Sonda solar Parker

Aquest article tracta sobre el projecte de la NASA. Per al projecte de l'Agència Espacial Europea, vegeu Solar Orbiter.

Sonda solar Parker

Tipus de missió	sonda solar
Operador	Applied Physics Laboratory
NSSDCA ID	2018-065A
Núm. SATCAT	43592
Durada de la missió	(prevista) 6 anys i 321 dies
Propietats de la nau
Fabricant	Applied Physics Laboratory
Massa	685 kg
Dimensions	2,3 () × 3 () m
Inici de la missió
Llançament espacial Data 12 agost 2018 Lloc Cape Canaveral Space Launch Complex 37B ^(en) , Complex de llançament 37
Vehicle de llançament	Delta IV Heavy
Activitat orbital  Activitat orbital a Inserció octubre 2018 Tipus d'òrbita òrbita heliocèntrica Semieix major 0,388 ua Excentricitat valor desconegut Periàpside 6.900.000 km Apoàpside 109.300.000 km Inclinació 3,4 ° Període 88 d
Instruments Wide-Field Imager for Solar Probe ^(en) Integrated Science Investigation of the Sun ^(en) Solar Wind Electrons Alphas and Protons ^(en) FIELDS ^(en)
Living With a Star ^(en) ← BARREL ^(en) Solar Orbiter →

La sonda solar Parker (en anglès Parker Solar Probe i anteriorment Solar Probe, Solar Probe Plus, o Solar Probe+) és una sonda espacial de la NASA en desenvolupament destinada a la corona exterior del Sol.^[1][2] S'acostarà a 8,9 radis solars (6,2 milions de quilòmetres) de la "superfície" (fotosfera).^[3] El projecte va ser anunciat com una nova missió iniciada l'any 2009. L'1 de maig de 2008, el Laboratori de Física Aplicada de la Johns Hopkins University va anunciar que dissenyaria i construiria la nau espacial per llançar-la el 2015.^[4] La data de llançament va ser ajornada fins al 2018.^[5] El coet Delta IV Heavy com a vehicle de llançament permetria que la missió fos la nau espacial més ràpida fins a la data.^[6][7][8] El 31 de maig de 2017, la sonda va ser reanomenada en honor de l'astrofísic solar Eugene Parker, pioner a descriure la radiació solar i a explicar les causes del sorprenent sobrescalfament de la corona solar.^[1][9][10] Aquesta va ser la primera vegada que una nau espacial de la NASA fou anomenada amb el nom d'una persona viva.^[11] La sonda es va llançar el 12 d'agost de 2018.^[12]

Missió

Test de la sonda a les instal·lacions d'Astrotech

La sonda solar Parker serà la primera nau a volar per la corona baixa solar. Determinarà l'estructura de les dinàmiques del camp magnètic de la corona, permetrà entendre com la corona i el vent solar s'escalfen i s'acceleren i quins processos acceleren les partícules energètiques.

Farà servir assistència gravitatòria amb Venus per disminuir a poc a poc el periheli i fer passades prop del Sol fins a aproximadament 8,9 radis solars (6,2 milions de km).^[13]

Els sistemes de la nau estan dissenyats per resistir la radiació extrema i la temperatura prop del Sol, on la radiació incident és aproximadament 520 cops la rebuda a l'òrbita de la Terra, gràcies a un innovador escut solar. Aquest escut té 11,4 cm de gruix i està fet de carboni reforçat amb fibra de carboni, dissenyat per resistir temperatures de fins a 1.377 °C.^[14] L'escut té forma hexagonal i està muntat a la cara de la nau que dona al Sol. Els sistemes i els instruments científics estan localitzats a la part central de l'ombra de l'escut, on la radiació del Sol queda completament bloquejada. Si l'escut no fes ombra a la nau, aquesta resultaria danyada i inoperativa en qüestió de segons. Com que les comunicacions per ràdio amb la Terra tenen un retard d'uns 8 minuts, en el seu pas a prop del Sol, cal que la sonda actuï automàticament per protegir-se amb l'escut. Segons els científics, és la nau més autònoma mai dissenyada.^[15]

