Ruimte

Hoe de NASA-sonde op missie gaat om de ‘zon aan te raken’

Door zich te wagen aan een reis die nog geen ruimtevaartuig eerder heeft gemaakt, zal de Parker Solar Probe proberen de grootste raadsels omtrent onze dichtstbijzijnde ster op te lossen.Tuesday, August 14, 2018

Door Nadia Drake
In deze illustratie nadert de Parker Solar Probe van de NASA na een reis van zeven jaar de zon.

De zon wacht al bijna vijf miljard jaar op zijn eerste close-up – en nu is de NASA eindelijk onderweg om het gelaat van deze ster van dichtbij te verkennen.

Na enkele vertragingen is de Parker Solar Probe op 12 augustus om 09:31 ’s ochtends met behulp van een ULA Delta IV-raket gelanceerd richting zijn baan om de zon. De sonde is uitgerust met vier groepen van wetenschappelijke instrumenten en wordt – uiteraard – door zonne-energie aangedreven, waarbij ze zich gedurende de reis van zeven jaar zal laven aan de energie van de ster.

De missie van de Parker Solar Probe: de zon dichter dan ooit te naderen om eindelijk een verklaring te vinden voor raadsels over deze ster die nog altijd niet zijn opgelost.

“De zon is (…) altijd aan verandering onderhevig, altijd in beweging en doorloopt fases met ongelooflijke geweldsuitbarstingen,” zegt Alex Young van het Goddard Space Flight Center van de NASA. “Het is een ongelooflijk dynamische ster.”

Geboorte van een ster

De zon maakt al miljarden jaren het leven op aarde mogelijk en heeft in de loop van de menselijke geschiedenis de basis gevormd voor meerdere religies en talloze mythen. Zijn aanwezigheid is alomtegenwoordig en onontkoombaar, behalve op de meest ongebruikelijke plekken op aarde. 

En toch weten we niet precies hoe de zon werkt.

Al ruim een eeuw doen astronomen onderzoek naar onze dichtstbijzijnde ster. Ze hebben hem in alle mogelijke golflengten van het elektromagnetische spectrum bestudeerd, met zowel telescopen op aarde als in de ruimte die speciaal werden ontworpen om de verblindende energie van zijn verzengende oppervlak te kunnen bekijken. Maar hoe hard wetenschappers het ook hebben geprobeerd, ze hebben de geheimen van de zon nog altijd niet kunnen ontcijferen – misschien wel omdat tot dusver geen enkele telescoop de ster van dichtbij genoeg heeft bekeken.

“We moeten de actieve regio betreden waar al die geheimzinnige processen zich afspelen,” zegt projectwetenschapper Nicola Fox van het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory.

Rijk van de zon

De missie van de sonde – die is vernoemd naar de nu 91-jarige astrofysicus Eugene Parker, de man die als eerste de supersonische stroom van geladen deeltjes identificeerde die de zonnewind wordt genoemd – is drieledig.

De zonnewind blaast in alle richtingen vanaf de zon en vormt een invloedssfeer (de heliosfeer) die zich tot aan de rand van het zonnestelsel uitstrekt. De wind begint als een – relatief gezien – kalme bries en wordt daarna versneld tot een supersonische storm van energie en deeltjes die met miljoenen kilometers per uur door de ruimte blaast.

Tot de brandende kwesties waarop de missie een antwoord wil vinden, behoort ook de vraag wat de zonnewind zo sterk versnelt en waarom die versnelling zo hoog is. De verklaring van dit fenomeen kan ook veel inzicht opleveren in de interne processen van de ster zelf en zou zelfs kunnen bijdragen aan experimenten op het gebied van vreedzame kernfusie hier op aarde.

Het ruimtevaartuig zal ook de zonne-uitbarstingen bestuderen die zich af en toe op het oppervlak van de zon voordoen, waarbij enorme bellen van plasma worden weggeschoten. Als deze ‘coronal mass ejections’ of CME’s van geladen deeltjes op de aarde botsen, kunnen ze prachtig noorder- en zuiderlicht veroorzaken, maar ze zijn ook gevaarlijk voor astronauten en kunnen communicatiesystemen en elektriciteitsnetwerken verstoren.

“We hebben de technologie, we hebben de mensen in de ruimte en we moeten gewoon het gebied begrijpen waardoorheen we zullen reizen,” zegt Young.

Om verklaringen voor de raadsels omtrent de zon te vinden zal de sonde meerdere keren een duik nemen in de corona, de buitenste atmosfeer van de zon die een temperatuur van anderhalf miljoen graden heeft. Wetenschappers weten namelijk niet waarom de corona zo ongelooflijk heet is terwijl het oppervlak van de zon een relatief koele temperatuur van 5400 graden heeft.

“Waarom is de corona driehonderdmaal heter dan het oppervlak van de zon?” vraagt Fox zich af. Dat is een van de vragen waarop de missie hopelijk een antwoord kan geven.

Sunset Boulevard

Een uitstapje in die zinderende hitte is geen eenvoudige onderneming. De Parker Solar Probe zal uiteindelijk een hogere snelheid hebben dan welk ander ruimtevaartuig ooit. Tegen de tijd dat hij zijn laatste rondje om de zon maakt, over zeven jaar, zal hij met 700.000 kilometer per uur over het oppervlak van de zon scheren, snel genoeg om in minder dan drie seconden van Amsterdam naar Berlijn te vliegen.

De reis van de sonde naar het hart van het zonnestelsel begint met een vlucht langs Venus in oktober, waarmee het vaartuig richting zijn baan om de zon zal worden georiënteerd. Daarna “zullen we Venus op onze zeven jaar durende missie nog zesmaal ontmoeten, zodat we steeds dichter om de zon gaan draaien, totdat we op onze laatste vlucht langs de zon op een afstand van niet meer dan 6,1 miljoen kilometer boven het oppervlak van de zon vliegen,” zegt Fox.

Mocht je denken dat het een vreselijke plek is om rond te hangen, dan heb je gelijk. De sonde is uitgerust met een speciaal hitteschild van elf centimeter dikte dat de vier groepen van wetenschappelijke instrumenten aan boord zal beschermen tegen de intense hitte van de zon. Het schild is opgebouwd uit meerdere lagen van koolstofvezelversterkte kunststof, syntac-schuim en andere materialen.

“De meeste wetenschappelijke instrumenten bevinden zich in de romp van het ruimtevaartuig en liggen in de schaduw van het hitteschild,” zegt Fox.

Maar enkele instrumenten zullen buiten het ruim zeventig kilo zware schild uitsteken om belangrijke gegevens over het magnetische veld, de straling, deeltjes en energie te verzamelen.

Als alles goed gaat, zal de missie minstens zeven jaar duren. Als het tijd is om de Parker Solar Probe vaarwel te zeggen, zullen de vluchtleiders het ruimtevaartuig ten onder laten gaan.

“Als we zonder brandstof komen te zitten, zal het ruimtevaartuig zich omdraaien, waardoor delen van de romp die niet zijn ontworpen om te worden blootgesteld aan de omgeving van de zon, zullen smelten,” legt Fox uit. Terwijl de sonde wegsmelt, zullen stukken ervan uiteindelijk deel gaan uitmaken van de zon.

Dit verhaal werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

Lees meer