Från bön och offer till solbad, människor har dyrkat solen sedan urminnes tider. Och det är inte konstigt. På cirka 150 m km bort, den är tillräckligt nära för att ge ljus, värme och energi för att upprätthålla hela mänskligheten. Men trots att vår moderstjärna har studerats mycket med moderna teleskop – både hemifrån och i rymden – finns det mycket vi inte vet om den.

Det är därför NASA nyligen tillkännagav planer på att lansera en revolutionerande sond, kommer att lyftas 2018, som bokstavligen kommer att beröra det. Ursprungligen kallad Solar Probe Plus-uppdraget, rymdfarkosten har nu döpts om till Parker Solar Probe. Detta för att hedra fysikern Eugene Parker som utförde ett viktigt arbete på solvinden – en ström av laddade partiklar från solen.

Det har varit många uppdrag för att undersöka solen. 1976, rymdfarkosten Helios 2 kom så nära som 43 m km från solens atmosfär. Men Parker-sonden på 1,5 miljarder dollar kommer att resa till bara 6m km över solytan – ungefär nio gånger närmare än något rymdskepp någonsin har gått förut. Detta kommer att öppna en ny era av förståelse som, för första gången, sensorer kommer att kunna upptäcka och analysera fenomen när de uppstår i solen.

Även om uppdragets marschhöjd kan låta som ett säkert avstånd på miljontals kilometer, solens enorma energi kommer obevekligt att bombardera nyttolasten med värme. En 11,5 cm tjock kolkomposithölje, liknande vad moderna Formel 1-racerbilar använder i sina högpresterande bromssystem, kommer att skydda den känsliga utrustningen. Detta kommer att vara avgörande eftersom temperaturen kommer att stiga över 1, 400°C.

Vid dessa extrema temperaturer, solpanelerna som driver rymdfarkosten kommer att dras tillbaka. Denna manöver gör att instrumenten och kraftkällorna kan förbli nära rumstemperatur i skuggan av kolkompositskölden. Lika bra, eftersom rymdfarkosten kommer att uppleva strålning 475 gånger mer intensiv än jordens omloppsbana.

Eventuella fel i de planerade rymdfarkostbanorna kan leda till att sonden sjunker djupare ner i solens atmosfär, som är flera miljoner grader varmt. Detta kan i slutändan förstöra rymdfarkosten.

Solvetenskap

Så vad kan vi lära oss av detta riskabla uppdrag? Den dynamiska aktivitet som orsakas av överladdade partiklar och strålning som släpps från solen - möter jorden när de passerar genom det inre solsystemet - kallas rymdväder. Konsekvenserna av rymdväder kan bli katastrofala, inklusive förlust av satellitkommunikation, förändringar i rymdfarkosternas banor runt jorden och skadliga överspänningar i hela globala kraftnät. Viktigast är risken för astronauter som utsätts för den kraftfulla joniserande strålningen.

Den förödande kostnaden för sådana häftiga elektromagnetiska stormar har uppskattats till 2 biljoner dollar, vilket resulterar i att rymdväder formellt listas i Storbritanniens National Risk Registry.

Den nya solsonden kommer att revolutionera vår förståelse av vilka förhållanden som är nödvändiga i solens atmosfär för att generera svåra rymdväder genom att göra direkta mätningar av magnetfälten, plasmadensiteter och atmosfärstemperaturer för första gången. På liknande sätt som hur ett elastiskt band kan knäppas efter överdriven stretching, man tror att den ständiga vridningen och vridningen av magnetfältslinjerna som genomsyrar solatmosfären kan ge upphov till partikelacceleration och strålningsbombardement. När magnetfälten bryts, vi kan uppleva hårt rymdväder.

Tyvärr, vi har för närvarande ingen direkt metod för att ta prover från solens magnetfält. Forskare försöker avslöja nya tekniker som tillåter vändningarna, styrkor och riktningar för solens kraftfulla fält som ska bestämmas, men än så länge kan de inte ge en tillräckligt korrekt förståelse. Det är här Parker-sonden kommer att ge en ny tidsålder av förståelse, eftersom den kommer att kunna ta prov på solens kraftfulla magnetfält medan den är där.

Dygnet runt-observationer och direkta mätningar av de atmosfäriska förhållandena som är ansvariga för ökade nivåer av rymdväder är avgörande för att ge avgörande varning om överhängande solhot. En instrumentsvit ombord på sonden, FIELDS-sviten, kommer att tillhandahålla sådan oöverträffad information. Forskare kan sedan mata in detta i intensiva datormodeller, i slutändan ger utrymme, flyg, kraft- och telemyndigheter ska varnas när potentiellt förödande rymdväder är nära förestående.

Självklart, Att förstå rymdvädrets ursprung har också konsekvenser för andra viktiga områden inom astrofysisk forskning. Det kommer att tillåta rymdorganisationer att bättre skydda astronauter under framtida bemannade uppdrag till Mars, där den tunnare Marsatmosfären ger lite skydd mot inkommande solstrålning.

Också, genom att kunna modellera effekterna av den strömmande solvinden, framtida rymdfarkoster kommer att effektivt kunna använda solsegel för att hjälpa dem att nå längre in i solsystemets djup, kanske så småningom öppnar upp möjligheten till verkligt interstellära resor.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.