La font d'energia principal de la sonda és un sistema doble de panells solars. Un sistema primari s'usa mentre la nau és més lluny de 0,25 ua del Sol i es retracta rere l'escut quan la sonda s'hi apropa; el sistema secundari està format per uns panells molt més petits i s'usa durant els encontres propers amb el Sol. Aquest segon sistema està refrigerat amb un circuit líquid per mantenir la temperatura de funcionament.^[16]

Trajectòria

Animació de l'òrbita de la sonda solar Parker de 7 d'agost de 2018 fins 28 d'agost de 2025
      Sonda solar Parker ·       Sol ·       Mercuri ·       Venus ·       Terra

Velocitat i distància des del Sol de la sonda solar Parker. Hi ha 7 tipus diferents d'òrbites per un total de 24 òrbites.

Segon sobrevol de Venus el 22 de desembre de 2019. La velocitat baixa 2,9 km/s fins als 26 km/s el 26 de desembre (cercle vermell), i llavors la nau entra a una nova òrbita més a prop del Sol.

La trajectòria de la nau inclourà set encontres amb Venus durant set anys per lentament estrènyer la seva òrbita el·líptica al voltant del Sol, fins a fer un total de 24 òrbites.^[17] La fase científica s'esdevindrà durant aquests 7 anys, centrant-se sobretot en els períodes en què la nau és més a prop del Sol. La proximitat al Sol i la seva radiació se suposa que provocarà efectes adversos a la sonda, afectant els instruments, les comunicacions, l'electrònica, etc. El fet que l'òrbita sigui altament el·líptica permet uns temps d'exposició a prop del Sol relativament curts, minimitzant aquest efectes adversos.^[18]

La trajectòria demanda una energia molt alta al llançament, i per això la nau s'ha llençat amb un coet Delta IV Heavy amb una última etapa amb un motor de combustible sòlid STAR 48BV.^[18] Les diverses assistències gravitacionals desacceleraran la sonda de la seva òrbita heliocèntrica, que resultarà en un nou rècord en la velocitat en el periheli.^[19][20] Quan la sonda passi prop del Sol, portarà una velocitat d'uns 200 km/s (uns 700.000 km/h), que farà que sigui el giny humà més ràpid mai fabricat,^[21] unes tres vegades més ràpid que l'actual rècord de la sonda Helios-B.^[22][23][24] Com tot objecte en òrbita, gràcies a la gravetat la nau accelera quan es troba prop del periheli i després es desaccelera fins que arriba al seu afeli.

Objectius científics

Mida aparent del Sol vist des de l'òrbita de la sonda solar Parker comparada amb la mida aparent vist des de la Terra.

Els objectius de la missió són:^[18]

• Traçar el flux d'energia que escalfa la corona solar i accelera el vent solar.
• Determinar l'estructura i la dinàmica del camp magnètic a les fonts del vent solar.
• Determinar quin mecanisme accelera i transporta les partícules més energètiques.

Experiments

Per complir amb els objectius científics, la sonda desenvoluparà 5 experiments:^[18]

• Electromagnetic Fields Investigation (FIELDS). Aquest experiment prendrà mesures directes del camp elèctric i magnètic, ones de ràdio, flux de Poynting, densitat absoluta del plasma i temperatura dels electrons. L'instrument principal és un magnetòmetre de flux.
• Integrated Science Investigation of the Sun (ISIS) mesurarà electrons, protons i ions pesants energètics. Aquest conjunt està compost de dos instruments: EPI-Hi i EPI-Lo.
• Wide-field Imager for Solar Probe (WISPR) és un conjunt de telescopis òptics per obtenir imatges de la corona i la heliosfera interna.
• Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP) comptarà el nombre d'electrons, protons i ions d'heli i en mesurarà les propietats, com velocitat, densitat i temperatura. Està format per dos analitzadors electroestàtics i una copa de Faraday.
• Heliospheric Origins with Solar Probe Plus (HeliOSPP) és una teoria i model d'investigació per maximitzar el valor científic de la missió.

