Inför aprils totala solförmörkelse befinner sig ESA-ledda Solar Orbiter och NASA-ledda Parker Solar Probe båda närmast solen. I morgon (29 mars) tar de tillfället i akt att tillsammans studera det ösregn av plasma som strömmar från solen, fyller solsystemet och orsakar bländare och förstörelse på jorden.
Både Solar Orbiter och Parker Solar Probe har väldigt excentriska banor, vilket innebär att de flyger in nära solen för att få en närbild, och sedan flyger långt ut för att ge sin teknik ombord en chans att återhämta sig från den intensiva värmen och strålningen. Under nästa vecka, för första gången någonsin, kommer de två rymdfarkosterna båda att vara närmast solen – det vi kallar "perihelionen" – samtidigt.
Dessutom sammanfaller detta närmaste tillvägagångssätt med att Solar Orbiter och Parker Solar Probe står i rät vinkel mot varandra när de tittar mot solen.
Daniel Müller, ESA Solar Orbiter Project Scientist, förklarar varför denna positionering är speciell. "Den här dagen har vi en unik rymdskeppskonfiguration, där Solar Orbiter kommer att ha hela sin svit av instrument riktade mot regionen på solen där solvinden produceras som kommer att träffa Parker Solar Probe några timmar senare."
Forskare kommer att jämföra data som samlats in av båda uppdragen för att bättre förstå egenskaperna hos solvinden. Eftersom Solar Orbiter är närmast solen kommer dess teleskop att observera med högsta upplösning. Den samtidiga närgången av Parker Solar Probe innebär att bara några timmar efter att solvindens källområden har avbildats av Solar Orbiter, tas plasmat från denna nästan orörda solvind i rymden av Parker Solar Probe. Detta kommer att göra det möjligt för forskare att bättre förstå kopplingen mellan solen och dess heliosfär, den enorma plasmabubblan som den blåser ut i rymden.
Men vänta... när det närmar sig närmast är Solar Orbiter 45 miljoner km från solen, medan Parker Solar Probe ligger bara 7,3 miljoner km bort. Så hur observerar Solar Orbiter något som senare träffar Parker Solar Probe?
För att svara på denna fråga måste vi titta på skillnaden mellan fjärranalys och in situ-instrument. Båda uppdragen har båda instrumenttyperna ombord, men medan Solar Orbiter har fler fjärravkänningsinstrument, bär Parker Solar Probe mestadels in situ-instrument (ingen nuvarande kamerateknik kunde titta på solen från så nära avstånd och överleva).
Fjärravkänningsinstrument fungerar som en kamera eller våra ögon; de upptäcker ljusvågor som kommer från solen vid olika våglängder. Eftersom ljus färdas i 300 000 km/s tar det 2,5 minuter att nå Solar Orbiters instrument på närmaste inflygning.
Samtidigt fungerar Parker Solar Probes in situ-instrument mer som vår näsa eller smaklökar. De "smakar" direkt på partiklarna och fälten i rymdfarkostens omedelbara närhet. I det här fallet kommer Parker Solar Probe att mäta solvindspartiklar som färdas bort från solen med hastigheter på mer än en miljon kilometer i timmen. Även om detta verkar väldigt snabbt är det mer än 500 gånger långsammare än ljusets hastighet.
"I princip kan Solar Orbiter ensam använda båda metoderna", påpekar Andrei Zhukov från Royal Observatory of Belgium, som arbetar med de gemensamma observationerna. "Men Parker Solar Probe kommer mycket närmare solen, så kan direkt mäta egenskaperna hos solvinden – som dess täthet och temperatur – närmare dess födelseplats, innan dessa egenskaper förändras på sin resa bort från solen."
"Vi kommer verkligen att vinna jackpotten om Solar Orbiter observerar en coronal mass ejection (CME) på väg mot Parker Solar Probe", tillägger Andrei. "Vi kommer då att kunna se omstruktureringen av solens yttre atmosfär under CME i detalj, och jämföra dessa observationer med strukturen som ses på plats av Parker Solar Probe."
Lagarbete får drömmen att fungera
Det här är bara ett exempel på hur Solar Orbiter och Parker Solar Probe arbetar tillsammans under sina uppdrag. Parker Solar Probes instrument är designade för att ta prov på solens korona (dess yttre atmosfär) och riktar sig mot det område i rymden där koronalplasman lossnar för att bli solvinden. Detta ger forskarna direkta bevis på förhållandena för plasman i den regionen och hjälper till att peka ut hur den accelereras utåt mot planeterna.
Utöver att uppnå sina egna vetenskapsmål kommer Solar Orbiter att tillhandahålla kontextuell information för att förbättra förståelsen av Parker Solar Probes in situ-mätningar. Genom att arbeta tillsammans på det här sättet kommer de två rymdfarkosterna att samla in kompletterande datamängder, vilket gör att mer vetenskap kan destilleras från de två uppdragen än vad båda skulle klara av på egen hand.
Den striga ringen som vi ser runt solen under en total solförmörkelse är dess korona. Solar Orbiter-data som samlas in under nästa vecka kommer också att användas för att förutsäga formen som koronan kommer att ta under den kommande solförmörkelsen.
Forskare från Predictive Science Inc. använder data från teleskop på och runt jorden för att skapa en 3D-modell av solkoronan. Inför varje total solförmörkelse använder de dessa data för att förutsäga hur solens korona kommer att se ut från jorden.
För första gången kommer Predictive Science att införliva data från Solar Orbiters Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) instrument. Detta gör att de kan lägga till information om solens magnetfält från en unik utsiktspunkt för att förbättra sin förutsägelse.
Förutsägelsen finns redan här. Det kommer att utvecklas i realtid när vi närmar oss förmörkelsen och Solar Orbiter-data läggs till.
Den totala solförmörkelsen kommer att korsa Nordamerika den 8 april 2024 med start runt 11:07 lokal tid. Totala solförmörkelser är sällsynta möjligheter att se solens vackra yttre atmosfär, normalt överglänsande av den lysande ytan. Men stor försiktighet måste iakttas för att bära lämpliga solglasögon för att undvika ögonskador.
Tillhandahålls av Europeiska rymdorganisationen
