از کاوشگر خورشیدی پارکر چه می دانید؟ - شیوا مارکت

کاوشگر خورشیدی پارکر (Parker) که اولین و بزرگترین پیشرفت بشر برای شناخت یک ستاره از نزدیک است در تاریخ 21 مرداد 1397 راهی خورشید شد و تا به امروز به پیروزیت های شگرفی دست یافته است که همراه با شکستن رکورد سریع ترین ساخته دست بشر و نزدیکی به یک ستاره، شناخت ما از خورشید را به طرز چشمگیری بهبود بخشیده است.

کاوشگر خورشیدی پارکر اولین کاوشگری است که به یک ستاره نزدیک شده است. آژانس فضایی آمریکا (NASA) در تاریخ 12 اوت 2018 مطابق با 21 مرداد 1397 نخستین کاوشگر خورشیدی خود را سوار بر موشک Delta IV متعلق به اتحادیه پرتاب های آمریکا (ULA) روانه مدار خورشید کرد تا بخش هایی از راز های سربه مهر این ستاره را افشا کند.

سال 2009 خبر طراحی و ساخت این کاوشگر به دست آزمایشگاه فیزیک دانشگاه جانز هاپکینز (Johns Hopkins) اعلام شد و اواسط خرداد ماه سال 96 بود که سازمان ملی هوانوردی و فضایی آمریکا (NASA) گفت نخستین کاوشگر خورشیدی خود را روانه مدار خورشید خواهد کرد تا بخش هایی از راز های سر به مهر این ستاره را کشف کند.

در ابتدا قرار بود پارکر سال 2015 به فضا پرتاب شود. تاریخ پرتاب سپس تا تابستان 2018 به تعویق افتاد و در نهایت 11 اوت به عنوان تاریخ نهایی پرتاب انتخاب شد که در آخرین لحظات به 12 اوت 2018 موکول شد.

در حالیکه این کاوشگر در ابتدا Solar Probe Plus نام گرفته بود، در نهایت با نام کاوشگر خورشیدی پارکر و به افتخار یوجین پارکر (Eugene Parker) دانشمند آمریکایی در رشته فیزیک نجومی یا اخترفیزیک نامگذاری شد. این اولین بار است که یک فضاپیمای ناسا به نام یک شخص زنده نام گذاری می شود.

یوجین پارکر دانشمند آمریکایی در رشته فیزیک نجومی است که حدود 60 سال قبل مقاله ای منتشر کرد و آنچه که معتقد بود ماده پرسرعت و مغناطیس ساطع شده از خورشید است را توصیف کرد.

پارکر در مجموع هفت بار با خورشید ملاقات خواهد کرد و 24 بار به تاج خورشیدی شیرجه خواهد زد و در هر گردش به دور خورشید کمی عمیق تر در جو ستاره قرار می گیرد و به خورشید نزدیک می شود و به این کاوشگر شانس بیشتری برای کشف اسرار خورشید می دهد.

این کاوشگر سپس از میان جو خورشید عبور می کند و در سال 2025 به فاصله 6.27 میلیون کیلومتری سطح این ستاره درخشان خواهد رسید.

ناسا تا زمانیکه پارکر به اندازه کافی به خورشید نزدیک نشده بود، برای جلوگیری از تداخل رادیویی، با آن تماس برقرار نکرد.

این کاوشگر به اندازه یک خودروی کوچک است که هفت بار از کنار سیاره زهره عبور می کند و طی یک سفر هفت ساله با استفاده از گرانش این سیاره، خود را به خورشید نزدیک می کند.

کاوشگر خورشیدی پارکر به منظور مطالعه تاج خورشید و باد های خورشیدی، به نزدیکترین فاصله تا خورشید، یعنی 6 میلیون کیلومتری سطح خورشید که تاج خورشیدی یا کرونا واقع شده است، خواهد رفت که تا به امروز هیچ کاوشگری پیروز به این کار نشده است.