Temporalització

Després del primer pas per Venus, la sonda assolirá una òrbita el·líptica respecte al Sol, amb un període de 150 dies (dues terceres parts del període de Venus), completant 3 òrbites mentre Venus en completa 2. A partir de llavors, la sonda realitzarà una sèrie de passos per Venus, amb l'objectiu d'anar reduint seqüencialment el període de l'òrbita, permetent també reduir la distància mínima de pas pel Sol. En el segon pas per Venus, el període s'escurçarà fins als 130 dies. Després de menys de dues òrbites, 198 dies més tard, es trobarà amb Venus una tercera vegada per reduir el període de l'òrbita fins als 112,5 dies, la meitat del de Venus. Dues òrbites més tard es tornarà a trobar amb Venus, per quarta vegada, reduint els període fins als 102 dies. Als 273 dies es trobarà a Venus per cinquena vegada, i el període passarà a ser de 96 dies, tres setenes parts el de Venus. És a dir, farà 7 òrbites mentre que Venus en fa 3. El sisè encontre, gairebé dos anys després del cinquè, farà que el període baixi fins als 92 dies, dos cinquens del de Venus. Cinc òrbites més tard es trobarà amb Venus per setena i darrera vegada, reduint el període fins a 88 o 89 dies.^[25]

Esdeveniments programats^[25][26]

Any	Data	Esdeveniment	Distància del Sol (Gm)	Velocitat (km/s)	Període orbital (dies)
2018	12 Ago	Llançament	151,6	–	174
	3 Oct	Pas per Venus #1	–	–	–
	5 Nov	Periheli #1	24,8	95	150
2019	4 Abr	Periheli #2	24,8	95	150
	1 Sep	Periheli #3	24,8	95	150
	26 Des	Pas per Venus #2	–	–	–
2020	29 Gen	Periheli #4	19,4	109	130
	7 Juny	Periheli #5	19,4	109	130
	11 Jul	Pas per Venus #3	–	–	–
	27 Sep	Periheli #6	14,2	129	112.5
2021	17 Gen	Periheli #7	14,2	129	112.5
	20 Feb	Pas per Venus #4	–	–	–
	29 Abr	Periheli #8	11,1	147	102
	9 Ago	Periheli #9	11,1	147	102
	16 Oct	Pas per Venus #5	–	–	–
	21 Nov	Periheli #10	9,2	163	96
2022	25 Feb	Periheli #11	9,2	163	96
	1 Juny	Periheli #12	9,2	163	96
	6 Sep	Periheli #13	9,2	163	96
	11 Des	Periheli #14	9,2	163	96
2023	17 Març	Periheli #15	9,2	163	96
	22 Juny	Periheli #16	9,2	163	96
	21 Ago	Pas per Venus #6	–	–	–
	27 Sep	Periheli #17	7,9	176	92
	29 Des	Periheli #18	7,9	176	92
2024	30 Març	Periheli #19	7,9	176	92
	30 Juny	Periheli #20	7,9	176	92
	30 Sep	Periheli #21	7,9	176	92
	6 Nov	Pas per Venus #7	–	–	–
	24 Des	Periheli #22	6,9	192	88
2025	22 Març	Periheli #23	6,9	192	88
	19 Juny	Periheli #24	6,9	192	88
	15 Sep	Periheli #25	6,9	192	88
	12 Des	Periheli #26	6,9	192	88

Les distàncies del periheli són respecte al centre del Sol. Per calcular l'altitud respecte la superfície cal restar un radi solar ≈ 0,7 Gm.

Estat de la missió

El llançament es va produir el 12 d'agost de 2018, a les 3:31 a.m. EDT, 7:31 a.m. GMT. La nau està operativa, i durant la primera setmana a l'espai desplegarà l'antena d'elevada potència, el magnetòmetre i les antenes de camp elèctric. La comprovació dels instruments començarà a principi de setembre de 2018, i les primers observacions científiques es durien a terme al desembre del 2018.^[27]

