Angličtina má jeden krásný výraz – first light (první světlo). Používá se pro situaci, kdy vědecké přístroje na nějaké sondě poprvé „otevřou oči“ a nasbírají první údaje. Původ označení můžeme samozřejmě najít u snímkovacích přístrojů, ale first light se dnes používá u všech instrumentů bez ohledu na to, zda jsou snímkovací nebo zda provádí měření nejrůznějších veličin. Sonda Parker Solar Probe mohla během minulého týdne vypustit dobrou zprávu – všechny palubní přístroje mají za sebou fázi prvního světla. Pojďme se tedy v dnešním článku podívat na tento významný milník podrobněji.

Od startu na raketě Delta IV Heavy uplynulo jen něco málo přes měsíc a sonda Parker Solar Probe se dočkala u všech svých přístrojů prvních vědeckých měření. Tato časná pozorování ještě nejsou plnou ukázkou možností sondy, protože to hlavní přijde až mnohem blíže ke Slunci, ale pro pozemní týmy jsou už mimořádně důležitá. Potvrzují totiž, že přístroje fungují správně. Podle plánu probíhá měření elektrických a magnetických polí, počítání částic ze Slunce i pořizování fotografií z okolí sondy.

„Všechny přístroje už poslaly první údaje. Ty nebudou sloužit jen ke kalibraci, ale najdeme v nich i střípky náznaků toho, co můžeme očekávat v blízkosti Slunce, abychom rozluštili tajemství sluneční atmosféry – koróny,“ uvádí Nour Raouafi, vědecký pracovník mise z Applied Physics Lab, která funguje v rámci Johns Hopkins University v Marylandu. Vědci se už nemohou dočkat prvního relativně blízkého průletu kolem Slunce, který přijde v listopadu letošního roku, ale už teď díky zkouškám přístrojů víme, jaké vlastnosti má sluneční vítr blíže k Zemi. Pojďme se nyní podívat na dosavadní výstupy z jednotlivých přístrojů.

WISPR (Wide-field Imager for Solar Probe)

Jako jediný skutečně snímkovací přístroj, by měl WISPR poskytovat doposud nejčistší fotky z koróny. Tvoří jej dva teleskopy schované za tepelným štítem mezi dvojicí antén přístroje FIELDS a při startu byly oba teleskopy chráněny ochrannými krytkami. WISPR byl aktivován na začátku září a kvůli kalibraci nejprve pořídil temné snímky se zavřenými dvířky. 9. září se krytky otevřely a přístroj mohl pořídit první fotografie okolí sondy.

Tyto snímky analyzoval Russ Howard, hlavní vědecký pracovník přístroje WISPR z Naval Research Laboratory. Jeho úkolem bylo vyčíst z fotek, zda je přístroj orientován tak, jak má být. K tomuto účelu posloužila kalibrace podle hvězdných map. „Je zde vidět nápadný shluk hvězd v místě, kde se oba snímky překrývají. Nejjasnější hvězdou na snímku je Antares ze souhvězdí Štíra, který se na obloze nachází asi 90° od Slunce,“ popisuje Howard. Slunce samotné na fotkách není – nacházelo se daleko za pravým okrajem snímků. Sonda ale zachytila třeba planetu Jupiter – na pravém snímku jej najdete zhruba uprostřed.

„Levý snímek ukazuje krásný pohled na Mléčnou dráhu při pohledu ke středu naší Galaxie,“ doplnil Howard. Expoziční doba, tedy čas, po který je světlo sbíráno pro vytvoření snímků, může být prodloužen, nebo zkrácen, aby byly fotky světlejší nebo tmavší, byla v tomto případě u nejnižšího limitu. Má to svůj důvod. „Záměrně jsme chtěli mít krátkou expoziční dobu – pro případ, že by bylo po prvním zapnutí v zorném poli něco velmi jasného,“ vysvětluje Howard.

Jak se bude sonda blížit ke Slunci, změní svou orientaci v prostoru a tím pádem se změní i fotky. Při každém oběhu kolem Slunce bude WISPR pořizovat snímky struktur, která plynou z koróny. Taková snímkování se prováděla již dříve – ze vzdálenosti 1 astronomické jednotky, tedy zhruba 150 milionů kilometrů. Ovšem WISPR se dostane mnohem blíže – na zhruba 5% vzdálenosti Slunce-Země, čímž se dramaticky zvýší schopnost spatřit jevy, které v této oblasti probíhají, s mnohem jemnějším rozlišením než kdy dříve. Bude tedy možné získat podrobné snímky sluneční koróny.

