Skåda! 1: a bilder av konstgjord solförmörkelse fångad av ESA: s Proba-3-uppdrag
Totala solförmörkelser är sällsynta, men exakt hur sällsynta är nu för debatt efter att Europeiska rymdbyrån debuterade de första bilderna idag (16 juni) från två nya satelliter som tillsammans fungerar som en ”förmörkelsemaskin.”
Totala solförmörkelser förekommer för närvarande 14 gånger var 18 år och 11 dagar någonstans på jorden, vilket är en var 16: e månad, i genomsnitt. Enligt NASA förekommer de en gång var 366 år på någon specifik plats.
Det som varken kräver Lucky Geography eller tålamod, European Space Agency (ESA) Proba-3-uppdraget, som lanserades på en PSLV-XL-raket från Indiens Satish Dhawan Space Center den 5 december 2024, har just skickat tillbaka sina första bilder som är säker på att imponera Eclipse Chasers över hela världen. Uppdraget är det första att se två satelliter bana i en ”precisionsformation”, med en som fungerar som månen för att förmörka solen framför den andra, som pekar ett teleskop vid solen för att fånga sin svårfångade korona.
Ett decennium i skapandet är dessa första bilder – från uppdragets första framgångsrika formation för flygdemo den 23 maj – en glimt av vad som kommer att komma.
Solens korona
Solar Corona, solens yttre atmosfär, är ett mysterium. Solens fotosfär, dess yta, är cirka 10 000 grader Fahrenheit (5 500 grader Celsius), men Corona är två miljoner grader Fahrenheit (över 1,1 miljoner grader C) – cirka 200 gånger varmare. Forskare måste veta varför och hur detta är fallet, främst för att korona är där solvinden genereras.
”Förutom att vara en fantastisk sak att se, är Corona också ett laboratorium för plasmans fysik och den huvudsakliga källan till rymdväder,” sade Andrei Zhukov, huvudutredare för föreningen av rymdskepp för polarimetriska och avbildande undersökningar av Corona of the Sun (Aspiics) vid Royal Observatory of Belgium, talar vid Solar Eclipe i Leuven, BEL.
Fånga en framträdande
Observationer av korona är avgörande för att förstå fenomen såsom solvind- och koronalmassautkast, som kan störa jordens kraft och kommunikationssystem och producera spektakulära skärmar i norrsken. Proba-3: s bilder kommer emellertid också att hjälpa solfysiker att se funktioner i korona som ibland är synliga för observatörer av totala solförmörkelser. ”Ibland observeras moln med relativt kall plasma nära solen och skapar det vi kallar en framträdande,” sade Zhukov. Prominenser är mycket kallare än den omgivande million-graders heta plasma i korona, men fortfarande cirka 10 000 grader Celsius. ”Vi är mycket glada över att ha kunnat fånga en sådan struktur i en av de första aspiikbilderna,” sade Zhukov.
Koronagrafer i rymden
Men det finns ett problem. Solens disk är en miljon gånger ljusare än korona och överväldigar det mänskliga ögat helt. Den enda gången korona kan ses är under en total solförmörkelse. ”De är obekväma, de är sällsynta och håller bara några minuter,” sade Zhukov. ”Den sista totala solförmörkelsen i Belgien var 1406, och nästa är 2090. Det är därför vi har koronagrafer.”
En koronagraf är en enhet som är kopplad till ett teleskop som blockerar det direkta ljuset från en stjärna – i detta fall solen – så att allt som är runt det kan ses. Ibland är det exoplaneter. I det här fallet är det korona. Tyvärr sprider jordens atmosfär det ljuset. Kort sagt, de fungerar mycket bättre i rymden. ”Aktuella koronagrafer är ingen match för Proba-3, som kommer att observera solens korona nästan ner till kanten av solytan,” säger Jorge Amaya, rymdvädermodelleringskoordinator vid ESA. ”Hittills var detta bara möjligt under naturliga solförmörkelser.”
