Tidigt på en augustimorgon, himlen nära Cape Canaveral, Florida, kommer att lysa upp med lanseringen av Parker Solar Probe. Inte tidigare än den 6 augusti, 2018, en United Launch Alliance Delta IV Heavy kommer att dundra ut i rymden med den bilstora rymdfarkosten, som kommer att studera solen närmare än något mänskligt skapat föremål någonsin har gjort.

Den 20 juli, 2018, Nicky Fox, Parker Solar Probes projektforskare vid Johns Hopkins University Applied Physics Lab i Laurel, Maryland, och Alex Young, biträdande direktör för vetenskap i Heliophysics Science Division vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, presenterade Parker Solar Probes vetenskapsmål och tekniken bakom dem på en tv-sänd presskonferens från NASA:s Kennedy Space Center i Cape Canaveral, Florida.

"Vi har studerat solen i decennier, och nu ska vi äntligen gå dit handlingen är, sa Young.

Vår sol är mycket mer komplex än vad vi ser. Snarare än den stadiga, oföränderlig skiva verkar det för mänskliga ögon, solen är en dynamisk och magnetiskt aktiv stjärna. Solens atmosfär skickar ständigt magnetiserat material utåt, omsluter vårt solsystem långt bortom Plutos omloppsbana och påverkar varje värld längs vägen. Spolar av magnetisk energi kan brista ut med ljus och partikelstrålning som färdas genom rymden och skapar tillfälliga störningar i vår atmosfär, ibland förvränger radio- och kommunikationssignaler nära jorden. Solaktivitetens inverkan på jorden och andra världar kallas gemensamt för rymdväder, och nyckeln till att förstå dess ursprung ligger i att förstå solen själv.

"Solens energi flödar alltid förbi vår värld, sade Fox. Och även om solvinden är osynlig, vi kan se den omsluta polerna som norrsken, som är vackra – men avslöjar den enorma mängden energi och partiklar som tränger in i vår atmosfär. Vi har inte en stark förståelse för mekanismerna som driver den vinden mot oss, och det är vad vi är på väg ut för att upptäcka."

Det är där Parker Solar Probe kommer in. Rymdfarkosten bär en rad instrument för att studera solen både på distans och på plats, eller direkt. Tillsammans, data från dessa toppmoderna instrument borde hjälpa forskare att svara på tre grundläggande frågor om vår stjärna.

En av dessa frågor är mysteriet med solvindens acceleration, solens ständiga utflöde av material. Även om vi till stor del förstår solvindens ursprung på solen, vi vet att det finns en punkt – som ännu inte har observerats – där solvinden accelereras till överljudshastigheter. Data visar att dessa förändringar sker i corona, en region av solens atmosfär som Parker Solar Probe kommer att flyga direkt genom, och forskare planerar att använda Parker Solar Probes fjärr- och in situ-mätningar för att belysa hur detta händer.

Andra, forskare hoppas kunna lära sig hemligheten bakom koronans enormt höga temperaturer. Solens synliga yta är cirka 10, 000 F—men, av skäl som vi inte helt förstår, koronan är hundratals gånger varmare, spikar upp till flera miljoner grader F. Detta är kontraintuitivt, eftersom solens energi produceras i dess kärna.

"Det är lite som om du gick bort från en lägereld och plötsligt blev mycket varmare, sa Fox.

Till sist, Parker Solar Probes instrument bör avslöja mekanismerna bakom accelerationen av solenergipartiklar, som kan nå hastigheter mer än hälften så snabba som ljusets hastighet när de raketar bort från solen. Sådana partiklar kan störa satellitelektronik, speciellt för satelliter utanför jordens magnetfält.

För att svara på dessa frågor, Parker Solar Probe använder fyra serier av instrument.

FIELDS-sviten, leds av University of California, Berkeley, mäter de elektriska och magnetiska fälten runt rymdfarkosten. FIELDS fångar vågor och turbulens i den inre heliosfären med hög tidsupplösning för att förstå fälten associerade med vågor, stötar och magnetisk återkoppling, en process genom vilken magnetfältslinjer explosivt riktas om.

WISPR-instrumentet, förkortning för Wide-Field Imager för Parker Solar Probe, är det enda bildinstrumentet ombord på rymdfarkosten. WISPR tar bilder från strukturer som koronala massutkastningar, eller CME, strålar och andra utstötningar från solen för att hjälpa till att koppla vad som händer i den storskaliga koronala strukturen till de detaljerade fysiska mätningarna som fångas direkt i miljön nära solen. WISPR leds av Naval Research Laboratory i Washington, D.C.

Ytterligare en svit, kallas SWEAP (förkortning för Solar Wind Electrons Alphas and Protons Investigation), använder två kompletterande instrument för att samla in data. SWEAP-sviten av instrument räknar de vanligaste partiklarna i solvinden – elektroner, protoner och heliumjoner – och mäter sådana egenskaper som hastighet, densitet, och temperatur för att förbättra vår förståelse av solvinden och koronala plasma. SWEAP leds av University of Michigan, University of California, Berkeley, och Smithsonian Astrophysical Observatory i Cambridge, Massachusetts.