همینطور که پارکر در حال گردش در مدار خود است، ابزار های آن برای حل سه راز علمی اصلی درباره خورشید به کار گرفته می شوند؛

1-چرا جو خورشید داغ تر از سطح خورشید می شود؟

2-باد های خورشیدی حاوی ذرات باردار که در فضا منتشر می شوند، چگونه متولد می شوند؟

3-چه چیزی موجب انفجار های غول پیکری می شود که دانشمندان آن را خروج جرم از تاج خورشیدی می نامند؟

شیرجه های پارکر به اتمسفر خورشید که پریهلیون (perihelion) یا حضیض خورشید نامیده می شود، رسیدن کاوشگر به نزدیکترین فاصله ممکن با خورشید است.

این شیرجه ها برای دانشمندان و مهندسان ناسا اضطراب آور است، زیرا کاوشگر از چند روز قبل از شیرجه و چند روز بعد از آن ارتباطی با زمین ندارد. این سکوت رادیویی به این دلیل طراحی شده است تا تمرکز فضاپیما بر روی سالم نگه داشتن ابزار های خود در پشت سپر حرارتی ضخیم خود باشد تا آن ها را از گرمای باور نکردنی جو بیرونی خورشید (تاج خورشیدی) محافظت کند.

کاوشگر خورشیدی پارکر مجهز به سپر های حرارتی فوق العاده مقاوم است که قابلیت مقاومت در دمای 1377 درجه سانتی گراد (2500 درجه فارنهایت) را دارد و هنگام نزدیک شدن به خورشید و با وجود گرمای محیط، به گونه ای طراحی شده که دمای داخل آن 30 درجه سانتی گراد باقی بماند. این امر به لطف یک صفحه کامپوزیت کربنی 114 میلی متری سپر حرارتی تعبیه شده روی بدنه کاوشگر امکانپذیر شده است.

پس از اینکه فضاپیما بعد از شیرجه دوباره از مدار خورشید عقب نشینی کرد، داده های جمع آوری شده در طول مانور به دانشمندانی که مشتاقانه منتظر این اطلاعات هستند مخابره می شود. محققان امیدوارند از این داده ها برای درک بهتر تاج خورشیدی استفاده کنند، جایی که دما به میلیون ها درجه سلسیوس می رسد.

این مشاهدات می تواند به رمزگشایی برخی از اسرار سر به مهر مانده خورشید کمک کند؛ از جمله اینکه چرا اتمسفر بیرونی خورشید یا همان کرونا یا تاج خورشید بسیار گرم تر از سطح آن است و این که چگونه ذرات باردار که باد خورشیدی را تشکیل می دهند، به بیشینه سرعت باورنکردنی خود می رسند.

در حالی که این فضاپیما با سرعت 700 هزار کیلومتر در ساعت حول خورشید حرکت می کند، از محل تولد پرانرژی ترین ذرات خورشیدی و همچنین ناحیه ای عبور می کند که در آن، باد های خورشیدی از سرعت فروصوت (subsonic) به سرعت فراصوت (supersonic) می رسند.

سرعت کاوشگر خورشیدی پارکر با استفاده از شبکه فضای عمیق (DSN) ناسا اندازه گیری شد که سیگنال های رادیویی را به فضاپیما ارسال می کند و پس از آن به زمین فرستاده می شود. با بررسی عواملی مانند زمان بازگشت و تغییرات داپلر، تیم نظارت پارکر می تواند سرعت و موقعیت آن را محاسبه کند.

این کاوشگر مجهز به چهار ابزار جهت تصویربرداری از باد های خورشیدی و همچنین بررسی میدان های مغناطیسی، پلاسما و ذرات پرانرژی است.

کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا از هر شی دیگر ساخت انسان، به خورشید نزدیک تر شده است.

نیکولا فاکس (Nicola Fox) دانشمند ناسا می گوید: ناسا بیش از 60 سال منتظر بوده که این ماموریت را ممکن سازد و به خورشید دست یابد.

این کاوشگر همچنین حامل اسامی بیش از 1.1 میلیون نفر از مردم کره زمین از جمله مترجم فارسی این خبر است که در سایت ناسا ثبت نام کردند تا نامشان همراه با پارکر به خورشید سفر کند.

6 روز پس از پرتاب پارکر، خبر آمد که پارکر در حال آماده شدن برای اولین شیرجه در اتمسفر خورشید است و همه چیز به خوبی پیش می رود.

