کاوشگر پارکر ناسا به تاج خورشیدی نزدیک خواهد شد

نام اولیه کاوشگر پارکر، در واقع کاوشگر خورشیدی پلاس بود؛ اما در سال ۲۰۱۷ تنها چند روز قبل از جشن تولد ۹۰ سالگی این دانشمند، ناسا نام این ماموریت را به پاس قدرانی از او به پارکر تغییر نام داد. نام کاوشگر خورشیدی پارکراز یوجین پارکر (Eugene Parker) اخترفیزیکدان آمریکایی گرفته شده است. در اوایل دهه‌ی ۱۹۵۰ میلادی نظریه‌ی بادهای خورشیدی فراصوت را مطرح و وجود پیچ پارکر و میدان مغناطیسی خورشیدی را در بخش خارجی منظومه‌ی شمسی پیش‌بینی کرد. این پدیده اکنون به‌عنوان بادهای خورشیدی شناخته می‌شود.

امواج گرمایی و ذرات پر انرژی خورشید، یکی از موارد بسیار موثر بر زندگی بشر در کره‌ی زمین است، با این حال فناوری تاکنون به سطحی نرسیده بود که امکان بررسی دقیق و همراه با جزئیات این موارد میسر شود. دانشمندان در طول نیم قرن گذشته، تلاش‌های زیادی را برای تحقیق در این زمینه انجام دادند و نخستن بار در دهه‌ی ۹۰ میلادی ماموریت نخستین ماهواره در این زمینه آغاز شد. کاوشگر پارکر ناسا که ابعادی به اندازه‌ی یک خودرو دارد، در جریان ماموریت خود، بارها دور خورشید گردش می‌کند و اطلاعاتی را در مورد این ستاره‌ی بزرگ کهکشانی در اختیار دانشمندان می‌گذارد.

در این سفر، کاوشگر پارکر هفت برابر هر شی دیگر ساخت انسان در تاریخ بشر به‌سطح خورشید نزدیک‌تر خواهد شد. این فضاپیما، به فاصله‌ی ۶ میلیون کیلومتری سطح خورشید خواهد رسید. دما در آن فاصله حدود ۱۴۰۰ درجه‌ی سلسیوس است، اما یک سپر کربن کامپوزیتی از کاوشگر در برابر حرارت بالا محافظت می‌کند. این فضاپیما همچنین یک سیستم خنک‌کننده دارد که مانند رادیاتور عمل می‌کند و پنج لیتر آب تحت فشار خواهد داشت. این سیستم به این دلیل که ترکیبی از آب و الکترونیک در آن وجود دارد همانند دیگر سیستم‌هایی که پیش از این در فضاپیما استفاده شده، نخواهد بود. این ماموریت به دانشمندان کمک خواهد کرد تا به این معما که چرا جو خورشید گرم‌تر از سطح آن است، پاسخ دهند.

این ماموریت به‌لطف سپر ویژه‌ی ناسا با قطر ۱۱.۴۳ سانتی‌متر میسر شده است و از لایه‌ی کامپوزیت کربن، هسته‌ی سبک و نوعی اسپری با فرمول ویژه برای بازتاب امواج خورشیدی تشکیل شده است. این لایه، هسته‌ی فضاپیما را در برابر این دمای بسیار بالا محفاظت می‌کند؛ با وجود چنین حرارتی، درون کاوشگر ناسا از گرمایی معادل دمای اتاق بهره‌مند خواهد شد. میزان گرما و انرژی موجود در تاج خورشیدی و همچنین دلیل شتاب گرفتن بادهای خورشیدی، موضوعات مورد مطالعه‌ی کاوشگر پارکر خواهد بود. بادهای خورشیدی مجموعه‌ای از ذرات باردار هستند که از سمت خورشید به جریان می‌افتند و با سرعتی بیش از ۴۰۰ کیلومتر بر ثانیه از زمین عبور می‌کنند.

اختلال در بادهای خورشیدی میدان مغناطیسی زمین را تحت‌الشعاع قرار می‌دهد و انرژی را به درون کمربندهای تشعشعی زمین منتقل می‌کند. به‌گفته‌ی سوزانا دارلینگ، تاج خورشیدی یا کرونا که کاوشگر پارکر در آن حرکت می‌کند، دمای فوق‌العاده بالایی دارد ولی چگالی آن بسیار کم است. آب جوش و فر اجاق گاز را در نظر بگیرید؛ اگر دستتان را درون فر قرار دهید، دماهای خیلی بالاتری را به مدت بیشتری می‌توانید تحمل کنید به نسبت وقتی که دستتان را درون آب جوش قرار دهید. زیرا در آب، ذرات بسیار بیشتری با دست شما در تماس است. چگالی کرونا نسبت به سطح خورشید کمتر است و فضاپیما با ذرات کمتری در تماس است و درنتیجه گرمای کمتری دریافت می‌کند. اختلال در جو خورشید می‌تواند سبب خروج جرم از تاج خورشیدی (انفجار بزرگ گاز یونیزه شده) و همچنین خروج شعله‌های خورشیدی که منجر به تابش می‌شوند، شود.