Proba-3: s första bilder
I mars anpassade Proba-3 två rymdskepp-koronagrafsatelliten och occulter-satelliten-500 fot (150 meter) från varandra med millimeternoggrannhet under flera timmar utan markintervention. Occulter blockerade framgångsrikt solskivan för att kasta en skugga på aspiics – koronagrafens känsliga optiska instrument som fångar korona. ”Att ha två rymdskeppsform en gigantisk koronagraf i rymden gjorde det möjligt för oss att fånga den inre korona med mycket låga nivåer av herrelöst ljus i våra observationer, precis som vi förväntade oss,” sa Damien Galano, Proba-3 Mission Manager. ”Jag var helt stolt över att se bilderna, särskilt eftersom vi fick dem vid första försöket,” sa Zhukov. ”Det är bara en teaser eftersom vi fortfarande är i uppdragsfasen.”
Hur Proba-3: s bilder skapas
Bilderna själva behandlades av forskare och ingenjörer vid Aspiics Science Operations Center vid Royal Observatory of Belgien. Varje fullständig bild – som täcker området från den ockultade solen till kanten av synfältet – är konstruerad av tre bilder. ”Skillnaden mellan dessa är bara exponeringstiden, som avgör hur länge koronagrafens öppning utsätts för ljus. Att kombinera de tre bilderna ger oss den fulla vyn av korona,” sade Zhukov. ”Våra” konstgjorda förmörkelse ”-bilder är jämförbara med de som tas under en naturlig förmörkelse-skillnaden är att vi kan skapa vår förmörkelse en gång var 19,6 timmars bana.”
Proba-3 kommer att skapa cirka 1 000 timmars bilder av Corona under sitt tvååriga uppdrag-och vem som helst kommer att kunna ladda ner uppgifterna. ”Vi har en öppen datapolicy – de okalibrerade uppgifterna kommer att publiceras omedelbart så att alla kommer att kunna kalibrera sina egna data,” sade Zhukov.
Proba-3: s bana
De solenergidrivna proba-3-satelliterna har en elliptisk bana med en perigee (närmaste punkt) på 373 mil (600 kilometer) och en apogee på 60 000 mil (60 000 kilometer). De flyger bara i formation när de är nära Apogee eftersom det är när jordens tyngdkraft, dess magnetfält och atmosfäriska drag är på deras svagaste. Det gör att satelliterna kan använda minimal drivmedel för att försöka bilda flygning. Koronagrafsatelliten placerar sig själv 492 fot (150 meter) bakom occulter-satelliten-två storleksordningar längre än någon annan rymdbaserad koronagraf-med formationen som utförs till en enda millimeter i precision. Occulteren på 4,4 fot (1,4 meter) kastar en 3,15 tum (8 centimeter) skugga på bonagrafen. Det är anmärkningsvärt att allt görs autonomt, med Proba som står för ”Projekt för autonomi ombord”.
”Den uppnådda precisionen är extraordinär”, säger Dietmar Pilz, ESA: s chef för teknik, teknik och kvalitet. ”Det validerar våra år av teknisk utveckling och positioner ESA i framkant när det gäller formation av flyguppdrag.”
Den första konstgjorda solförmörkelsen
Proba-3 är inte unikt. Ett gemensamt uppdrag mellan USA och Sovjetunionen, Apollo-Soyuz-testprojektet 1975 såg den första koronala observationen med bildande flygande, med Apollo-rymdskeppet som en improviserad koronagraf, vilket gjorde att Soyuz-besättningen skulle fotografera Solar Corona. ”Det gjordes allt för hand – bilden togs genom ett fönster i ett Soyuz -rymdskepp,” sade Zhukov. Resultaten var en besvikelse, främst för att thrustergaserna runt rymdskeppet spridde ljuset.
Med Proba-3 har konceptet blivit en verklighet, och konstgjorda solförmörkelser kommer att vara möjliga, vilket avslöjar den inre solkorona utan att behöva vänta på en total solförmörkelse. Kommer det att avskräcka Eclipse Chasers? Absolut inte!
Den här artikeln publicerades ursprungligen på Space.com.