به عنوان مثال، این فضاپیما آنتن تقویتی خود را که از آن برای برقراری ارتباط با زمین استفاده می شود، یک روز پس از پرتاب (13 اوت) مستقر کرد. همچنین در همان روز، یکی از چهار ابزار خود موسوم به Fields Experiment که برای انجام آزمایشات استفاده می شود، راه اندازی کرد.

ناسا گفت، علاوه بر این، فضاپیما از پیشران های خود برای کاهش حرکت استفاده کرده است تا پروازش تثبیت شود.

پارکر در جهت خود به سمت تاج خورشیدی، از گرانش سیاره زهره (ونوس) برای شتاب دریافت و رسیدن به اتمسفر خورشید استفاده می کند و این نزدیکی به زهره در تاریخ 3 اکتبر رخ داد و راه را برای اولین ملاقات پارکر با خورشید در 5 نوامبر هموار کرد.

ناسا گفت: این مأموریت 1.5 میلیارد دلاری طی هفت سال، مجموعا 24 شیرجه به تاج خورشیدی را تجربه خواهد کرد.

پارکر طی شیرجه نهایی خورشیدی خود، تنها 3.83 میلیون مایل (6.16 میلیون کیلومتر) از سطح خورشید فاصله خواهد داشت. این در حالی است که بشر تا به امروز نتوانسته بود به فاصله کمتر از 27 میلیون مایلی (43 میلیون کیلومتری) خورشید برسد که توسط ماموریت آلمانی-آمریکایی هلیوس 2 (Helios 2) در سال 1976 اجرا شده است.

اولین عکس پارکر

پارکر در تاریخ 30 شهریور پس از گذشت بیش از یک ماه از شروع سفر پرماجرایش برای لمس تاج خورشیدی، برای نخستین بار پیروز به ثبت تصاویر منحصر به فردی از کهکشان راه شیری و منظومه شمسی شد.

در پشت سپر حرارتی پارکر، یک ابزار تصویربرداری میدان گسترده برای کاوش خورشید (WISPR) نیز تعبیه شده است که نقش مهمی را در پیروزیت این ماموریت ایفا می کند. این ابزار از جفت تلسکوپ خود برای ثبت تصاویر استفاده خواهد کرد.

دانشمندان گفتند که این ابزار پیروز به ثبت اولین تصویر در طی ماموریت خود شده است. تصویر سمت چپ توسط پنل تلسکوپ بیرونی این ابزار و با میدان دید 58 درجه ای و تصویر سمت راست نیز توسط پنل تلسکوپ داخلی و با میدان دید 40 درجه ثبت شده است.

نکته جالب این بود که در مرکز تصویر سمت راست یک جسم درخشان قابل رویت بود و آن سیاره مشتری بود و در تصویر دیگر نیز کهکشان راه شیری در مرکز تصویر می درخشید.

اولین تصویر پارکر از گاز های خورشید

کاوشگر خورشیدی پارکر در تاریخ 23 آذر 1397 پیروز شد از گاز های پرانرژی خورشید عکس گرفته و به زمین ارسال کند.

در این تصویر گاز های پرانرژی خورشیدی دیده می شود و به طور کلی این گاز ها بیشتر در مناطقی هستند که فعالیت های خورشیدی بیشتر در آنجا افزایش دارد. در قسمت تقریبا مرکزی تصویر نیز نقطه ای روشن به چشم می خورد که نشان دهنده سیاره مشتری است.

شیرجه های پارکر به تاج خورشید

کاوشگر خورشیدی پارکر در ماه اوت 2018 یک مأموریت تاریخی را برای نزدیک شدن به ستاره منظومه شمسی شروع کرد، جایی که تا به امروز هیچ کاوشگری به آن راه نیافته است و اولین چرخش خود به دور خورشید را در ماه نوامبر 2018 به انجام رساند.

