Tre av rymdfarkosten Solar Orbiters instrument, inklusive Imperials magnetometer, har släppt sina första uppgifter.

Europeiska rymdorganisationens rymdfarkost Solar Orbiter lanserades i februari 2020 på sitt uppdrag att studera till solen och började samla in vetenskapliga data i juni. Nu, tre av dess tio instrument har släppt sin första del av data, avslöjar solens tillstånd i en "tyst" fas.

Solen är känd för att följa en 11-årig cykel av solfläcksaktivitet och är för närvarande nästan helt fri från solfläckar. Detta förväntas förändras under de kommande åren när solfläcksaktiviteten ökar, får solen att bli mer aktiv och ökar risken för ogynnsamma "rymdväder"-händelser, där solen släpper ut enorma mängder material och energi i solflammor och koronala massutkastningar.

Solens aktivitet är nära kopplad till tillståndet för dess magnetfält, och detta mäts med Imperials instrument ombord på Solar Orbiter, magnetometern (MAG). Sedan juni, MAG har registrerat hundratals miljoner "vektorer" – mätningar av riktningen och styrkan hos solens magnetfält.

Solar Orbiter har redan flugit inuti Venus omloppsbana, samla in några av de data som ligger närmast solen hittills, och kommer gradvis att närma sig de kommande åren. Den kretsar för närvarande nära solens ekvator, som i tider av hög aktivitet skulle visa ett mycket skevt magnetfält.

För närvarande, dock, solens magnetiska "ekvator" ligger mycket platt mot den sanna ekvatorn, låter rymdfarkosten observera fält från norra magnetiska halvklotet i veckor i sträck, när bara några grader norr om ekvatorn. Nära tider av hög solaktivitet, när solens magnetiska ekvator är mer skev, det är inte möjligt att se en enda polaritet av magnetfältet så länge.

Solvindsstruktur

MAG har också observerat vågor orsakade av protoner och elektroner som strömmar från solen. Längre ut, nära jorden, dessa partiklar är fördelade mer jämnt i bulksolvinden av laddade partiklar som strömmar från solen, men vid Solar Orbiter finns också "strålar" protoner och elektroner som kommer från solen.

Det verkar vara mycket mer struktur i solvinden närmare solen, och detta visas ytterligare av MAG som bekräftar närvaron av "switchbacks" – dramatiska veck i solvinden som först registrerades av Parker Solar Probe, ett NASA-uppdrag som lanserades 2018.

Solar Orbiter och Parker Solar Probe kommer att arbeta tillsammans under de kommande åren för att jämföra data om samma fenomen på olika avstånd och banor runt solen när den vaknar upp och går in i nästa fas av sin solfläckscykel.

Ett bevis på hårt arbete

Uppgifterna som släpps idag är en del av Solar Orbiters åtagande att släppa data inom tre månader efter det att den anlände till marken – ett snävt schema för alla rymduppdrag, men särskilt utmanande under en pandemi. Professor Tim Horbury, huvudutredaren för MAG från Institutionen för fysik vid Imperial, säger att det faktum att data är klara i tid är ett bevis på det hårda arbetet från ingenjörsteamet på Imperial.

"De har jobbat otroligt hårt under de senaste månaderna. Det har varit en enorm mängd arbete, " sa han. Men det har lönat sig. "Det finns mycket av det som vi släpper som ingen egentligen har tittat på i detalj ännu. Så jag är säker på att det också kommer att finnas en hel extra uppsättning underverk – vi vet bara inte vad de är än. Det finns oerhört mycket för folk att göra, och jag hoppas verkligen att folk kommer att dyka in."

En av de första utmaningarna från teamet var att eliminera de små magnetfältsignaturerna från själva rymdfarkosten. Nästan allt som går på elektrisk kraft på rymdfarkosten skapar ett varierande magnetfält som måste tas bort från data för att få den sanna signalen från solen. Detta inkluderar solpaneler, thrusters, de andra vetenskapliga instrumenten och över 50 separata värmare.

Medan olika delar av rymdfarkosten slogs på, teamet var tvungen att ta data från dem alla för att eliminera deras signal. Men professor Horbury säger att det var värt det:"Detta är bara början, men uppgifterna är redan enormt spännande och mycket rika.

"Solar Orbiter lever upp till sitt löfte. Vi har alltid vetat att det skulle bli ett fantastiskt uppdrag och de tidiga mätningarna visar hur mycket potential det finns för oöverträffade insikter om solen, " han sa.

MAG Instrument Manager Helen O'Brien sa:"MAG har presterat briljant i sju månader nu. Vi testade det här på jorden innan lanseringen, men vi kan inte perfekt återskapa den hårda rymdmiljön, och absolut inte under de långa perioder som MAG nu upplever.

"Så att se de första uppgifterna offentliggöras är underbart, och det här är bara början. I december, rymdfarkosten flyger förbi Venus, och så är vi tillbaka på halva distansen sol-jord i februari nästa år. Vi är så stolta!"