När de fyra decennier gamla rymdfarkosterna Voyager 1 och Voyager 2 gick in i det interstellära rymden 2012 och 2018, respektive, forskare firade. Dessa kraftiga rymdskepp hade redan färdats 120 gånger avståndet från jorden till solen för att nå heliosfärens gräns, bubblan som omsluter vårt solsystem som påverkas av solvinden. Voyagers upptäckte kanten på bubblan men lämnade forskarna med många frågor om hur vår sol interagerar med det lokala interstellära mediet. Twin Voyagers instrument ger begränsad data, lämnar kritiska luckor i vår förståelse av denna region.

NASA och dess partners planerar nu för nästa rymdfarkost, för närvarande kallad Interstellar Probe, att resa mycket djupare in i det interstellära rymden, 1, 000 astronomiska enheter (AU) från solen, med hopp om att lära sig mer om hur vår hemheliosfär bildades och hur den utvecklas.

"Den interstellära sonden kommer att gå till det okända lokala interstellära rymden, dit mänskligheten aldrig nått tidigare, " säger Elena Provornikova, Interstellar Probe heliophysics lead från Johns Hopkins Applied Physics Lab (APL) i Maryland. "För första gången, vi kommer att ta en bild av vår enorma heliosfär från utsidan för att se hur vårt solsystemhem ser ut."

Provornikova och hennes kollegor kommer att diskutera heliofysikvetenskapliga möjligheter för uppdraget vid European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2021.

Det APL-ledda laget, som involverar cirka 500 vetenskapsmän, ingenjörer, och entusiaster – både formella och informella – från hela världen, har studerat vilka typer av utredningar uppdraget ska planera för. "Det finns verkligen enastående vetenskapsmöjligheter som spänner över heliofysik, planetvetenskap, och astrofysik, " säger Provornikova.

Några mysterier som teamet hoppas lösa med uppdraget inkluderar:hur solens plasma interagerar med interstellär gas för att skapa vår heliosfär; vad som ligger bortom vår heliosfär; och hur vår heliosfär ens ser ut. Uppdraget planerar att ta "bilder" av vår heliosfär med hjälp av energiska neutrala atomer, och kanske till och med "observera extragalaktiskt bakgrundsljus från de tidiga tiderna av vår galaxbildning - något som inte kan ses från jorden, " säger Provornikova. Forskare hoppas också kunna lära sig mer om hur vår sol interagerar med den lokala galaxen, som sedan kan ge ledtrådar om hur andra stjärnor i galaxen interagerar med deras interstellära grannskap, hon säger.

Heliosfären är också viktig eftersom den skyddar vårt solsystem från galaktiska kosmiska strålar med hög energi. Solen färdas runt i vår galax, går igenom olika regioner i det interstellära rymden, säger Provornikova. Solen befinner sig för närvarande i det som kallas det lokala interstellära molnet, men nyare forskning tyder på att solen kan röra sig mot kanten av molnet, varefter den skulle komma in i nästa område av interstellärt rymden – som vi inte vet något om. En sådan förändring kan få vår heliosfär att växa sig större eller mindre eller ändra mängden galaktiska kosmiska strålar som kommer in och bidrar till bakgrundsstrålningsnivån på jorden, hon säger.

Detta är det sista året av en fyraårig "pragmatisk konceptstudie, " där teamet har undersökt vilken vetenskap som skulle kunna åstadkommas med detta uppdrag. I slutet av året, teamet kommer att leverera en rapport till NASA som beskriver potentiell vetenskap, exempel på instrumentnyttolaster, och exempel på rymdfarkoster och banadesigner för uppdraget. "Vårt tillvägagångssätt är att lägga ut menyn för vad som kan göras i ett sådant rymduppdrag, " säger Provornikova.

Uppdraget kan starta i början av 2030-talet och skulle ta cirka 15 år att nå heliosfärens gräns – en hastighet som är snabb jämfört med Voyagers, som tog 35 år att komma dit. Den nuvarande uppdragsdesignen är planerad att pågå i 50 år eller mer.

Provornikova kommer att presentera det senaste om Interstellar Probe heliofysikplan på måndag, 26 april kl 14:00 CEST.