این پرواز با سرعت 340 هزار کیلومتر بر ساعت و در فاصله 24 میلیون کیلومتری از سطح خورشید و درون تاج خورشیدی انجام شد و سپس در آخرین روز ژانویه 2019 دوباره آن را شروع کرد و در تاریخ 12 آوریل دومین شیرجه را در حالی که حدود 24 میلیون کیلومتر بالاتر از سطح خورشید بود، با پیروزیت پشت سر گذاشت.

این همان فاصله ای است که این فضاپیما در تاریخ 5 نوامبر 2018 در نخستین شیرجه خود به آن رسیده بود. پارکر در تاریخ 1 سپتامبر 2019 بار دیگر به خورشید شیرجه زد و سپس از جاذبه سیاره زهره برای تنظیم جهت خود استفاده کرد.

دانشمندان برای این سومین شیرجه توانستند ابزار های کاوشگر را زودتر روشن کنند. این امر به لطف سطح بالا و غیر منتظره از ارسال داده ها از فضاپیما صورت گرفت. اپراتور های مستقر در زمین، داده ها را سریع تر از آنچه انتظار می رفت، دریافت کردند و مشاهدات پارکر را خیلی زود و در حجم بالا جمع آوری کردند.

ابزار پارکر این بار به مدت 35 روز مستمر کار کردند که سه برابر زمانی بود که در دو شیرجه قبلی برقرار بود.

کاوشگر خورشیدی پارکر بار دیگر و برای چهارمین بار در تاریخ 29 ژانویه 2020 (11 بهمن 1398) با خورشید ملاقات کرد و به تاج خورشیدی شیرجه زد که تا به امروز آخرین شیرجه این کاوشگر به تاج خورشیدی بوده است.

اولین اطلاعات از ملاقات پارکر و خورشید به زمین رسید

در تاریخ 14 مرداد 1398 در حالی که حدود یک سال از پرتاب کاوشگر خورشیدی پارکر گذشته بود و دو بار پیروز به ملاقات از نزدیک با خورشید شده بود و برای سومین شیرجه آماده می شد، داده های دو ملاقات قبلی خود را به زمین فرستاد.

تیم مأموریت پارکر در آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز در مریلند، 22 گیگابایت داده های علمی جمع آوری شده طی این دو ملاقات را دریافت کردند. این میزان انتقال اطلاعات، 50 درصد بیشتر از چیزی است که انتظار می رفت دریافت شود، اما به لطف اینکه سیستم ارتباط از راه دور این فضاپیما بهتر از حد انتظار ظاهر شد، این مهم میسر شد.

پارکر شش روز پس از انتقال اطلاعات گران بهای خود به زمین، وارد دومین سال از فعالیت خود شد.

نخستین داده های کاوشگر پارکر در دسترس عموم قرار گرفت

ناسا در تاریخ 26 آبان 1398 گفت داده های جمع آوری شده پارکر در دو شیرجه اولیه به صورت آنلاین در دسترس عموم قرار گرفته است و ناسا این امکان را برای کاربران علاقه مند فراهم کرده است تا بتوانند به راحتی داده ها را مشاهده و مورد تجزیه وتحلیل قرار دهند.

این داده ها شامل اندازه گیری های اجرا شده در طول اوج و حضیض است، یعنی زمانی که این کاوشگر در جهت مداری خود در نزدیکترین و دورترین حالت ممکن از خورشید قرار داشته است.

اولین کنفرانس خبری یافته های پارکر

ناسا در تاریخ 4 دسامبر 2019 (13 آذر 1398) نخستین یافته های تخصصی و نتایج تحلیل های دانشمندان خود درباره کاوشگر خورشیدی پارکر را منتشر کرد و همراه آن پخش زنده ای شامل بحث و مصاحبه در مورد نتایج تحقیقات و اطلاعات دو شیرجه نخست این کاوشگر به تاج خورشید صورت گرفت.

ناسا پیشتر، این داده ها را از طریق پرتال های مختلف در اواسط ماه نوامبر منتشر کرده بود، اما این کنفرانس از راه دور که توسط چهار کارشناس ماموریت پارکر برگزار شد که در مورد نتایج تحقیق این کاوشگر بحث می کردند، به علاقه مندان کمک کرد تا از جزئیات آن آگاه شوند.

