Den 11 augusti, NASA planerar att skjuta upp jordens första rymdfarkost som vågar sig in i Venus och Merkurius banor för att vidröra själva kanten av solens eldiga korona.

Utrustad med instrument designade och byggda vid University of California, Berkeley, Parker Solar Probe kommer att uppnå ett mål som rymdforskare har drömt om i årtionden:att komma tillräckligt nära solen för att lära sig hur den turbulenta ytan vi ser från jorden dumpar sin energi i koronan och värmer den till nästan 2 miljoner grader Fahrenheit, skapar solvinden som ständigt bombarderar vår planet.

"Detta är ett stycke heliofysikvetenskap som vi alla verkligen velat ha länge, sedan 1950-talet, sa Stuart Bale, en UC Berkeley professor i fysik, tidigare chef för campus Space Sciences Laboratory och en av fyra huvudutredare för instrumenten ombord på uppdraget. "För mig personligen, Jag har arbetat med sonden sedan den godkändes 2010, men jag ägnade verkligen en stor del av min karriär åt att förbereda mig för det."

Solsonden kommer att färdas snabbare än någon rymdfarkost i historien, på sin topp nådde 430, 000 miles per timme, och kommer bara att ha fyra och en halv soldiametrar, eller 3,8 miljoner miles, ovanför solytan vid sin garderob närmar sig solen runt 2024. Sonden är utrustad med en värmesköld för att skydda sina sensorer från solens värme, som kan nå 2, 500 grader Fahrenheit, nästan tillräckligt varmt för att smälta stål.

På detta avstånd, solsonden kommer att vara inom ett område där elektroner och joniserade atomer – mestadels vätejoner, eller protoner, och heliumjoner, kallade alfapartiklar – accelereras och skjuts ut mot planeterna i hög hastighet.

När dessa joner, kallad solvinden, träffa jorden, de interagerar med jordens magnetfält och genererar norr- och söderljus samt stormar i den yttersta atmosfären som stör radiokommunikation och satellitoperationer. Accelererade till högre hastigheter, så kallade "solenergiska" partiklar kan utgöra en fara för astronauter.

Forskare vet fortfarande inte hur solvindjonerna accelereras, eller varför jonerna och elektronerna i koronan är så mycket hetare, cirka 1,7 miljoner grader Fahrenheit, än solens yta, vilket är en relativt cool 10:a, 000 grader Fahrenheit. Parker Solar Probe skulle kunna svara på dessa frågor, och hjälpa forskare på jorden att förutsäga de stora utbrott från solen som utgör den största faran för våra rymdfarkoster och kommunikationssystem.

Följ magnetfälten

FÄLT, en uppsättning instrument byggda vid UC Berkeleys Space Sciences Laboratory, är ett av fyra instrumentpaket ombord på sonden. Med hjälp av en sexfots bom som skjuter ut i den riktning som rymdfarkosten rör sig, den kommer att mäta de elektriska och magnetiska fälten i koronan, som kommer att berätta för forskarna den totala energin som strömmar ut från solen.

Dessa mätningar kommer att testa en teori om hur solen värmer koronan:genom att vicka på magnetfältslinjerna. Solens starka magnetfält sträcker sig långt ut i rymden, men magnetfältslinjerna är förankrade i ytområden som ständigt rör sig runt på grund av konvektion under, som kokande vatten. Den konstanta rörelsen av basen av magnetfältslinjerna skapar vågor som färdas utåt längs linjerna, precis som att vicka i slutet av ett långt rep skickar vågor till andra änden. På något sätt, dessa så kallade Alfvén-vågor accelererar partiklar till höga hastigheter och kastar dem ut i rymden.

"Om den vågdrivna modellen är korrekt, då tror jag att våra mätningar kommer att vara de grundläggande måtten på uppdraget, " sa Bale.

Den andra populära teorin är att små bloss som kallas nanoflares över hela solens yta producerar magnetiska fält som korsar, återanslut och släng frånkopplade magnetfältslingor ut i rymden, accelererande joner tillsammans med den. Detta föreslogs första gången 1987 av Eugene Parker, efter vilken solsonden är uppkallad. Nu 91, Parker förutspådde existensen av och namngav solvinden på 1950-talet.

