کاوشگر خورشیدی پارکر: اولین فضاپیمایی که خورشید را لمس کرد

در این مقاله مروری بر کاوشگر خورشیدی پارکر، قدرتمندترین کاوشگر این ستاره سوزان داریم. کاوشگر پارکر ناسا در 12 آگوست 2018 با موشک «دلتا IV» به فضا پرتاب شد. ماموریت این کاوشگر خورشیدی مطالعه دقیق خورشید با جزئیاتی است که تاکنون هیچ فضاپیمایی موفق به بررسی آن‌ها نشده بود.

براساس بیانیه‌ای که ناسا منتشر کرد، پارکر اولین فضاپیمایی بود که در طی هشتمین پرواز خود در 28 آپریل 2021 در فضای اتمسفر خارجی خورشید حرکت کرد و اصطلاحا موفق به لمس تاج خورشیدی شد.

پارکر در طول عمر هفت ساله خود، 24 گردش به دور خورشید انجام خواهد داد و هفت برابر هر فضاپیمای دیگری به این ستاره درخشان و سوزان نزدیک خواهد شد.

به گزارش آژانس فضایی اروپا «ESA» کاوشگر خورشیدی پارکر به نام «یوجین پارکر» اخترفیزیکدان پیشگام که برای اولین بار وجود «باد خورشیدی» را در سال 1958 مطرح کرد، نامگذاری شده است.

پارکر در حین ساخت از این کاوشگر دیدن کرد و شاهد پرتاب آن بود. بدین ترتیب او به اولین کسی تبدیل شد که شاهد پرتاب فضاپیمای همنام خود بود. پروفسور پارکر در 15 مارس 2022 در سن 94 سالگی درگذشت.

در دهه 1950، پروفسور پارکر چندین مفهوم را در مورد چگونگی انتشار انرژی ستارگان – از جمله خورشید – ارائه کرد. او یک سیستم پیچیده از پلاسما، میدان‌ها و ذرات مغناطیسی توصیف کرد که در آن باد خورشیدی به عنوان آبشار انرژی جاری از خورشید شناخته می‌شوند.

در ابتدا، این ماموریت به عنوان «Solar Probe Plus» نامگذاری شده بود. اما در سال 2017، تنها چند روز پیش از تولد 90 سالگی این دانشمند، ناسا نام این ماموریت را برای تجلیل از زحمات او، پارکر نامید.

«توماس زوربوخن» معاون اداره ماموریت علمی ناسا در واشنگتن در بیانیه‌ای گفت: « این اولین بار است که ناسا یک فضاپیما را به نام فردی زنده نامگذاری می‌کند. این گواهی بر اهمیت مجموعه کارهای او است که بسیار الهام‌بخش بوده‌اند.»

پارکر در آن زمان گفت: « کاوشگر خورشیدی به سمت منطقه‌ای از فضا می‌رود که قبلا هرگز کاوش نشده است. بسیار هیجان‌انگیز است که ما به کمک آن می‌توانیم نگاهی دقیق به خورشید بی‌اندازیم. من مطمئن هستم که شگفتی‌هایی وجود خواهد داشت.»

«نیکولا فاکس» دانشمند پروژه کاوشگر خورشیدی پارکر از آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه «APL» گفت: « کاوشگر پارکر به سوالاتی در مورد فیزیک خورشید پاسخ خواهد داد که ما بیش از شش دهه به دنبال آن‌ها بودیم.»

او در ادامه گفت: « این فضاپیما درخواهد یافت چرا تاج خورشیدی بسیار داغ‌تر از سطح آن است. ما بسیار مفتخر هستیم که عضوی از تیم تحقیقاتی پارکر هستیم.»

سرعت کاوشگر خورشیدی پارکر

پارکر در 21 نوامبر 2021 دهمین پرواز خود به سمت خورشید را انجام داد. گرانش قدرتمند خورشید سبب شد پارکر در این ماموریت سرعت پانصد و هشتاد و شش هزار کیلومتر در ساعت برسد. این سرعت بیشترین سرعتی است که یک کاوشگر تاکنون تجربه کرده است.

ناسا پیش‌بینی می‌کند پارکر در ماموریت‌های آینده که به نزدیک‌ترین فاصله ممکن به خورشید برسد، سرعتی در حدود هفتصد هزار کیلومتر در ساعت را نیز تجربه کند.

مسیر کاوشگر خورشیدی

پارکر تاکنون بیش از هر فضاپیمای دیگری به خورشید نزدیک شده است و در طول عمر تقریبا هفت ساله خود همچنان در تلاش برای کاهش این فاصله خواهد بود.

این کاوشگر برای نزدیک شدن به خورشید نیاز به نیروی گرانش سیاره «ناهید» دارد. به این فرآیند «مانور کمک گرانشی» گفته می‌شود. در این مانور گرانش سیاره ناهید به تغییر مسیر و سرعت کاوشگر در فضا کمک می‌کند.

به گفته «APL» پارکر در طول عمر خود، هفت مرتبه از گرانش ناهید برای کاهش تدریجی فاصله خود تا خورشید استفاده خواهد کرد و درنهایت تا فاصله 6.16 میلیون کیلومتری این ستاره سوزان پیش خواهد رفت – هفت برابر نزدیکتر از فاصله عطارد تا خورشید.