در این کنفرانس خبری مطرح شد: اعضای گروه تحقیقات پارکر اندکی پس از روانه کردن این کاوشگر به سمت خورشید متوجه شدند که این کاوشگر قادر است نرخ ارسال اطلاعات بالاتری نسبت به آنچه فکر می کردند، داشته باشد. آن ها از این توانایی به نفع خود استفاده کردند و داده های بسیار بیشتری را از دو شیرجه اولیه پارکر به اتمسفر خورشید نسبت به آنچه انتظار می رفت، به دست آوردند.

دانشمندان ناسا گزارش دادند حسگر های نصب شده بر روی کاوشگر خورشیدی پارکر نوسانات میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی در باد خورشیدی را که بزرگتر از آن چیزی که در زمین است، شناسایی کرده اند. این نوسانات می تواند بواسطه تلاطم در باد خورشیدی یا بی ثباتی پلاسما که توسط یون ها یا الکترون ها هدایت می شوند، ایجاد شده باشد. وجود چنین نوساناتی نشان می دهد که ناپایداری های پلاسما تأثیر بسیار بیشتری در پویایی و انرژی باد خورشیدی نسبت به گذشته دارد.

دانشمندان همچنین مشاهدات خود درباره یون و الکترون پلاسما خورشید را ارائه دادند. آن ها دریافتند که وارونگی در میدان مغناطیسی خورشید غالباً با پیشرفت های موضعی در جزء شعاعی سرعت پلاسما همراه است. نویسندگان از سیگنال کاملاً واضح از نیم خط باد خورشیدی برای مطالعه هندسه و پیکربندی این زمینه استفاده می کنند. این روش باعث می شود دانشمندان بتوانند معکوس های میدان مغناطیسی را به عنوان خمیدگی های شکل S. در خطوط میدان که از خورشید در آمده اند تفسیر کنند.

دانمشندان با بررسی ابزار تصویربرداری کاوشگر خورشیدی پارکر، مشاهدات از راه دور از نور پراکنده شده توسط الکترون ها و گرد و غبار در نزدیکی خورشید را بررسی کردند و شواهد اولیه را در مورد وجود یک منطقه بدون فرض گرد و غبار فرضی در نزدیکی خورشید مشاهده کردند که تا پیش از این کشف نشده بود.

تصاویر دقیق از کاوشگر خورشیدی پارکر همچنین تغییرات مکانی در باد خورشیدی را نشان می دهد که مطابق با تغییرات در میدان مغناطیسی خورشید در سطح آن است و حباب های کوچکی از پلاسما را نشان می دهد که از خورشید خارج می شود و بخشی از باد خورشیدی جوان را تشکیل می دهد.

یافته های دانشمندان نشان می دهد که کاوشگر خورشیدی پارکر با ورود به منطقه ای غیرقابل کشف از منظومه شمسی، اکتشافات بزرگی را انجام داده است. در آینده نزدیک، پژوهشگران با ادغام و بررسی همه این داده ها اطلاعات مهمی درباره ساختار خورشید و باد خورشیدی به دست خواهند آورد. به عنوان مثال، محققان می بایست اندازه گیری های میدان های الکتریکی و مغناطیسی را با مشاهدات دقیق ذرات پلاسما ترکیب کنند تا مشخص کنند که چطور میدان ها و پلاسما برهمکنش دارند و بی ثباتی ها را کنترل می کنند.

پارکر خروج پنهانی جرم از تاج خورشید را شکار کرد

دانشمندان ناسا می گویند کاوشگر خورشیدی پارکر برای نخستین بار پیروز به رصد خروج جرم از تاج خورشیدی به شکل پنهان شده است.

خروج جرم از تاج خورشیدی به دلیل ظریف و مرموز بودن تا به امروز به شکل دقیق شناخته نشده است. هرچند که چنین رویدادی هر بار می تواند مقادیر عظیمی از ذرات باردار شده به نام پلاسما را از خورشید به بیرون از منظومه شمسی پرتاب کند.

در نوامبر 2018، همانطور که از زمین و فضاپیما ها مشاهده شد، خورشید آرام به نظر می رسید، اما اکنون مشخص شده که در واقع این طور نبوده است و خورشید طبق گفته دانشمندان در حال خروج جرم از تاج خورشیدی به شکل نهان بوده است.

