despre vântul solar. De ce se înteţeşte vântul după ce părăseşte soarele, în asemenea măsură încât, atunci când ajunge pe Pământ sau alte planete are o viteză mai mare chiar decât a sunetului? Cercetătorii sunt de părere că una dintre explicaţii are de-a face cu puternicele câmpuri magnetice din soare, dar le lipseşte deocamdată înţelegerea detaliată asupra felului în care funcţionează întregul proces.

„Până la urmă, energia care alimentează toate lucrurile, cum ar fi emisiile solare şi vântul solar, provine din câmpul magnetic al soarelui“, spune Viall. „Cumva câmpul magnetic furnizează energie, înmagazinând-o în atmosfera solară şi eliberând-o ulterior“.

Cu ajutorul unui magnetometru aflat la bord, Sonda Solară Parker va măsura câmpul magnetic şi va înregistra date despre cum arată acesta după ce a eliberat energia, furnizând astfel o importantă piesă a puzzle-ului. Strângând astfel de date, sonda va îmbunătăţi abilitatea noastră de a furniza prognoza meteo spațială.

Un alt mister pe care sonda l-ar putea elucida este de ce este coroana solară atât de fierbinte – răspuns pe care Eugene Parker nu l-a putut furniza acum 60 de ani. Chiar şi înainte ca sondele să se aventureze în afara învelişului protector al magnetosferei pământului, fizicienii ştiau că zona care împrejmuieşte soarele este de aproximativ 300 de ori mai fierbinte decât fotosfera stelei. Este o situaţie care pare să încalce legile cunoscute ale naturii, spune Fox, care lucrează la Laboratorul de Fizică Aplicată al Universităţii Johns Hopkins. Dar nimeni nu a înţeles de ce. Una dintre explicaţiile propuse de Parker este că încălzirea coroanei este provocată de mici explozii pe suprafaţa soarelui. Sonda Solară Parker va zbura prin coroană în căutarea unor dovezi care să ateste aceste explozii.

„Sonda Parker este ca un termometru pe care îl punem soarelui“, spune Viall. „Putem face fotografii şi deduce care a fost temperatura, dar există multe nebuloase care provin doar din
studierea fotografiilor“.

Sondei Solare Parker nu îi va lua mult timp să trimită înapoi pe pământ date folositoare. Sonda se va scufunda în coroană la trei luni după lansare, ceea ce înseamnă că primul calup de date este aşteptat la începutul lunii decembrie. Este un răspuns destul de rapid, având în vedere majoritatea misiunilor spaţiale.

Şi ce părere are Edmund Parker, omonimul sondei, despre toate aceste lucruri? „Este entuziasmant că vom putea în sfârşit arunca o privirea asupra unei regiuni a cosmosului care nu a mai fost explorată până acum“, declară el pentru Newsweek. „Ar fi foarte folositoare măsurătorile detaliate a ceea ce se petrece în interiorul vântului solar. Sunt sigur că vor exista şi surprize. Întotdeauna sunt“.