Efter Solar Orbiter, ESA:s nästa uppdrag att observera solen kommer inte att vara en rymdfarkost utan två:de dubbla satelliterna som utgör Proba-3 kommer att flyga i formation för att kasta en konstgjord solförmörkelse, öppnar upp den klaraste utsikten hittills av solens svaga atmosfär – undersöker mysterierna med dess miljoner graders värme och magnetiska utbrott.

Målet är att lanseras i mitten av 2022, Proba-3 består av två små meterskaliga satelliter som ska placeras tillsammans i jordens omloppsbana. De kommer att ställa upp för att kasta en exakt skugga över rymden för att blockera solskivan i sex timmar åt gången under varje 20 timmars omloppsbana, ge forskarna en hållbar bild av solens omedelbara närhet.

Precisionsformationsflygning

"För att uppnå detta måste satellitparet uppnå en oöverträffad precision i flygkontroll, " förklarar systemchefen Damien Galano för Proba-3. "De måste riktas in längs ett medelavstånd på 144 m från varandra, bibehålls med en noggrannhet på några millimeter. Genom att uppnå sådana precisionsflygningstekniker, i framtiden skulle flera små satelliter kunna utföra motsvarande uppgifter som enskilda gigantiska rymdfarkoster."

Proba-3:s fokus kommer att vara solens svaga atmosfär, eller corona, som sträcker sig miljontals kilometer från solytan och är källan till solvinden och koronala massutkastningar – enorma magnetiska utbrott som kan påverka rymdvädret hela vägen till själva jorden.

Koronan är också grunden för ett mångårigt vetenskapligt mysterium:medan solens yta är jämförelsevis svala 6000 °C, koronan stiger till en fräsande miljon grader eller mer – i uppenbar trots mot termodynamikens lagar.

Men solens bländande ansikte döljer vanligtvis de svaga, trasig corona, som en flammande brasa bredvid en eldfluga.

Avslöjar solkoronan

"Ända tills nu, det bästa sättet att se koronan är kort under en solförmörkelse på jorden, eller med hjälp av ett "coronagraph"-instrument som innehåller en eller flera blockerande - eller "ockulterande" - skivor för att utplåna solens skiva, " säger solforskaren Andrei Zhukov från Royal Observatory of Belgium (ROB).

Han är huvudutredare för Proba-3:s huvudteleskop ASPIICS (Association of Spacecraft for Polarimetric and Imaging Investigation of the Corona of the sun), samtidigt som ROB:s projektforskare för Solar Orbiters Extreme Ultraviolet Imager (EUI).

"Men solljus böjer sig fortfarande runt sådana blockerande skivor - kända som "diffraktion" - vilket kan leda till en hög nivå av ströljus i ett instrument, försämra den resulterande bilden, " tillägger Andrei.

"Tanken bakom Proba-3 är att femfaldiga det ströljuset och samtidigt observera mycket nära solens kant, genom att flyga den externa blockeringsskivan långt bort från resten av teleskopet, ombord på en separat satellit.

"Jag ser fram emot tiden då Proba-3 fungerar tillsammans med andra solskådningsuppdrag. Medan Solar Orbiters EUI observerar förändringar på solytan i extrem ultraviolett ljus, Proba-3 kommer tydligt att visa associerade egenskaper inom den inre koronan i synligt ljus, avslöjar interaktioner mellan solen och dess omgivning."

Uppdrag tar form

Uppdraget har klarat sin "kritiska designgranskning, " som leder till tillverkning och testning av satellithårdvara.

"Prototypen av den externa ockultskivan med en diameter på 1,4 m har genomgått testning, " förklarar Delphine Jollet, plattformssystemingenjör.

"Dess kant, tillverkad av temperaturbeständig kolfiberförstärkt polymer (CFRP), måste uppfylla mycket stränga krav för att exakt hålla sin torusform, designad för att minimera strökljuset som rinner över dess kanter in i ASPIICS. Skickligt utförande är viktigt för att förbereda CFRP-layouten för gjutning."

"En sekundär intern ockultskiva är monterad i instrumentet, denna bara 3,5 mm i diameter, men med liknande stränga dimensionsstandarder, " konstaterar Proba-3 nyttolastingenjör Jorg Versluys.

"Denna interna ockulter är en del av kvalificeringsmodellen för ASPIICS-instrumentet som testas i simulerade rymdförhållanden."