Radioantenner på FIELDS-paketet kommer att leta efter radiovågor skapade av nanoflares, som ännu inte har upptäckts, medan ett annat paket med instrument, SWEAP (solvindelektroner alfa och protoner), kommer att registrera hastigheten för solvindelektroner, protoner och alfapartiklar när de susar förbi sonden. Att korrelera nanoflare eller mikroflare aktivitet med flödet av partiklar som strömmar från solen kan bekräfta teorin om magnetisk återkoppling. SWEAP leds av University of Michigan och Smithsonian Astrophysical Observatory i Cambridge, Massachusetts, även om mycket av instrumentet designades och byggdes vid Space Sciences Laboratory vid UC Berkeley.

Två andra instrumentpaket kommer att finnas ombord på sonden. WISPR, Wide-Field Imager för Parker Solar Probe, byggdes vid Naval Research Laboratory och kommer att ta bilder i synligt ljus av solens korona direkt framför den kretsande sonden. ISʘIS (uttalas E-sis) – förkortning för Integrated Science Investigation of the Sun, och inklusive ʘ, symbolen för solen, i sin akronym – leds av Princeton University och kommer att mäta energin och identiteten hos strömförsedda elektroner och joner, inklusive joner tyngre än väte och helium, för att ta reda på hur de ibland accelereras till nästan ljushastighet nära solen.

Tillsammans, dessa instrument borde kunna registrera solvindens hastighet från subljud till överljud och födelsen av solpartiklarna med högst energi.

"Plasmafysik är verkligen svårt att studera i laboratoriet, sa Bale, som fokuserar på magnetfältens och joniserade plasmas roll i rymden, speciellt runt stjärnor som solen. "Att sticka en rymdfarkost direkt i den heta plasman är ett idealiskt laboratorium."

Slingor runt Venus

Den här sonden är livets chans för Bale. Även om hans team kommer att installera bommar och testa instrumentfunktioner en dag efter lanseringen, de flesta av instrumenten kommer då att stängas av och kommer inte att börja göra riktiga mätningar av korona förrän sonden når sin första närgång till solen i november.

Efter en slinga runt Venus för att sakta ner, sonden kommer att komma det närmaste något rymdskepp någonsin varit solen, ett avstånd från solens centrum lika med 36 gånger solens radie (36 solradier). Venus kretsar med 155 solradier och Merkurius med 83 solradier.

Under de kommande sex åren, sonden kommer att gå runt Venus sex gånger till, arbetar sig gradvis till cirka 9,8 solradier från solens centrum. Där, det kommer att vara väl inom corona, vid vars ytterkant partiklar överstiger ljudets hastighet – Alfvénhastigheten, vilket är cirka 200 miles per sekund – och inte längre kalla solen hem.

"Målet med uppdraget är att komma in i den övergångsregionen, så vi kommer in i den verkliga koronan där flödet är subalfvéniskt, " sa Bale. "Vi tror att gränsen ligger vid cirka 15 solradier, så vi kommer förmodligen inte att börja slå det förrän 2021."

Väl inne i corona, sonden kan se de vickande magnetfältslinjerna, eller Alfvén vågor, studsar fram och tillbaka mellan solens yta och kanten av koronan, en turbulent kaskad som kan vara återkopplingsslingan som accelererar partiklar till de höga hastigheter som ses i solvinden.

"I början av december, Jag räknar med att ha det första passet av data vid 35 solradier, och jag är säker på att det kommer att bli revolutionerande. Det kommer att finnas fantastiska nya saker där inne, från vad vi vet om tidigare uppdrag, " sa Bale.

Under sin sjuåriga missionstid, sonden kommer att doppa in i solens inre atmosfär 24 gånger. Som en del av NASA:s uppsökande ansträngningar, mer än 1,1 miljoner människor lämnade in sina namn för att registreras på ett minneskort som ska följa med rymdfarkosten runt solen.

Sonden är planerad att lanseras tidigt på lördag, 11 augusti, från Cape Canaveral Air Force Station i Florida, ombord på en United Launch Alliance Delta IV Heavy raket med ett övre steg för att lyfta den ur jordens omloppsbana mot Venus.