W najbliższą sobotę rano, punktualnie o 5.30 naszego czasu, warta 1,5 miliarda dolarów sonda na moment pojawi się na niebie nad Afryką Północną i Wyspami Kanaryjskimi. Solar Orbiter, który do tej pory okrążył Słońce już trzy razy, musi zbliżyć się do Ziemi na odległość niewiele większą niż ta, która dzieli nas od Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Zejście tak nisko oznacza przebicie się przez dwa regiony orbitalne składające się z satelitów i kosmicznych śmieci. Pierwszy to geostacjonarny pierścień satelitów na wysokości około 36 000 km nad Ziemią. Drugi to zbiór obiektów na niskiej orbicie okołoziemskiej, około 400 km od powierzchni planety.  Chociaż sonda będzie nieustannie monitorowana, a jej silniki umożliwiają korektę trajektorii lotu, manewr budzi pewne obawy naukowców.

Solar Orbiter zmieni swoją orbitę, wykorzystując grawitację Ziemi

Podjęcie takiego ryzyka jest jednak konieczne, ponieważ sonda musi wytracić część swojej energii orbitalnej. To pozwoli zmienić parametry orbity i wprowadzić Solar Orbitera na kurs, który poniesie go w pobliże Słońca. Wówczas znajdzie się w odległości podobnej do tej, w jakiej krąży najbliższy naszej gwieździe Merkury.

Zmiana nachylenia orbity sprawi, że instrumenty sondy lepiej „widziały” bieguny Słońca. – Cały manewr bazuje na naszej wiedzy dotyczącej mechaniki nieba. Przy tego typu misjach wykorzystuje się przede wszystkim naturę, a nie silniki. W misjach międzyplanetarnych, takich jak Solar Orbiter, planety stanowiące centra grawitacyjne, wykorzystywane są do zmiany prędkości, nachylenia i innych parametrów orbity sondy. Dzięki temu oszczędzamy bardzo dużo paliwa, a sonda trafia tam, gdzie chcemy – wyjaśnia dr Tomasz Mrozek z Zakładu Fizyki Słońca Centrum Badań Kosmicznych PAN we Wrocławiu, jeden z naukowców pracujących przy analizie danych z instrumentu STIX, znajdującego się na pokładzie Solar Orbiter.

Statek porusza się po orbicie eliptycznej, a jego prędkość zmienia się w zależności od tego, na ile jest oddalony od Słońca. Do tej pory Solar Orbiter obiegł Słońce trzy razy. Gdy jest blisko gwiazdy, czyli w peryhelium, jego prędkość przekraczała 33 kilometry na sekundę. Z kolei w największym oddaleniu, czyli w aphelium, spadała nawet, jak w czerwcu tego roku, do 2 km/s. Dzięki sobotniemu manewrowi sonda nie tylko zmieni orbitę, ale także znacznie przyspieszy.

Sonda słoneczna pomoże w badaniach pola magnetycznego Ziemi

Sobotni przelot w pobliżu naszej planety daje też wyjątkową okazję zbadania pola magnetycznego Ziemi. Budzi to szczególne zainteresowanie naukowców, ponieważ to magnetosfera chroni Ziemię przed plazmą słoneczną, czyli stałym „wiatrem” cząstek uciekających ze Słońca. Cząstki wiatru słonecznego nie tylko mogą przenikać przez pole magnetyczne i wywoływać zorzę polarną na naszym niebie. Mogą też „wywiewać” atomy z naszej atmosfery w kosmos.

Dane zebrane przez Solar Orbiter zostanę połączone z tymi zbieranymi m.in. przez satelity Swarm. – Solar Orbiter nieustannie bada stan środowiska, przez jakie przelatuje. Dlatego jego dane mogą pomóc w prognozach pogody kosmicznej. Jednak teleskopy sondy są wciąż uśpione. Wyjątkiem jest nasz instrument do obserwacji promieniowania rentgenowskiego, czyli STIX, który działa. Nieustannie otrzymujemy z niego nowe dane. Teraz, ze względu na bliskość Ziemi i lepsze możliwości przesyłu, tych danych otrzymujemy nawet więcej – wyjaśnia dr Mrozek.

Na pokładzie sondy Solar Orbiter znajduje się polski sprzęt

Wystrzelenie Solar Orbiter miało miejsce 10 lutego 2020 roku. Start na pokładzie rakiety Atlas 5 nastąpił z Przylądka Canaveral na Florydzie (USA). Zasadnicza część misji potrwa siedem lat, wliczając w to dwuletni okres między startem, a osiągnięciem przez sondę pierwszej orbity naukowej.

Centrum Badań Kosmicznych PAN zaangażowane jest w prace inżynieryjne i badawcze związane ze spektrometrem rentgenowskim STIX (X-ray Spectrometer/Telescope).  STIX zalicza się do grupy sześciu instrumentów teledetekcyjnych (teleskopów) misji Solar Orbiter.

Będzie odpowiadał za obserwacje promieniowania rentgenowskiego. Określi czas i źródła emisji tego promieniowania, jego intensywność i charakterystykę widmową. Dane uzyskane za pomocą STIX pomogą wyjaśnić także mechanizm przyspieszania elektronów na Słońcu oraz to, w jaki sposób są one transportowane w przestrzeń międzyplanetarną.

Źródło: ESA.