Att mäta ett magnetfält är inte så svårt om du är inne i det. Mäta ett magnetfält på distans – oavsett om det är från andra sidan ett rum, över ett land, eller 93 miljoner mil bort — är en helt annan historia. Men det är precis vad ett team av NASA-forskare och internationella medarbetare vill göra med CLASP2.1-uppdraget:mäta magnetfältet i en kritisk del av solens atmosfär som kallas kromosfären.

CLASP2.1, förkortning för Chromospheric Layer Spectropolarimeter 2.1, kommer att göra dessa mätningar från en NASA-sondraket. Sondraketer är små raketer som bär instrument ut i rymden i fem till tio minuter innan de faller tillbaka till jorden. Uppskjutningsfönstret för CLASP2.1-sonande raketuppdraget öppnar klockan 11:30 MT den 5 oktober, 2021, vid White Sands Missile Range i New Mexico.

Den kommande flygningen blir CLASP-instrumentets tredje resa till rymden. Det nuvarande arbetet bygger på tidigare flygningar för att hjälpa forskare att bättre förstå magnetfältet i solens kromosfär, så uppkallad för sitt klarröda utseende under totala solförmörkelser.

Magnetism driver mycket av solens aktivitet, såsom solflammor. Enligt David McKenzie, CLASP2.1 huvudutredare och astrofysiker vid NASA:s Marshall Space Flight Center i Huntsville, Alabama, magnetism är det som gör astrofysik intressant. "Det är särskilt sant inom solfysik, " han sa.

Flaskor och annan aktivitet på solens yta kan påverka människor både på jorden och i rymden. Även om skadlig strålning från en flamma inte kan passera genom jordens atmosfär för att fysiskt påverka människor på marken, dessa strålningsskurar kan störa radio- och GPS-signaler, och andra effekter av solaktivitet kan i förtid skada metaller i saker som oljeledningar och kärnkraftverk. Extremt intensiv solaktivitet kan till och med orsaka strömavbrott. De enorma stråldoserna som följer med solflammor utgör också ett hot mot astronauter utanför skyddet av jordens magnetfält.

"Genom att förstå magnetfältet i solen, vi kan lära oss att förutsäga när dessa händelser kommer att hända, " sa McKenzie. En dag, informationen kan hjälpa forskare att varna energiföretag för högriskhändelser eller berätta för astronauter när det är säkert att göra en rymdpromenad.

Men just nu, vi vet inte mycket om magnetfältet i kromosfären, det nedre lagret av solens atmosfär där magnetiska krafter ger upphov till solutbrott. Det beror till stor del på att det är så svårt att mäta.

Gå in i CLASP och dess efterföljande uppdrag, CLASP2 och CLASP2.1. Eftersom forskare inte kan mäta magnetfältet direkt, CLASP designades för att mäta effekterna av magnetfältet i kromosfären, där superhett solmaterial avger ultraviolett ljus.

Det solskådande CLASP-teleskopet matar ultraviolett ljus till en spektrograf, ett instrument som separerar ljus i dess komponentvåglängder. Varje våglängd visas som ett "skåra" i ljusspektrumet – forskare kallar dem spektrallinjer. I närvaro av ett magnetfält, dessa rader delar sig ibland. (Detta fenomen, känd som Zeeman-effekten, är uppkallad efter den holländska fysikern Pieter Zeeman, som först observerade den 1896. Zeeman vann ett Nobelpris för upptäckten, som är grundläggande för astrofysik.)

Denna uppdelning av spektrallinjer polariserar också ljuset, så att individuella ljusvågor tenderar att svänga i en viss riktning, eller till och med i en cirkulär (medurs eller moturs) rörelse. Utrustad med ett specialiserat filter – i huvudsak en mer exakt version av polariserade solglasögon – kommer CLASP2.1 att mäta denna polarisation. Med denna information, forskarna kan avgöra exakt hur mycket kromosfärens magnetfält har delat spektrallinjerna.

"Mängden av splittringen beror på styrkan på magnetfältet, " sa McKenzie. "Så, om du kan mäta mängden klyvning, då har du en fjärrmätning av hur starkt magnetfältet är."

CLASP2.1, som använder samma instrument som tidigare CLASP-uppdrag, har samma inställning som CLASP2 men kommer att testa en ny funktion. Istället för att bara mäta en bit av solen, den kommer att titta på 12 till 15 lika stora slivers under sina sex minuter i rymden. (McKenzie säger att det skulle krävas många hundra av dessa segment för att sträcka sig över solen). Varje sliver avslöjar en ögonblicksbild av den delen av solens ständigt föränderliga magnetfält. Ju fler skivor de kan täcka, ju bredare en sträng av magnetfältet kan forskarna visualisera.

McKenzie hoppas på att så småningom kunna sätta instrumentet på en friflygande satellit där det kan ta kontinuerliga mätningar av solen. Innan en del av vetenskaplig utrustning får en plats ombord på en satellit, fastän, forskarna som arbetar med det måste visa att det fungerar. Ljudande raketuppdrag som det här låter McKenzie och resten av teamet testa och förfina sin utrustning. "Det är teknikutveckling, det är proof of concept, vi reder ut några av buggarna, " sa han. Och, i processen, teamet producerar ögonblicksbilder av kromosfärens magnetfält.