ISʘIS (Integrated Science Investigation of the Sun)

Název přístroje ISʘIS někoho zmate, protože obsahuje symbol Slunce, ale nelekejte se – přístroj se vyslovuje jako í-sis a jeho úkolem je měřit vysokoenergetické částice spojené se sluneční činností jako jsou výrony koronární hmoty nebo sluneční erupce. Měření z tohoto přístroje krásně doplní výsledky z přístroje SWEAP, který je naopak zaměřený na nízkoenergetické částice, které tvoří sluneční vítr.

ISʘIS má k dispozici dva měřící systémy, které pokrývají široké spektrum energií pro částice, urychlované sluneční aktivitou. EPI-Lo se zaměřuje spíše na nižší energetické spektrum, zatímco EPI-Hi pokrývá vyšší energie. Oba systémy sbíraly data s nízkým napětím, aby si byli inženýři jistí, že jejich detektory pracují podle očekávání. Jak se bude sonda Parker Solar Probe blížit ke Slunci, dojde k navýšení měřícího napětí, aby bylo možné správně detekovat všechny částice v koróně.

Prvotní data z EPI-Lo ukazují kosmické záření z pozadí – částice jsou kdesi v hlubinách naší galaxie nabity a vystřeleny pryč, až jednou dorazí do Sluneční soustavy. Jakmile přejde EPI-Lo do režimu s vysokým napětím, měření částic se posune směrem k částicím ze Slunce, které jsou urychlovány v naší hvězdě a pak vystřelovány pryč.

Data z EPI-Hi naznačují detekci vodíkových i heliových částic. Blíže ke Slunci vědci očekávají, že spatří těchto částic mnohem více a společně s nimi i nějaké těžší prvky, případně nějaké částice s mnohem vyššími energiemi. Ty by se mohly objevit především ve chvíli, kdy dojde k nějakým slunečním událostem, které jsou spojené s energetickými projevy.

„Tým kolem přístroje ISʘIS je potěšen tím, jak jeho systémy zatím fungují,“ přiznává David McComas profesor astrofyziky na Princeton University a hlavní vědecký pracovník přístroje ISʘIS a dodává: „Ještě musíme udělat hodně krůčků, než se dostaneme do cíle, ale zatím vypadá všechno skvěle.“

FIELDS

Tento soubor senzorů na palubě sondy měří velikost a tvar elektrického a magnetického pole ve sluneční atmosféře. Jde o klíčová měření pro pochopení, proč je sluneční koróna několikasetnásobně teplejší, než povrch pod ní. Senzory přístroje FIELDS tvoří třeba čtyři dvoumetrové antény umístěné v přední části sondy, které přečnívají přes okraje tepelného štítu a jsou plně vystaveny náročnému prostředí v okolí Slunce. Tento přístroj ale kromě nich disponuje i údaji ze tří magnetometrů a páté, kratší antény pro měření elektrického pole, umístěných na výklopném rameni v zadní části sondy.

První získaná data byla pořízena v době, kdy se vyklápělo zadní rameno se senzory, tedy relativně krátce po startu. Na přiloženém grafu je vidět, jak se měření magnetického pole změnilo při vysunutí senzorů dále od těla sondy. Prvotní data o magnetickém poli Parker Solar Probe a jejích přístrojů ukazují ostrý pokles intenzity magnetického pole po vyklopení ramene. Po tomto vyklopení měří přístroje magnetické pole ve slunečním větru, což krásně vysvětluje, proč je potřeba, aby podobné senzory byly udržovány daleko od samotné sondy.

Na začátku září byly úspěšně vyklopeny čtyři výše zmíněné antény v přední části sondy – a prakticky okamžitě začaly detekovat stopy solární erupce. „Během uvádění do provozu, zachytil přístroj FIELDS svůj první radiový záblesk ze sluneční erupce,“ pochlubil se Stuart Bale, hlavní vědecký pracovník přístroje FIELDS ze Space Sciences Laboratory, která funguje na University of California v Berkeley. Takovéto záblesky radiových vln mohou být detekovány během slunečních erupcí – mimořádných uvolnění energie a světla – a jsou spojeny s nabitými elektrony, které erupce uvolní.