Till sist, IS?IS-sviten – en förkortning för Integrated Science Investigation of the Sun, och inklusive ?, symbolen för solen, i sin akronym – mäter partiklar över ett brett spektrum av energier. Genom att mäta elektroner, protoner och joner, IS?IS kommer att förstå partiklarnas livscykler – varifrån de kom, hur de blev accelererade och hur de rör sig ut från solen genom det interplanetära rymden. IS?IS leds av Princeton University i New Jersey.

Parker Solar Probe är ett uppdrag som håller på att vara ungefär sextio år på gång. Med rymdålderns gryning, mänskligheten introducerades till hela dimensionen av solens kraftfulla inflytande över solsystemet. 1958, fysikern Eugene Parker publicerade en banbrytande vetenskaplig artikel som teoretiserade förekomsten av solvinden. Uppdraget är nu uppkallat efter honom, och det är det första NASA-uppdraget som är uppkallat efter en levande person.

Bara under de senaste decennierna har tekniken kommit tillräckligt långt för att göra Parker Solar Probe till verklighet. Nyckeln till rymdfarkostens vågade resa är tre huvudsakliga genombrott:den banbrytande värmeskölden, solpanelens kylsystem, och det avancerade felhanteringssystemet.

"Thermal Protection System (värmeskölden) är en av rymdfarkostens uppdragsmöjliggörande teknologier, sade Andy Driesman, Parker Solar Probe projektledare vid Johns Hopkins Applied Physics Lab. "Det gör att rymdfarkosten kan fungera vid ungefär rumstemperatur."

Andra kritiska innovationer är solpanelens kylsystem och inbyggda felhanteringssystem. Solpanelens kylsystem tillåter solpanelerna att producera kraft under den intensiva termiska belastningen från solen och felhanteringssystemet skyddar rymdfarkosten under de långa tidsperioder då rymdfarkosten inte kan kommunicera med jorden.

Med hjälp av data från sju solsensorer placerade runt kanterna på skuggan som kastas av värmeskölden, Parker Solar Probes felhanteringssystem skyddar rymdfarkosten under långa tidsperioder när den inte kan kommunicera med jorden. Om det upptäcker ett problem, Parker Solar Probe kommer att själv korrigera sin kurs och peka för att säkerställa att dess vetenskapliga instrument förblir svala och fungerande under de långa perioder då rymdfarkosten inte är i kontakt med jorden.

Parker Solar Probes värmesköld – kallat termiskt skyddssystem, eller TPS – är en smörgås av kol-kolkomposit som omger nästan fyra och en halv tum kolskum, vilket är cirka 97 % luft. Även om den är nästan åtta fot i diameter, TPS tillför bara cirka 160 pund till Parker Solar Probes massa på grund av dess lätta material.

Även om Delta IV Heavy är en av världens mest kraftfulla raketer, Parker Solar Probe är relativt liten, ungefär lika stor som en liten bil. Men vad Parker Solar Probe behöver är energi – att ta sig till solen tar mycket energi vid lanseringen för att nå sin bana runt solen. Det beror på att alla föremål som sänds upp från jorden börjar färdas runt solen med samma hastighet som jorden - cirka 18,5 miles per sekund - så ett objekt måste färdas otroligt snabbt för att motverka det momentumet, Byt riktning, och gå nära solen.

Tidpunkten för Parker Solar Probes lansering – mellan cirka 4 och 06:00 EDT, och inom en period som varade cirka två veckor – valdes mycket exakt för att skicka Parker Solar Probe mot sin första, avgörande mål för att uppnå en sådan omloppsbana:Venus.

"Startenergin för att nå solen är 55 gånger den som krävs för att komma till Mars, och två gånger som behövdes för att komma till Pluto, " sa Yanping Guo från Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, som utformade uppdragsbanan. "Under sommaren, Jorden och de andra planeterna i vårt solsystem är i den mest gynnsamma inriktningen för att vi ska kunna komma nära solen."

Rymdfarkosten kommer att utföra en gravitationshjälp för att kasta en del av sin hastighet in i Venus brunn av orbital energi, drar Parker Solar Probe in i en bana som — redan, vid sin första passage — bär den närmare solytan än något rymdskepp någonsin har gått, väl inom corona. Parker Solar Probe kommer att utföra liknande manövrar sex gånger till under sitt sjuåriga uppdrag, assisterar rymdfarkosten till den slutliga sekvensen av banor som passerar drygt 3,8 miljoner miles från fotosfären.

"Genom att studera vår stjärna, vi kan inte bara lära oss mer om solen, sa Thomas Zurbuchen, biträdande administratör för Science Mission Directorate vid NASA HQ. "Vi kan också lära oss mer om alla andra stjärnor i galaxen, universum och till och med livets början."