La nostra comprensione delle stelle lontane è aumentata drammaticamente negli ultimi decenni. Grazie a strumenti migliorati, gli scienziati sono in grado di vedere più lontano e più chiaro, imparando così di più sui sistemi stellari e sui pianeti che li orbitano (alias pianeti extra-solari). Sfortunatamente, ci vorrà del tempo prima che sviluppiamo la tecnologia necessaria per esplorare da vicino queste stelle.
Ma nel frattempo, la NASA e l'ESA stanno sviluppando missioni che ci consentiranno di esplorare il nostro Sole come mai prima d'ora. Queste missioni, la sonda solare Parker della NASA e l'orbita solare dell'ESA (l'Agenzia spaziale europea), esploreranno più vicino al Sole rispetto a qualsiasi missione precedente. In tal modo, si spera che risolveranno domande vecchie di decenni sui meccanismi interni del Sole.
Queste missioni - che verranno lanciate rispettivamente nel 2018 e nel 2020 - avranno anche implicazioni significative per la vita qui sulla Terra. Non solo la luce solare è essenziale per la vita così come la conosciamo, i bagliori solari possono rappresentare un grave pericolo per la tecnologia da cui l'umanità sta diventando sempre più dipendente. Ciò include comunicazioni radio, satelliti, reti elettriche e voli spaziali umani.
E nei prossimi decenni, si prevede che l'orbita terrestre bassa (LEO) diventerà sempre più affollata man mano che le stazioni spaziali commerciali e persino il turismo spaziale diventano realtà. Migliorando la nostra comprensione dei processi che guidano i brillamenti solari, saremo quindi in grado di prevedere meglio quando si verificheranno e in che modo avranno un impatto su Terra, veicoli spaziali e infrastrutture in LEO.
Come ha spiegato Chris St. Cyr, scienziato del progetto Solar Orbiter presso il Goddard Space Flight Center della NASA, in un recente comunicato stampa della NASA:
“Il nostro obiettivo è capire come funziona il sole e come influenza l'ambiente spaziale fino al punto della prevedibilità. Questa è davvero una scienza guidata dalla curiosità. "
Entrambe le missioni si concentreranno sull'atmosfera esterna dinamica del Sole, altrimenti nota come corona. Allo stato attuale, gran parte del comportamento di questo strato del Sole è imprevedibile e non ben compreso. Ad esempio, esiste il cosiddetto "problema di riscaldamento coronale", in cui la corona del Sole è molto più calda della superficie solare. Quindi c'è la questione di cosa spinga il costante deflusso di materiale solare (alias vento solare) a velocità così elevate.
Come ha spiegato Eric Christian, ricercatore della missione Parker Solar Probe presso la NASA Goddard:
"Parker Solar Probe e Solar Orbiter impiegano diversi tipi di tecnologia, ma - come missioni - saranno complementari. Scatteranno contemporaneamente la corona del Sole e vedranno alcune delle stesse strutture: cosa sta succedendo ai poli del Sole e come appaiono quelle stesse strutture all'equatore. "
Per la sua missione, la sonda solare Parker si avvicinerà al Sole di qualsiasi altro veicolo spaziale nella storia - a soli 6 milioni di km (3,8 milioni di miglia) dalla superficie. Ciò sostituirà il precedente record di 43.432 milioni di km (~ 27 milioni di mi), stabilito dalla sonda Helios B nel 1976. Da questa posizione, la sonda solare Parker utilizzerà le sue quattro suite di strumenti scientifici per immaginare il vento solare e studiare i campi magnetici del Sole, il plasma e le particelle energetiche.
In tal modo, la sonda aiuterà a chiarire la vera anatomia dell'atmosfera esterna del Sole, il che ci aiuterà a capire perché la corona è più calda della superficie del Sole. Fondamentalmente, mentre le temperature nella corona possono raggiungere fino a pochi milioni di gradi, la superficie solare (aka fotosfera), sperimenta temperature di circa 5538 ° C (10.000 ° F).
