Do kosmického prostoru byla vynesena jedna z nejočekávanějších čínských vědeckých misí roku 2022. Družice určená k pozorování Slunce se širokým vědeckým zaměřením i rozsáhlým vědeckým mezinárodním týmem. Jedná se o jeden z nejdůležitějších startů letošního roku. Samotný start družice ASO-S (Advanced Space-Based Solar Observatory) proběhl 9. října v 01:45 SELČ z kosmodromu Ťiou-čchüan pomocí nosné rakety CZ-2D. Pojďme tuto misi poznat více. Na začátek se ohlédneme trochu do minulosti. Kosmická mise zaměřená na studium Slunce, jeho magnetického pole a jeho vzájemné interakce se slunečními erupcemi, byla v Číně plánována už v sedmdesátých letech 20. století. Konkrétní návrh pak padl v roce 1976, kdy se zrodila mise označená jako ASTRON-1. Financování tohoto projektu však bylo velmi nízké a postupně byl projekt zrušen. V roce 2011 však Čínská akademie věd vytvořila nový plán prioritního vědeckého výzkumu a mezi mnoha body se objevila potřeba vyslat kosmickou sluneční observatoř.

V roce 2014 se začalo s ověřováním toho, zda je projekt realizovatelný, za jakou cenu a vznikla také studie na konkrétní vědecké cíle této observatoře. Vědecké cíle této mise jsou definovány takto: zkoumat souvislosti mezi slunečním magnetickým polem, slunečními erupcemi a CME (výrony koronální hmoty). Po těchto prvotních studiích dostal projekt v roce 2016 zelenou a začalo se s realizací. Práce na vědeckých přístrojích a montáži celé družice definitivně skončila v srpnu letošního roku. Družice nese sice oficiální označení ASO-S, ale má i přezdívku Kuafu-1 podle obra z čínské mytologie, který se snažil pronásledovat Slunce. Tato přezdívka byla vybrána na základě veřejné žádosti na pojmenování sondy.

Observatoř byla připravena ke startu ve velmi zajímavém období. Má totiž začít pracovat na konci letošního roku. Jedenáctiletý sluneční cyklus totiž dosáhne svého aktivního vrcholu na přelomu let 2023/2024, kdy je počet slunečních erupcí a tedy i CME nejvyšší. Na palubě družice jsou tři vědecké přístroje. Ty jsou navrženy k měření slunečního magnetického pole, pozorování CME a slunečních erupcí. Unikátní kombinace těchto vědeckých přístrojů umožňuje současné pozorování vektorového magnetického pole celého Slunce, spektroskopii při vysokých energiích slunečních erupcí, studovat vznik a vývoj slunečních erupcí a CME na povrchu Slunce a ve vnitřní koróně. To nejenže přispěje k lepšímu pochopení základní fyziky slunečních erupcí, ale také pomůže zlepšit možnosti předpovědi kosmického počasí. ASO-S se tak zaměří na podobné vědecké cíle jako observatoře SOHO a Parker Solar Probe. Vzájemná spolupráce těchto misí může ještě více rozšířit chápání chování Slunce a také zlepšit schopnosti předpovědi slunečního počasí.

Jak již bylo napsáno, na palubě se nachází tři vědecké přístroje, které si nyní představíme:

Full-Disc Vector Magnetograph (FMG)

Vektorový magnetograf měří magnetické pole fotosféry na celém slunečním disku. FMG se skládá z kamery, polarizačního optického systému a systému pro sběr a zpracování obrazu. Dalekohled je telecentrický s clonou 140 mm a detektorem je kamera CMOS s matricí 4k x 4k a šestnácti snímky za sekundu. Bude sloužit ke sledování magnetického pole celého Slunce. Může pracovat s citlivostí 0,5 mT a bude sloužit především k pozorování fotosféry Slunce, což je vnější obal hvězdy. Přístroj FMG vyvinul Institut optiky a přesné mechaniky v Xianu.

Za účelem dosažení vyšší přesnosti používá FMG režim sčítání více snímků. V normálním režimu pozorování se pro jeden magnetogram shromáždí 256 snímků (polovina pro levou a polovina pro pravou stranu). To znamená, že během 32 sekund (pro získání 256 snímků) by mělo být zaměření stabilizováno alespoň s přesností na půl pixelu, tedy asi 0,25″. O stabilizaci sondy se stará jak její stabilizační systém, tak některé stabilizační prvky přímo v přístrojích.

Přístroj je podobný přístroji SP na japonské sluneční observatoři Hinode. Tento přístroj je také určen pro měření slunečního magnetického pole, ale FMG má mnohem větší zorné pole a vyšší časovou kadenci. Ve srovnání s magnetografy na palubě SDO/HMI a SOHO/MDI má FMG jednodušší pozorovací režim a vyšší přesnost měření.

