Vår förståelse av rymdväder, dess ursprung på solen, och dess utveckling och hot mot jorden, kommer med kritiska luckor – luckor som Europeiska rymdorganisationens Solar Orbiter hoppas kunna fylla efter dess kommande uppskjutning.

Uppdraget att studera solens fysik kommer att vara det första som tar bilder av dess poler. Orbiter kommer att arbeta i samordning med NASA:s Parker Solar Probe, som lanserades i augusti 2018. Forskare från University of Michigan är involverade i båda uppdragen.

Orbiter är planerad att lanseras den 7 februari från Cape Canaveral.

Solstormar är strömmar av laddade partiklar och elektromagnetiska fält från solen som rasslar jordens magnetfält. Större störningar kan skada kraftledningar och sätta dyra transformatorer i fara. De kan också skada satelliter. Tills nyligen, vår förmåga att förutsäga hot från solaktivitet kom från data som samlats in från teleskop och rymdfarkoster som förblev långt ifrån solens inverkan.

I dag, delvis tack vare ett ramverk för rymdvädermodellering som utvecklats vid U-M, vi har regionala georymdprognoser upp till 45 minuter i förväg. Även om denna lilla ledtid är bättre än ingenting, det är inte troligt nog för elbolag och andra att förbereda sig i tid för att begränsa konsekvenserna.

Solar Orbiter försöker koppla samman aktivitet på solen med solplasman som strömmar ut i heliosfären och driver rymdvädret.

"Vi förstår inte helt hur rymdväder uppstår på solen, sa Jim Raines, en biträdande forskare inom klimat- och rymdvetenskap och teknik. "Faktiskt, händelser på solen är mycket svåra att förutse just nu, även om de är observerbara i efterhand. Vi kan inte förutsäga dem med den precision som vi verkligen behöver.

"Vi hoppas att kopplingarna som vi kommer att göra med Solar Orbiter kommer att lägga mer av grunden som behövs för att bygga ett system som kan förutsäga rymdväder exakt."

Solar Orbiter kommer att kunna spåra aktiva regioner, som är regioner som kan explodera till en koronal massutkastning - en viktig solrymdväderhändelse, sa Raines.

Att göra det, han och Sue Lepri, en docent i klimat- och rymdvetenskap och teknik och en biträdande huvudutredare på uppdraget, är medutredare på Orbiters Solar Wind Analyzer. Sviten av instrument inkluderar Heavy Ion Sensor, delvis byggd vid U-M. HIS är en sorts jonmasspektrometer som bryter ner sammansättningen av solvinden den tar prover på.

Att känna till sammansättningen kommer att hjälpa till att avgöra var energi deponeras och matas in i solvinden och utbrott på solen, samt hur partiklar accelereras i heliosfären. Heliosfären är i huvudsak bubblan runt solsystemet som bildas av solvinden. Det skyddar oss från galaktisk kosmisk strålning.

Dessa data kommer att göra det möjligt för forskare att avgöra var solvinden som provades av Orbiter har sitt ursprung på solen.

"Medan Parker Solar Probe fokuserar på protoner, elektroner och alfapartiklar – de vanligaste partiklarna som kommer ut från solen – vi tittar på spårämnen som är tyngre än så, som kol, syre och järn, men mycket mindre rikligt, sa Lepri.

"Dessa tunga joner reflekterar solvindens energikällor. Och så det är något du inte kan få till fullo om du inte förstår dessa tunga joner."

Orbiter kommer så småningom att komma inom 60 solradier, eller 42 miljoner kilometer (26 miljoner miles), av solen.

Det gör att den kan fortsätta där Parker slutar. Parker Solar Probes uppdrag var att flyga närmare solen än någon tidigare rymdfarkost och samla in data direkt i solkoronan. Dess vetenskapliga mål är att bättre förstå uppvärmningen av solkoronan och accelerationen av solvinden och energirika partiklar.

"Vi har observerat solvinden och försökt koppla den tillbaka till solen i någon grad med rymdfarkoster som sitter precis uppströms jorden, " sa Lepri. "Men det finns mycket saker som kan hända mellan solen och jorden.

"Orbiter kommer att ta bort en del av mysteriet ur det. Det är att koppla det som observeras på solen mer direkt med det som faktiskt blåser förbi dig i solvinden. Så det hjälper till att svara på frågan:Hur kopplar du samman solens magnetfält och plasmaenergin i koronan med solvinden i större bemärkelse?"