هنگامی که جرم خارج شده از تاج خورشیدی با جو زمین ارتباط برقرار می‌کنند، سبب ایجاد جریان‌های الکتریکی می‌شود که می‌توانند به زمین برسند و به شبکه‌های برق آسیب برسانند. در عین حال، شراره‌های خورشیدی ارتباطات رادیویی را مختل می‌کنند و باعث مسمومیت پرتویی فضانوردان در فضا که توسط میدان مغناطیسی سیاره محافظت نشده‌اند، می‌شود. پژوهشگران برای پیش‌بینی چنین حوادثی نیازمند اطلاعات بیشتر در مورد خورشید هستند. تجهیزاتی که لازم است خارج از مراقبت محافظ گرمایی کار کنند، جهت ایمن ماندن از گرما، از مواد مناسب ساخته شده‌اند. فنجان فارادی که با جمع‌آوری ذرات باردار، آهنگ شارش آنها را اندازه‌‌گیری می‌کند، از ترکیب تیتانیوم، زیرکونیوم و مولیبدنیوم ساخته شده و نقطه‌ی ذوب آن ۲۶۲۲ کلوین است. تراشه‌هایی که میدان الکتریکی فنجان فارادی را تولید می‌کنند از تنگستن ساخته شده‌اند که بالاترین نقطه ذوب شناخته شده را دارد؛ ۳۶۹۵ کلوین. همچنین سیم‌های استفاده شده در تجهیزات الکترونیک از نیوبیوم ساخته شده‌اند که نقطه ذوب آن ۲۷۵۰ کلوین است.

زمین تنها سیاره‌ای نیست که تحت تاثیر بادهای خورشیدی قرار دارد. تمامی سیارات منظومه شمسی، حتی پلوتو تحت تاثیر جریان ذرات باردار خورشیدی قرار دارند. سیاره‌ی مریخ که تقریبا هیچ‌گونه اتمسفری ندارد،‌ به‌طور خاصی در برابر این بادها آسیب‌پذیر است. فضانوردان ایستگاه فضایی بین‌المللی نیز باید خود را در برابر اثرات بادهای خورشیدی محافظت کنند. ارزیابی محیطی که تحت تاثیر بادهای خورشیدی قرار می‌گیرد، تا زمانی که که انسان در تلاش است تا ماه، مریخ و به‌طور کلی اعماق فضا را مورد کاوش قرار دهد، بسیار حیاتی است. یکی از رازهای سر به مهر مانده، بادهای خورشیدی است. این بادها که بسیار سریع هستند با خود ذرات باردار را حمل می‌کنند که منبع مشخصی ندارند. این ماموریت امیدوار است عامل شتاب این بادهای خورشیدی را پیدا کند.

راز دیگری که سفینه‌ی پارکر به دنبال کشف آن است، در مورد تاج خورشیدی است. دمای تاج خورشیدی، بسیار بیشتر از سطح آن است که در تضاد قوانین طبیعی است. اگر خورشید را آتشی فرض کنیم، با دور شدن از آن به‌جای کاهش دما، دما افزایش پیدا می‌کند. با اینکه ۶۰ سال از اندازه‌گیری این دما می‌گذرد اما هنوز نتوانسته‌ایم پاسخی برای این معما پیدا کنیم. لیکا گوهاتاکورتا (Lika Guhathakurta)، دانشمند ناسا که در این پروژه حضور داشت، در سال ۲۰۰۸ طی یک بیانیه‌ای اعلام کرد که پاسخ این معماها در تاج خورشید است. کاوشگر پارکر باید وارد آن شوند.

این کاوشگر تا مهرماه به سطح خورشید خواهد رسید و تا ۷ سال آن‌ را از فاصله‌ی ۶ میلیون کیلومتری، مطالعه خواهد کرد. فضاپیمای پارکر ۲۷ بار به دور خورشید خواهر چرخید و در این مدت ۷ بار از نیروی گرانشی سیاره‌ی زهره کمک خواهد گرفت. کاوشگر پاکر با اندازه‌گیری‌ها و تصویربرداری‌ها، دانش ما را نسبت به لایه‌‌‌ی بالایی هلیوسفر خورشید و تکامل بادهای خورشیدی، افزایش خواهد داد.