Hard X-ray Imager (HXI)

Jedná se o kameru, která dokáže pořizovat snímky slunečních erupcí v oblasti 30 keV až 200 keV a bude sloužit k předpovídání, monitorování a výzkumu slunečních erupcí našeho Slunce. Kamera HXI byla postavena observatoří z Purpurové hory.

Bude zaměřena na sledování slunečních erupcí v tvrdém rentgenovém záření v rozsahu ~30 – 200 keV s úhlovým rozlišením 3,2 úhlové vteřiny a zorným polem 40 úhlových minut, energetickým rozlišením (24 % při 32 keV) a vysokou časovou kadencí (až 0,125 s). HXI využívá podobný princip jako Hard X-ray Telescope (HXT) na palubě japonské družice YOHKOH a Spectrometer Telescope for Imaging X-rays (STIX) na evropské sondě Solar Orbiter. Využívá tedy techniku nepřímého zobrazování pomocí prostorové modulace. Tím se liší od přístroje sondy Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI), který snímal Slunce technikou nepřímého zobrazování prostřednictvím rotační modulace. (Sonda ukončila činnost po 16 letech v roce 2018)

HXI je vysoce přesný zobrazovací přístroj. Je zhotoven z 3400 vrstev wolframových plátů, které jsou poskládány tak, že vzniká 91 párů wolframových mřížek. Tyto mřížky jsou instalovány v přední a zadní základní desce na koncích 1,2 metru dlouhého reflexního zaměřovače a tvoří 91 subzaměřovačů (kolimátorů). Signály HXR procházející jimi jsou zaznamenávány 91 detektory a po zaslání na Zemi jsou dekódovány několika algoritmy.

Lyman-alpha Solar Telescope (LST)

Posledním přístrojem je sada tří slunečních dalekohledů. Ty budou sloužit k pozorování vnitřní části koronosféry Slunce a slunečních erupcí. Přístroj se skládá ze snímače pro sluneční disk (SDI) s clonou 60 mm, snímače sluneční koróny (SCI) rovněž s clonou 60 mm, slunečního dalekohledu pro bílé světlo (WST) s clonou 130 mm a dvou naváděcích dalekohledů (GT).

SDI má zobrazovat Slunce od středu disku do 1,2 slunečního poloměru ve vlnovém pásmu Lyman-alfa (spektrální stopa vodíku v Lymanově sérii 121,6 ± 4,5 nm) s kadencí 4 snímky za 40 sekund. SDI používá jako detektor kameru s rozlišením 4608 × 4608 pixelů. Pro SDI i SCI je použit piezoelektrický systém stabilizace obrazu, aby bylo dosaženo vysokého prostorového rozlišení.

SCI používá kameru s rozlišením 2048 × 2048 pro snímání vnitřní sluneční koróny od 1,1 do 2,5 slunečního poloměru s kadencí 3 snímky za 60 sekund jak ve vlnovém pásmu Lyman-alfa (122,6 ± 3 nm), tak v bílém světle (700 ± 32 nm).

LST je navržen tak, aby snímal Slunce ve fialovém úzkopásmovém spektru (360 ± 2,0 nm) od středu disku do 1,2 slunečního poloměru s kadencí 1 snímek za 120 sekund. Jako detektor je zvolen snímač CMOS s rozlišením 4608 × 4608 pixelů, který umožňuje okénkový pozorovací režim.

Vodicí dalekohledy pracují ve vlnovém pásmu 570 nm. K navádění se používají kvadrantové fotodiodové detektory, které sledují sluneční limb, vypočítávají posun a předávají o něm informace všem třem dalekohledům.

Sonda ASO-S je určena pro čtyřletou misi a má hmotnost 888 kg. Je vybavena dvojící pohyblivých solárních panelů, které jí dodávají 898 W energie. Manévrování observatoře umožňuje zaměření Slunce s přesností 0,01°. Dále je vybavena 4 TB paměti a data může přenášet na Zemi rychlostí až 1 Gbit/s.

Cena za celou stavbu družice se uvádí v přepočtu 126 milionů dolarů. Plánuje se, že observatoř bude plně funkční před vrcholem sluneční aktivity v tomto cyklu, který se očekává kolem roku 2023/2024. Provozovat ji bude observatoř z Purpurové hory. Družice bude pracovat na sun-synchronní dráze ve výšce 720 km a bude pozorovat Slunce 24 hodin denně.

Zdroje informací:
https://www.nasaspaceflight.com/
https://space.skyrocket.de/
http://aso-s.pmo.ac.cn/
http://aso-s.pmo.ac.cn/

Zdroje obrázků:
https://twitter.com/CNSpaceflight/status/1546425751607554052
https://twitter.com/nkknspace/status/1579003658062426112/photo/3
https://www.nasaspaceflight.com/…/008u7hKbly1h6yq17hqe9j32bc1jkdhc-scaled.jpg
http://aso-s.pmo.ac.cn/chinese/sat/payload-hxi.png
http://aso-s.pmo.ac.cn/chinese/sat/payload-lst.png
http://aso-s.pmo.ac.cn/chinese/sat/payload-fmg.png