Referències

1. Chang, Kenneth «Newly Named NASA Spacecraft Will Aim Straight for the Sun». New York Times, 31-05-2017 [Consulta: 1r juny 2017].
2. Applied Physics Laboratory «Feasible Mission Designs for Solar Probe Plus to Launch in 2015, 2016, 2017, or 2018» (.PDF). Johns Hopkins University, 19-11-2008. Arxivat de l'original el 2016-04-18 [Consulta: 27 febrer 2010]. Arxivat 2016-04-18 a Wayback Machine.
3. Tony Phillips. «NASA Plans to Visit the Sun». NASA, 10-06-2010. Arxivat de l'original el 2019-01-16. [Consulta: 2 juny 2017].
4. M. Buckley. «NASA Calls on APL to Send a Probe to the Sun». Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, 01-05-2008. Arxivat de l'original el 2010-11-20. [Consulta: 30 setembre 2010].
5. M. Buckley. «NASA Solar Study Mission Moves to Next Design Stage». Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, 05-03-2012. Arxivat de l'original el 2012-03-12. [Consulta: 12 març 2012].
6. Clark, Stephen «Delta 4-Heavy selected for launch of solar probe». Spaceflight Now, 18-03-2015 [Consulta: 18 març 2015].
7. «The Fastest Spacecraft Ever?» (en anglès).
8. «PSP launch vehicle tweet», 21-07-2017.
9. N. Davis. «Nasa's hotly anticipated solar mission renamed to honour astrophysicist Eugene Parker». The Guardian, 31-05-2017. [Consulta: 31 maig 2017].
10. Garner, Rob «Eugene Newman Parker» (en anglès). NASA, 24-05-2017. Arxivat de l'original el 2018-08-09 [Consulta: 16 agost 2018].
11. «NASA Renames Solar Probe Mission to Honor Pioneering Physicist Eugene Parker». NASA, 31-05-2017. [Consulta: 31 maig 2017].
12. «Liftoff! The ULA Delta IV Heavy Rocket Clears the Launch Pad With NASA’s Parker Solar Probe – Parker Solar Probe» (en anglès). [Consulta: 12 agost 2018].
13. JHUAPL. «Parker Solar Probe» (en anglès). [Consulta: 12 agost 2018].
14. JHUAPL. «Parker Solar Probe: Spacecraft» (en anglès). [Consulta: 12 agost 2018].
15. Clark, Stuart. «Parker Solar Probe: set the controls for the edge of the sun…» (en anglès), 22-07-2018. [Consulta: 12 agost 2018].
16. Landis, Geoffrey; Kinnison, James; Fraeman, Martin; Roufberg, Lew; Vernon, Steve «Solar Power System Design for the Solar Probe+ Mission» (en anglès). International Energy Conversion Engineering Conference. American Institute of Aeronautics and Astronautics [Reston, Virigina], 28-07-2008. DOI: 10.2514/6.2008-5712.
17. JHUAPL. «Parker Solar Probe» (en anglès). [Consulta: 12 agost 2018].
18. Fox, N. J.; Velli, M. C.; Bale, S. D.; Decker, R.; Driesman, A. «The Solar Probe Plus Mission: Humanity’s First Visit to Our Star» (en anglès). Space Science Reviews, 204, 1-4, 11-11-2015, pàg. 7–48. DOI: 10.1007/s11214-015-0211-6. ISSN: 0038-6308.
19. «Delta 4-Heavy selected for launch of solar probe – Spaceflight Now» (en anglès). [Consulta: 12 agost 2018].
20. Scharf, Caleb A. «The Fastest Spacecraft Ever?» (en anglès). Scientific American Blog Network.
21. Garner, Rob. «Parker Solar Probe: Humanity’s First Visit to a Star». NASA, 09-08-2018. Arxivat de l'original el 5 de juny 2017. [Consulta: 9 agost 2018].
22. «[http://www.aerospaceweb.org/question/performance/q0023.shtml Aerospaceweb.org | Ask Us - Aircraft Speed Records]». [Consulta: 12 agost 2018].
23. «Fastest spacecraft speed | Guinness World Records», 19-12-2016. Arxivat de l'original el 2016-12-19. [Consulta: 12 agost 2018].
24. «Parker Solar Probe - Check123, Video Encyclopedia» (en anglès). Arxivat de l'original el 2017-08-10. [Consulta: 12 agost 2018].
25. See data and figure at «Solar Probe Plus: The Mission». Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, 2017.
26. «HORIZONS System». Jet Propulsion Laboratoy, NASA.
27. Brown, Geoffrey; Brown, Dwayne; Fox, Karen «Parker Solar Probe Launches on Historic Journey to Touch the Sun» (en anglès). Parker Solar Probe, 12-08-2018.

Enllaços externs

• Solar Probe Plus at the Johns Hopkins Applied Physics Laboratory
• Explorers and Heliophysics Projects Division (EHPD)