NASA svarsto galimybę įrengti tarpžvaigždinį zondą, kuris tirtų heliosferą – kosmoso sritį, kurią veikia Saulė | Ophthacare

NASA svarsto galimybę įrengti tarpžvaigždinį zondą, kuris tirtų heliosferą – kosmoso sritį, kurią veikia Saulė

Šis straipsnis buvo peržiūrėtas pagal Science X’s redakcinis procesas
ir politika.
Redaktoriai pabrėžė šias savybes ir kartu užtikrino turinio patikimumą:

patikrinta faktais

patikimas šaltinis

parašė tyrėjas (-ai)

korektūros


Menininko heliosferos, Saulės įtakos erdvėje vaizdavimas. Mažai žinoma apie tikrąją heliosferos formą. Kreditas: NASA

× Uždaryti


Menininko heliosferos, Saulės įtakos erdvėje vaizdavimas. Mažai žinoma apie tikrąją heliosferos formą. Kreditas: NASA

Saulė šildo Žemę ir daro ją tinkama gyventi žmonėms ir gyvūnams. Tačiau tai dar ne viskas, ir tai paveikia daug didesnį erdvės plotą. Heliosferasaulės paveiktos erdvės plotas, yra daugiau nei šimtą kartų didesnis nei atstumas nuo saulės iki žemės.

Saulė yra žvaigždė, kuri nuolat skleidžia nuolatinį plazmos – didelės energijos jonizuotų dujų – srautą, vadinamą saulės vėju. Be to nuolatinis saulės vėjasSaulė taip pat retkarčiais išskiria plazmos pliūpsnius, vadinamus vainikinės masės išmetimaikuri gali prisidėti prie Šiaurės pašvaistėir šviesos bei energijos pliūpsniai, vadinamos raketomis.

Iš Saulės ateinanti plazma plečiasi erdvėje kartu su Saulės magnetiniu lauku. Kartu jie susidaro heliosfera supančioje vietinėje tarpžvaigždinėje terpėje – plazmoje, neutraliose dalelėse ir dulkėse, kurios užpildo erdvę tarp žvaigždžių ir atitinkamų jų astrosferų. Heliofizikai kaip aš nori suprasti heliosferą ir jos sąveiką su tarpžvaigždine terpe.

Aštuonios žinomos Saulės sistemos planetos, asteroidų juosta tarp Marso ir Jupiterio ir Kuiperio juosta – dangaus kūnų juosta už Neptūno, apimanti planetoidą Plutoną – visos yra heliosferoje. Heliosfera yra tokia didelė, kad objektai Kuiperio juostoje skrieja arčiau saulės nei artimiausia heliosferos riba.

Heliosferos apsauga

Kai tolimos žvaigždės sprogsta, jos į tarpžvaigždinę erdvę išmeta daug spinduliuotės didelės energijos dalelių pavidalu. žinomas kaip kosminiai spinduliai. Šie kosminiai spinduliai gali būti pavojingi gyviems organizmams ir sugadinti elektroninius prietaisus bei erdvėlaivius.

Žemės atmosfera apsaugo gyvybę planetoje nuo kosminės spinduliuotės poveikio, tačiau dar prieš tai pati heliosfera veikia kaip kosminis skydas nuo daugumos tarpžvaigždinės spinduliuotės.

Be kosminės spinduliuotės, iš vietinės tarpžvaigždinės terpės į heliosferą nuolat teka neutralios dalelės ir dulkės. Šios dalelės gali paveikti erdvę aplink Žemę ir netgi gali pasikeisti kaip Saulės vėjas pasiekia Žemę.

Supernovos ir tarpžvaigždinė terpė taip pat galėjo turėti įtakos gyvybės kilmė ir žmogaus raida žemėje. Kai kurie mokslininkai prognozuoja, kad prieš milijonus metų heliosfera susidūrė su šaltu, tankiu tarpžvaigždinėje terpėje esančių dalelių debesimi, sukėlė heliosferos susitraukimąatskleidžiant Žemę vietinei tarpžvaigždinei terpei.