پارکر و خورشید سوزان

هنگامی که کاوشگر به نزدیک‌ترین فاصله خود تا خورشید می‌رسد، سپرهای خورشیدی آن با دمایی نزدیک به 2600 درجه فارنهایت (1400 درجه سانتی‌گراد) مواجه خواهند شد.

به‌طور شگفت‌انگیزی، ابزار علمی فضاپیما در برابر این دمای سوزان محافظت می‌شوند و درحدود دمای 85 درجه فارنهایت (30 درجه سانتی‌گراد) باقی می‌مانند.

اهداف پارکر

کاوشگر خورشیدی پارکر، خورشید را از نزدیک مطالعه می‌کند تا بفهمد چگونه گرما و انرژی در جو خورشید نوسان می‌کند و بر فرآیندهای مختلف مانند باد خورشیدی تاثیر می‌گذارد.

این کاوشگر خورشیدی سه هدف اصلی را دنبال می‌کند:

جریان انرژی که تاج خورشیدی و باد خورشیدی را گرم کرده و شتاب می‌دهد.

ساختار و دینامیک میدان‌های پلاسما و مغناطیسی در منابع باد خورشیدی.

مکانیسم‌های تسریع و انتقال ذرات پرانرژی.

خورشید منابع اصلی نور و گرمای زمین است، اما تنها از این دو طریق بر سیاره ما تاثیر نمی‌گذارد. به گفته ناسا، باد خورشیدی مجموعه‌ای از ذرات باردار است که از درون ستاره سوزان به بیرون جریان می‌یابد. این جریان با سرعت بیش از یک میلیون مایل در ساعت (400 کیلومتر بر ثانیه) از کنار زمین می‌گذرد.

اختلالات در باد خورشیدی می‌تواند میدان مغناطیسی زمین را دچار تغییر کند که از نتایج آن می‌توان به «آب و هوای فضایی» اشاره کرد.

آب و هوای فضایی به طور قابل توجهی تحت تاثیر باد خورشیدی و سایر فوران‌ها مانند شعله‌های خورشیدی و پرتاب جرم تاج قرار می‌گیرد. در زمان اوج فعالیت – زمانی که چرخه خورشیدی به بیشترین حد فعالیت خود می‌رسد – آب و هوای فضایی می‌تواند برای ارتباطات زمین، ماهواره‌ها و حتی فضانوردان در فضا خطرساز باشد.

کاوشگر خورشیدی پارکر به دانشمندان کمک می‌کند تا بیشتر در مورد مکانیسم‌های فعال در این ستاره سوزان مطالعه کنند. در همین راستا، آن‌ها قادر خواهند بود پیش‌بینی‌های خود از فضا را ارتقا دهند و برای تغییرات در فعالیت‌های خورشید آماده شوند.

وب‌سایت «APL Parker Solar Probe» می‌نویسند: « تا زمانی که نتوانیم فرآیندهای خورشید و اطراف آن را به خوبی توضیح دهیم، نمی‌توانیم اثرات آب و هوای فضایی را که می‌تواند بر زمین تاثیر مخرب داشته باشد، به درستی پیش‌بینی کنیم.»

تجهیزات پارکر

کاوشگر پارکر چهار جز مهم دارد:

سیستم «SWEAP» که به صورت مستقیم به بررسی جزئیات پلاسمای موجود در اتمسفر خورشید می‌پردازد. این سیستم فراوان‌ترین ذرات باد خورشیدی را می‌شمارد و خواص الکترون‌ها، پروتون‌ها و یون‌های هلیوم را اندازه ‌می‌گیرد.

سیستم «WISPR» یا تصویرگر میدان گسترده که تصاویر سه بعدی از تاج خورشیدی و «هلیوسفر» به ثبت می‌رساند. این کار درحقیقت با هدف مشاهده باد خورشیدی و شوک‌های وارد شده از آن به ساختارهای محیط و فضای اطراف زمین انجام می‌شود.

این سیستم در هنگام عبور فضاپیما از کنار سیاره «زهره» در سال 2020، لبه درخشانی را در اطراف سیاره شناسایی کرد. ناسا در توضیح این مسئله گفت: «ممکن است این پدیده‌ای به نام «درخشش شب» باشد که ناشی از نور ساطع شده از اتم‌های اکسیژن در قسمت بالایی اتمسفر است.»

سیستم «FIELDS» - بررسی میدان‌های مغناطیسی – که امواج ضربه‌ای توزیع شده در پلاسمای اتسمفر خورشیدی را اندازه می‌گیرد.

سیستم «ISIS» که با استفاده از یک طیف‌سنج جرمی، ذرات باردار در نزدیکی کاوشگر را مطالعه کرده و فهرستی از عناصر موجود در جو خورشید تهیه می‌کند.

این سیستم‌ها در کنار یکدیگر، پارکر را به قدرتمندترین کاوشگر خورشیدی تبدیل کرده‌اند. جالب است بدانید این ماموریت در ابتدا در سال 1958 پیشنهاد شد اما فناوری‌های آن زمان آنقدر پیشرفته نبود. به همین دلیل دانشمندان آن را در چند سال اخیر عملی کردند.