Eine NASA-Mission zur Erforschung der Sonne startet zum dritten Mal in einem sechsminütigen Flug, um Informationen darüber zu sammeln, wie sich Material durch die Sonnenatmosphäre bewegt.
Im Dezember startet eine NASA-Mission zur Erforschung der Sonne zum dritten Mal für einen sechsminütigen Flug in den Weltraum, um Informationen darüber zu sammeln, wie Material durch die Sonnenatmosphäre wandert und manchmal Ausbrüche und Auswürfe verursacht, die bis zur Erde reichen. Der Start der EUNIS-Mission, kurz für Extreme Ultraviolet Normal Incidence Spectrograph, ist für den 15. Dezember 2012 von White Sands, New Mexico, an Bord einer Black Brant IX-Rakete geplant. Während seiner Reise sammelt EUNIS alle 1,2 Sekunden eine neue Momentaufnahme von Daten, um zu verfolgen, wie Material mit unterschiedlichen Temperaturen durch diese komplexe Atmosphäre fließt, die als Korona bekannt ist.
Am Rande der Sonne. Bildnachweis: Stefan Seip (AstroMeeting)
Um die Atmosphäre der Sonne vollständig zu studieren, muss sie aus dem Weltraum betrachtet werden, wo man die ultravioletten oder UV-Strahlen sehen kann, die die Erdatmosphäre einfach nicht durchdringen. Solche Beobachtungen können auf zwei Arten durchgeführt werden: über einen Langzeitsatelliten, um die Sonne ständig im Auge zu behalten, oder über eine sechsminütige Flugstrecke über der Erdatmosphäre, um Daten zu sammeln schnell und wütend während seiner kurzen Reise bis zu einer Höhe von 200 Meilen und zurück.
"Sechs Minuten klingen nicht nach viel", sagt der Solarwissenschaftler Douglas Rabin, der am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Md., Als leitender Ermittler für EUNIS tätig ist viele Daten. So können wir kleinste Details beobachten, wie sich dynamische Ereignisse auf der Sonne über zwei bis drei Minuten abspielen. “
Das Beobachten der Sonne bei dieser Art von Trittfrequenz hilft den Wissenschaftlern, die komplexen Bewegungen des Sonnenmaterials - eines erhitzten, geladenen Gases, das als Plasma bezeichnet wird - zu verstehen, während es sich bei jeder Temperaturänderung erwärmt und abkühlt, aufsteigt, sinkt und umhergleitet. Zur Komplexität der Strömungen tragen Magnetfelder bei, die sich zusammen mit dem Plasma fortbewegen und die Bewegungen des Materials leiten.
Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Bild liefert der Spektrograph für extreme ultraviolette normale Einfälle der NASA sogenannte „Spektren“ wie oben, die Linien anzeigen, um hervorzuheben, welche Wellenlängen des Lichts heller sind als andere. Diese Informationen entsprechen wiederum den Elementen, die in der Sonnenatmosphäre bei welcher Temperatur vorhanden sind. Gutschrift: NASA / EUNIS
Diese sich windende Atmosphäre um die Sonne treibt eine Reihe von Sonnenereignissen an, von denen viele in die entlegensten Bereiche des Sonnensystems strömen und dabei manchmal erdbasierte Technologien stören.
"Letztendlich sind alle unsere Forschungen darauf ausgerichtet, die wichtigsten offenen Fragen der Sonnenphysik zu beantworten, darunter, wie die äußere Atmosphäre der Sonne oder die Korona erwärmt wird, was den Sonnenwind antreibt und wie Energie gespeichert und freigesetzt wird, um Eruptionen zu verursachen", sagt Jeff Brosius Solarwissenschaftler an der Catholic University of America und EUNIS-Co-Investigator in Goddard.
Aber herauszufinden, wie sich diese Energie durch die Korona bewegt, ist kein einfacher Prozess. Verschiedene Arten von Beobachtungen und Techniken müssen kombiniert werden, um wirklich zu verfolgen, wie unterschiedlich das Temperaturmaterial ist.