Nel frattempo, il Solar Orbiter arriverà a una distanza di circa 42 milioni di km (26 milioni di miglia) dal Sole e assumerà un'orbita altamente inclinata in grado di fornire le prime immagini dirette in assoluto dei poli del Sole. Questa è un'altra area del Sole che gli scienziati non comprendono ancora molto bene e lo studio potrebbe fornire indizi preziosi su ciò che guida la costante attività e le eruzioni del Sole.
Entrambe le missioni studieranno anche il vento solare, che è l'influenza più pervasiva del Sole sul sistema solare. Questo vapore di gas magnetizzato riempie il Sistema Solare interno, interagendo con campi magnetici, atmosfere e persino le superfici dei pianeti. Qui sulla Terra, è ciò che è responsabile dell'Aurora Boreale e dell'Australiano, e può anche causare il caos con i satelliti e i sistemi elettrici a volte.
Le precedenti missioni hanno portato gli scienziati a credere che la corona contribuisca al processo che accelera il vento solare a velocità così elevate. Quando queste particelle cariche lasciano il Sole e passano attraverso la corona, la loro velocità triplica efficacemente. Quando il vento solare raggiunge il veicolo spaziale responsabile della sua misurazione - 148 milioni di km (92 milioni di miglia) dal Sole - ha un sacco di tempo per mescolarsi con altre particelle dallo spazio e perdere alcune delle sue caratteristiche distintive.
Essendo parcheggiata così vicino al Sole, la sonda solare Parker sarà in grado di misurare il vento solare così come si forma e lascia la corona, fornendo così le misurazioni più accurate del vento solare mai registrate. Dal suo punto di vista sopra i poli del Sole, il Solar Orbiter completerà lo studio della sonda solare Parker sul vento solare vedendo come la struttura e il comportamento del vento solare variano a diverse latitudini.
Questa orbita unica consentirà anche all'Orbita solare di studiare i campi magnetici del Sole, poiché alcune delle attività magnetiche più interessanti del Sole sono concentrate ai poli. Questo campo magnetico è di vasta portata in gran parte a causa del vento solare, che si estende verso l'esterno per creare una bolla magnetica nota come eliosfera. All'interno dell'eliosfera, il vento solare ha un profondo effetto sulle atmosfere planetarie e la sua presenza protegge i pianeti interni dalle radiazioni galattiche.
Ciononostante, non è ancora del tutto chiaro come il campo magnetico del Sole sia generato o strutturato in profondità all'interno del Sole. Ma data la sua posizione, il Solar Orbiter sarà in grado di studiare fenomeni che potrebbero portare a una migliore comprensione di come viene generato il campo magnetico del Sole. Questi includono brillamenti solari ed espulsioni di massa coronale, che sono dovute alla variabilità causata dai campi magnetici attorno ai poli.
In questo modo, Parker Solar Probe e Solar Orbiter sono missioni complementari, che studiano il Sole da diversi punti di vista per aiutare a perfezionare la nostra conoscenza del Sole e dell'eliosfera. Nel processo, forniranno dati preziosi che potrebbero aiutare gli scienziati ad affrontare le domande di lunga data sul nostro Sole. Questo potrebbe aiutare ad espandere la nostra conoscenza di altri sistemi stellari e forse anche a rispondere a domande sulle origini della vita.
Come ha spiegato Adam Szabo, scienziato di missione per Parker Solar Probe alla NASA Goddard:
“Ci sono domande che ci infastidiscono da molto tempo. Stiamo cercando di decifrare ciò che accade vicino al Sole, e l'ovvia soluzione è semplicemente andare lì. Non possiamo aspettare, non solo io, ma l'intera comunità. "
Col tempo e con lo sviluppo dei materiali avanzati necessari, potremmo anche essere in grado di inviare sonde al sole. Ma fino a quel momento, queste missioni rappresentano gli sforzi più ambiziosi e audaci per studiare il Sole fino ad oggi. Come con molte altre audaci iniziative per studiare il nostro Sistema Solare, il loro arrivo non può arrivare abbastanza presto!