Menininkas vaizduoja heliosferą ir jos vietą vietinėje tarpžvaigždinėje terpėje ir Paukščių Tako galaktikoje. Tarpžvaigždinis zondas galėtų nukeliauti toliau nei bet kuris ankstesnis erdvėlaivis ir padėti mokslininkams gerai pažvelgti į mūsų heliosferą – Saulės įtaką erdvėje – iš išorės. Kreditas: JHU/APL

× Uždaryti


Menininkas vaizduoja heliosferą ir jos vietą vietinėje tarpžvaigždinėje terpėje ir Paukščių Tako galaktikoje. Tarpžvaigždinis zondas galėtų nukeliauti toliau nei bet kuris ankstesnis erdvėlaivis ir padėti mokslininkams gerai pažvelgti į mūsų heliosferą – Saulės įtaką erdvėje – iš išorės. Kreditas: JHU/APL

Nežinoma forma

Tačiau mokslininkai iš tikrųjų nežino, kokia yra heliosferos forma. Modeliai skiriasi savo forma nuo sferinės iki kometiškos iki kruasano formos. Šios prognozės skiriasi dydžiu nuo šimtų iki tūkstančių kartų didesnis už atstumą nuo saulės iki žemės.

Tačiau mokslininkai saulės judėjimo kryptį apibrėžė kaip „nosies“ kryptį, o priešingą – kaip „uodegos“ kryptį. Nosies kryptis turi turėti trumpiausią atstumą iki heliopauzės – ribos tarp heliosferos ir vietinės tarpžvaigždinės terpės.

Joks zondas niekada nebuvo gerai apžiūrėjęs heliosferos iš išorės ar tinkamai paėmęs vietos tarpžvaigždinės terpės pavyzdžių. Taip mokslininkai gali daugiau sužinoti apie heliosferos formą ir jos sąveiką su vietine tarpžvaigždine terpe, kosmine aplinka už heliosferos.

Heliopauzės kirtimas su „Voyager“.

NASA paleido 1977 m „Voyager“ misija: Du jo erdvėlaiviai praskrido pro Jupiterį, Saturną, Uraną ir Neptūną išorinėje saulės sistemoje. Mokslininkai nustatė, kad po šių dujų milžinų stebėjimo zondai atskirai kirto heliopauzę ir į tarpžvaigždinę erdvę atitinkamai 2012 ir 2018 m.

Nors „Voyager 1“ ir „2“ yra vieninteliai zondai, kada nors galintys kirsti heliopauzę, jie gerokai viršija numatytą misiją. Jie nebegali grąžinti reikiamų duomenų, nes jų instrumentai lėtai sugenda arba išsijungia.

Šie erdvėlaiviai buvo skirti tyrinėti planetas, o ne tarpžvaigždinę terpę. Tai reiškia, kad jie neturi tinkamų instrumentų visiems tarpžvaigždinės terpės ar heliosferos matavimams, kurių reikia mokslininkams.

Čia gali ateiti potenciali tarpžvaigždinio zondo misija. Zondas, skirtas skristi už heliopauzės ribų, padėtų mokslininkams suprasti heliosferą stebint ją iš išorės.

Tarpžvaigždinis zondas

Kadangi heliosfera tokia didelė, norint pasiekti ribą, prireiktų zondo dešimtmečiųnors ir naudojant gravitacijos pagalbą iš tokios didžiulės planetos kaip Jupiteris.