Tento konkrétní radiový záblesk ale nezachytil jen přístroj FIELDS na Parker Solar Probe, ale i přístroj WAVES na sondě WIND. Ta byla do libračního centra L1 soustavy Slunce – Země vypuštěna již v roce 1994 a stále funguje. Vědci tak dostali možnost porovnat data z obou přístrojů, které dělí celá generace technologického pokroku. „Přístroj FIELDS je jedním z nejpodrobnějších přístrojů studujících pole a vlny, jaký kdy letěl do vesmíru. Těší nás, že si vede tak dobře,“ uvedl Bale.

SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons)

Tento přístroj tvoří trojice samostatných systémů – dva analyzátory se starají o měření elektronů a iontů ve slunečním větru, zatímco Solar Probe Cup vyčnívá přes okraj tepelného štítu sondy, aby mohl přímo měřit sluneční vítr plynoucí z naší hvězdy. Po odklopení krytek, zapnutí vysokého napětí a vykonání vnitřní diagnostiky, mohly všechny tři systémy zachytit náznaky samotného slunečního větru.

Vzhledem k pozici a orientaci sondy v prostoru, vědci očekávali, že Solar Probe Cup změří především šum v pozadí a nezachytí částice slunečního větru. Ovšem prakticky hned po jeho zapnutí a zapojení přívodu energie, vletěl do detektoru náhlý a intenzivní příval slunečního větru. Na přiloženém grafu jej můžete jednoznačně rozlišit jako červený pruh. Jak se bude sonda blížit ke Slunci, budou data ze Solar Probe Cup stále výživnější. A možná díky nim odhalíme nové informace o procesech, které ohřívají a urychlují částice slunečního větru.

Dvojice analyzátorů SPAN také zachytila výstřelky v měřených hodnotách slunečního větru. Během jejich uvádění do provozu, se pozemní týmy rozhodly otočit sondu tak, aby jeden ze dvou analyzátorů SPAN, konkrétně SPAN-A, mířil přímo ke Slunci a byl tak vystaven slunečnímu větru přímo. Podařilo se nasbírat dvacet minut údajů včetně měření iontů (horní část obrázku) a elektronů (spodní část).

SPAN-A i jeho kolega SPAN-B budou měřit elektrony po celou dobu mise, ovšem vzhledem k aktuální orientaci sondy potrvá ještě několik let, než SPAN-A zažije opět podobné iontové měření. Je to tím, že elektrony ve slunečním větru mohou být měřeny z jakéhokoliv směru – jejich nízká hmotnost a vysoká teplota činí jejich pohyb značně nahodilý. Naopak těžší ionty slunečního větru letí ze Slunce po relativně přímé dráze.

„Chování systémů pro studium slunečního větru a koronárního plasmatu přístroje SWEAP je zatím opravdu slibné.“ sdělil Justin Kasper, hlavní vědecký pracovník tohoto přístroje z University of Michigan a dodal: „Naše předběžné výsledky získané z dat ihned po zapnutí naznačují, že máme opravdu vysoce citlivé přístroje, které nám u Slunce umožní dělat opravdu úžasnou vědu.“

Zdroje informací:
https://blogs.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://img.purch.com/
https://directory.eoportal.org/documents/163813/3705371/ParkerSP_Auto24.jpeg
https://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a010000/a013000/a013072/01_WISPR-crop.png
http://solarprobe.jhuapl.edu/…/images/articles/epi-lo_benchchecks_4949sm.jpg
https://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a010000/a013000/a013072/02b_ISIS_EPI-Hi.png
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a0/Parker-Solar-Probe-FIELDS.png
https://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a010000/a013000/a013072/03a_FIELDS_boom_deploy.png
https://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a010000/a013000/a013072/FIELDS_radio_burst-update.png
https://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a010000/a013000/a013072/04a_SWEAP_SPC.png
https://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a010000/a013000/a013072/04b_SWEAP_SPAN.png