در این زمان، کاوشگر خورشیدی پارکر (Parker Solar Probe) متعلق به ناسا در حال اولین ملاقات نزدیک با خورشید از پشت آن بوده است که ابزار های خود را در موقعیتی مناسب قرار می دهد تا آنچه را که در 11 و 12 نوامبر رخ داد، رصد کند.

خروج جرم از تاج خورشیدی در منظومه شمسی ما بسیار مهم است، زیرا می تواند در کار ماهواره های ارتباطی و ناوبری در مدار زمین اختلال ایجاد کند و هرچه فضانوردان از زمین دور شوند، در برابر اثرات احتمالی این ذرات، آسیب پذیرتر خواهند بود.

چنین پدیده هایی از این منظر نیز جذاب هستند که خورشید ما مانند هر ستاره دیگری در عالم، یک ستاره است. دانشمندان می دانند که خروج جرم در ستارگان دیگر نیز روی می دهد، اما آن ها به دلیل وجود فاصله بسیار زیاد هرگز نمی توانند چنین رویداد های دوردستی را مشاهده کنند.

یک خروج جرم از تاج خورشیدی (coronal mass ejection؛ یا CME یک فوران پر جرم از باد خورشیدی و افزایش میدان های مغناطیسی است که تاج خورشید بیرون می آید و در فضا منتشر می شود.

خروج جرم از تاج خورشیدی معمولاً با دیگر پدیده های خورشیدی مانند شراره خورشیدی همراه است. این پدیده از مناطق فعال خورشید مانند لکه های گروهی خورشید به وجود می آید. در حالت بیشینه، خورشید هر سه روز یک خروج جرم تولید می کند که این مقدار در کمینه به یک خروج در هر پنج روز می رسد. پژوهش های جدید می گویند که پدیده بازاتصال مغناطیسی مسئول به وجود آمدن CME و شراره خورشیدی است.

هنگامی که این پدیده رخ می دهد اجرام به سوی زمین حرکت می کنند و امواج شوک به وجود می آورند که توان این امواج در مقیاس تراوات معادل یک تریلیون وات است که باعث طوفان ژئومغناطیسی شده و مغناطیس کره را تحت تاثیر قرار می دهد.

آخرین رکورد های پارکر

کاوشگر خورشیدی پارکر متعلق به سازمان فضایی آمریکا (ناسا) که در ماه اوت سال 2018 به سمت خورشید روانه شد، در همان اوایل ماموریت خود رکورد سریع ترین شیء ساخته دست انسان و نزدیکترین شیء به خورشید را از آن خود کرد.

اکنون با توجه به اعلام تیم کنترل مأموریت پارکر در آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز، کاوشگر خورشیدی پارکر طی جدیدترین ملاقات خود با خورشید در تاریخ 29 ژانویه، این دو رکورد خود را شکسته است.

ناسا می گوید پارکر در چهارمین ملاقات خود با خورشید پیروز به شکستن دو رکورد خود شد. رکورد های قبلی که در سال 2018 به دست آمده بود، عبارت بود از: سریع ترین شیء ساخته دست انسان با رسیدن به سرعت 247 هزار کیلومتر بر ساعت و نزدیک ترین فضاپیما به خورشید با قرار دریافت در فاصله 42.7 میلیون کیلومتری خورشید.

اما اکنون پارکر از این رکورد ها پیشی گرفته است و رکورد های جدیدی که عبارتند از: سریع ترین شیء ساخته انسان با رسیدن به سرعت 393 هزار کیلومتر بر ساعت و نزدیک ترین فضاپیما به خورشید با قرار دریافت در فاصله 18.6 میلیون کیلومتری خورشید را به ثبت رسانده است.

پارکر در ملاقات های بعدی خود با خورشید تا سال 2025 همچنان به شکستن رکورد های خود ادامه خواهد داد تا در نهایت خود را به فاصله شش میلیون کیلومتری سطح خورشید برساند.

managore.ir: ایستگاه بازی: آشنایی با بازی های کامپیوتری و کنسول های بازی