Die Technik, mit der EUNIS die Sonne beobachtet, wird als Spektroskopie bezeichnet. Das Fotografieren der Sonne ist eine sehr nützliche Form der Beobachtung, für die jedoch jeweils nur eine Wellenlänge des Lichts betrachtet werden muss. Ein Spektrometer hingegen liefert in herkömmlicher Weise keine Bilder, sammelt jedoch Informationen darüber, wie viel von einer bestimmten Wellenlänge des Lichts vorhanden ist, und zeigt spektrale "Linien" bei Wellenlängen, bei denen die Sonne relativ mehr Strahlung aussendet. Da jede Spektrallinie einer bestimmten Materialtemperatur entspricht, gibt dies Auskunft darüber, wie viel Plasma bei einer bestimmten Temperatur vorhanden ist. Das Erfassen vieler Spektren während des Fluges zeigt, wie sich das Plasma im Laufe der Zeit erwärmt und abkühlt. Jede Wellenlänge entspricht auch einem bestimmten Element wie Helium oder Eisen, sodass die Spektroskopie auch Informationen darüber liefert, wie viel von jedem Element vorhanden ist. Jeder spektrografische Schnappschuss von EUNIS basiert auf dem Licht eines langen, schmalen Bandes, das sich über etwa ein Drittel der sichtbaren Sonne erstreckt - fast 300.000 Kilometer lang.
„Wenn wir einen kleinen Teil der Sonne bei einer derart schnellen Trittfrequenz betrachten, können wir die Entwicklung und den Fluss der Sonne auf sehr direkte Weise verfolgen“, sagt der Solarwissenschaftler Adrian Daw, Instrumentenwissenschaftler für EUNIS bei Goddard.
Raketenflüge mit wiederholtem Schall bieten im Vergleich zu Orbitalmissionen erhebliche Vorteile hinsichtlich der Messflexibilität. Jeder einzelne Flug kann sich auf die spezifischen Messungen konzentrieren, die am wertvollsten sind. Bei Bedarf können Verbesserungen vorgenommen und verschiedene Aspekte der Sonne hervorgehoben werden. Beispielsweise kann eine Verbesserung der Zeitkadenz erforderlich sein, um die Dynamik zu untersuchen. Dies schränkt jedoch die Beobachtungsauflösung von Natur aus ein, da das Instrument für eine bestimmte Momentaufnahme weniger Licht sammelt. Diese Flexibilität bei der Betonung für jeden Flug verbessert die wissenschaftliche Rendite erheblich.
Das EUNIS-Team steht vor dem zweiten Start am 6. November 2007 vor der Rakete. Die Mission wird am 15. Dezember 2012 erneut für einen sechsminütigen Flug gestartet, um die Sonne zu beobachten. Credit: US Navy
Dieser Start ist der dritte für die EUNIS-Mission, aber der zehnte in einer Reihe ähnlicher Raketen, bei denen der Vorgänger SERTS für das Solar-Extrem-Ultraviolett-Forschungsteleskop und den Spektrographen genannt wurde. Bei jedem Flug konzentrierten sich die Wissenschaftler auf einen anderen Aspekt ihrer Forschung. Während dieses Fluges beobachtet das Instrument ein Band von extremem ultraviolettem Licht mit Wellenlängen von 525 bis 630 Angström mit einer besseren Empfindlichkeit und einer größeren spektralen Auflösung als jedes vorherige Instrument. Dieser Satz von Wellenlängen deckt einen weiten Temperaturbereich ab, der ein Solarplasma mit 45.000 bis 18 Millionen Grad Fahrenheit (25.000 bis 10 Millionen Kelvin) darstellt und die Temperaturbereiche des Materials von nahe der Sonnenoberfläche bis zur viel heißeren Korona darüber umfasst. Da wir noch nicht verstehen, warum die Korona umso heißer wird, je weiter sie von der Sonne entfernt ist - anders als zum Beispiel bei einem Feuer, bei dem die Luft in größerer Entfernung kühler wird -, ist es für das Verständnis dieses Prozesses von entscheidender Bedeutung, eine so große Bandbreite zu untersuchen.
Bei einem Sechs-Minuten-Fenster ist es unwahrscheinlich, dass EUNIS einen bestimmten großen Sonnenausbruch wie Sonneneruption oder koronalen Massenauswurf (CME) feststellt. Da sich die Sonne derzeit auf dem Höhepunkt ihres 11-Jahres-Zyklus befindet, ist dies jedoch der Fall Erwarten Sie eine ziemlich aktive Sonne.
"Die letzten beiden EUNIS-Flüge fanden 2006 und 2007 statt", sagt Daw. "Jetzt wacht die Sonne auf, wird aktiver und wir werden eine ganz andere Art von Aktivität erleben."
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