Menininko heliosferos vaizdavimas – tikroji forma lieka nežinoma. Buvo pridėtos Saulės, heliopauzės ir nosies bei uodegos krypčių etiketės, taip pat šono krypties pavyzdys. Manoma, kad „Voyager“ zondai per savo dešimtmečius trukusią kelionę kirto už heliosferos ribų. Autoriai: NASA/JPL-Caltech

× Uždaryti


Menininko heliosferos vaizdavimas – tikroji forma lieka nežinoma. Buvo pridėtos Saulės, heliopauzės ir nosies bei uodegos krypčių etiketės, taip pat šono krypties pavyzdys. Manoma, kad „Voyager“ zondai per savo dešimtmečius trukusią kelionę kirto už heliosferos ribų. Autoriai: NASA/JPL-Caltech

Erdvėlaivis „Voyager“ nebegalės pateikti duomenų iš tarpžvaigždinės erdvės dar gerokai anksčiau nei tarpžvaigždinis zondas paliks heliosferą. O kai zondas bus paleistas, priklausomai nuo trajektorijos, tarpžvaigždinę terpę pasiekti prireiks maždaug 50 ar daugiau metų. Tai reiškia, kad kuo ilgiau NASA lauks zondo paleidimo, tuo ilgiau mokslininkai neturės misijų, veikiančių išorinėje heliosferoje ar vietinėje tarpžvaigždinėje terpėje.

NASA svarsto galimybę jį sukurti tarpžvaigždinis zondas. Šis zondas matuotų plazmos ir magnetinius laukus tarpžvaigždinėje terpėje ir vaizduotų heliosferą iš išorės. Siekdama pasiruošti, NASA paprašė daugiau nei 1000 mokslininkų pagalbos dėl misijos koncepcijos.

Pirmas reportažas rekomendavo zondui skristi orbita, kuri yra maždaug 45 laipsnių kampu nuo heliosferos nosies krypties. Ši trajektorija atsektų dalį „Voyager“ kelio, kai jis pasiektų kai kuriuos naujus kosmoso regionus. Tokiu būdu mokslininkai galėtų ištirti naujus regionus ir iš naujo aplankyti kai kuriuos iš dalies žinomus kosmoso regionus.

Šis kelias leistų zondui matyti tik iš dalies kampuotą heliosferos vaizdą, o sraigtasparnio, apie kurį regiono tyrinėtojai žino mažiausiai, įžvelgti nepavyktų.

Sraigto uodegoje mokslininkai prognozuoja, kad plazma, sudaranti heliosferą sumaišytas su plazma, sudaranti tarpžvaigždinę terpę. Tai atliekama per procesą, vadinamą magnetinis perjungimas, kuri leidžia įkrautoms dalelėms tekėti iš vietinės tarpžvaigždinės terpės į heliosferą. Kaip ir neutralios dalelės, patenkančios per nosį, šios dalelės veikia erdvės aplinką heliosferoje.

Tačiau šiuo atveju dalelės turi krūvį ir gali sąveikauti su saulės ir planetų magnetiniais laukais. Nors šios sąveikos vyksta ties heliosferos ribomis, labai toli nuo Žemės, jos turi įtakos heliosferos vidaus sudėčiai.

A naujas tyrimas paskelbtame žurnale Frontiers in Astronomy and Space Sciences, mano kolegos ir aš įvertinome šešias galimas paleidimo kryptis nuo nosies iki uodegos. Mes nustatėme, kad užuot išėjus arti nosies krypties, heliosferos šoną uodegos kryptimi nupjaunantis kelias sudarytų geriausią heliosferos formos perspektyvą.

Orbita šia kryptimi suteiktų mokslininkams unikalią galimybę ištirti visiškai naują kosmoso regioną heliosferoje. Kai zondas išeina iš heliosferos į tarpžvaigždinę erdvę, jis gautų išorinį heliosferos vaizdą tokiu kampu, kuris suteiktų mokslininkams išsamesnį jo formos vaizdą, ypač ginčijamoje uodegos srityje.

Galiausiai, nesvarbu, kuria kryptimi tarpžvaigždinis zondas paleis, mokslas, kurį jis grąžins, bus neįkainojamas ir tiesiogine prasme astronominis.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *