چه خبر از کاوشگر خورشیدی پارکر؟

سال ۲۰۰۹ خبر طراحی و ساخت این کاوشگر به دست آزمایشگاه فیزیک دانشگاه “جانز هاپکینز”(Johns Hopkins) اعلام شد و اواسط خرداد ماه سال ۹۶ بود که “سازمان ملی هوانوردی و فضایی آمریکا”(NASA) اعلام کرد نخستین کاوشگر خورشیدی خود را روانه مدار خورشید خواهد کرد تا بخش‌هایی از رازهای سر به‌ مهر این ستاره را کشف کند.

در ابتدا قرار بود “پارکر” سال ۲۰۱۵ به فضا پرتاب شود. تاریخ پرتاب سپس تا تابستان ۲۰۱۸ به تعویق افتاد و در نهایت ۱۱ اوت به عنوان تاریخ نهایی پرتاب انتخاب شد که در آخرین لحظات به ۱۲ اوت ۲۰۱۸ موکول شد.

در حالیکه این کاوشگر در ابتدا “Solar Probe Plus” نام گرفته بود، در نهایت با نام “کاوشگر خورشیدی پارکر” و به افتخار “یوجین پارکر”(Eugene Parker) دانشمند آمریکایی در رشته فیزیک نجومی یا اخترفیزیک نامگذاری شد. این اولین بار است که یک فضاپیمای ناسا به نام یک شخص زنده نام‌گذاری می‌شود.

 “یوجین پارکر” دانشمند آمریکایی در رشته فیزیک نجومی است که حدود ۶۰ سال قبل مقاله‌ای منتشر کرد و آنچه که معتقد بود ماده پرسرعت و مغناطیس ساطع‌شده از خورشید است را توصیف کرد.

پارکر در مجموع هفت بار با خورشید دیدار خواهد کرد و ۲۴ بار به تاج خورشیدی شیرجه خواهد زد و در هر گردش به دور خورشید کمی عمیق‌تر در جو ستاره قرار می‌گیرد و به خورشید نزدیک می‌شود و به این کاوشگر شانس بیشتری برای کشف اسرار خورشید می‌دهد.

این کاوشگر سپس از میان جو خورشید عبور می‌کند و در سال ۲۰۲۵ به فاصله ۶.۲۷ میلیون کیلومتری سطح این ستاره درخشان خواهد رسید.

ناسا تا زمانیکه پارکر به اندازه کافی به خورشید نزدیک نشده بود، برای جلوگیری از تداخل رادیویی، با آن تماس برقرار نکرد.

 این کاوشگر به اندازه یک خودروی کوچک است که هفت بار از کنار سیاره زهره عبور می‌کند و طی یک سفر هفت ساله با استفاده از گرانش این سیاره، خود را به خورشید نزدیک‌ می‌کند.

کاوشگر خورشیدی پارکر به منظور مطالعه تاج خورشید و بادهای خورشیدی، به نزدیکترین فاصله تا خورشید، یعنی ۶ میلیون کیلومتری سطح خورشید که تاج خورشیدی یا کرونا قرار دارد، خواهد رفت که تاکنون هیچ کاوشگری موفق به این کار نشده است.

همینطور که پارکر در حال گردش در مدار خود است، ابزارهای آن برای حل سه راز علمی اصلی درباره خورشید به کار گرفته می‌شوند؛

۱-چرا جو خورشید داغ‌تر از سطح خورشید می‌شود؟

۲-بادهای خورشیدی حاوی ذرات باردار که در فضا منتشر می‌شوند، چگونه متولد می‌شوند؟

۳-چه چیزی موجب انفجارهای غول‌پیکری می‌شود که دانشمندان آن را “خروج جرم از تاج خورشیدی” می‌نامند؟

شیرجه‌های پارکر به اتمسفر خورشید که “پریهلیون”(perihelion) یا حضیض خورشید نامیده می‌شود، رسیدن کاوشگر به نزدیکترین فاصله ممکن با خورشید است.

این شیرجه‌ها برای دانشمندان و مهندسان ناسا اضطراب‌آور است، زیرا کاوشگر از چند روز قبل از شیرجه و چند روز بعد از آن ارتباطی با زمین ندارد. این سکوت رادیویی به این دلیل طراحی شده است تا تمرکز فضاپیما بر روی سالم نگه داشتن ابزارهای خود در پشت سپر حرارتی ضخیم خود باشد تا آنها را از گرمای باور نکردنی جو بیرونی خورشید(تاج خورشیدی) محافظت کند.

کاوشگر خورشیدی پارکر مجهز به سپرهای حرارتی فوق العاده مقاوم است که قابلیت مقاومت در دمای ۱۳۷۷ درجه سانتی‌گراد(۲۵۰۰ درجه فارنهایت) را دارد و هنگام نزدیک شدن به خورشید و با وجود گرمای محیط، به گونه‌ای طراحی شده که دمای داخل آن ۳۰ درجه سانتی‌گراد باقی بماند. این امر به لطف یک صفحه کامپوزیت کربنی ۱۱۴ میلی‌متری سپر حرارتی تعبیه شده روی بدنه کاوشگر امکانپذیر شده است.

پس از اینکه فضاپیما بعد از شیرجه دوباره از مدار خورشید عقب‌نشینی کرد، داده‌های جمع‌آوری شده در طول مانور به دانشمندانی که مشتاقانه منتظر این اطلاعات هستند مخابره می‌شود. محققان امیدوارند از این داده‌ها برای درک بهتر تاج خورشیدی استفاده کنند، جایی که دما به میلیون‌ها درجه سلسیوس می‌رسد.

این مشاهدات می‌تواند به رمزگشایی برخی از اسرار سر به مهر مانده خورشید کمک کند؛ از جمله اینکه چرا اتمسفر بیرونی خورشید یا همان کرونا یا تاج خورشید بسیار گرم‌تر از سطح آن است و این که چگونه ذرات باردار که باد خورشیدی را تشکیل می‌دهند، به بیشینه سرعت باورنکردنی خود می‌رسند.

در حالی که این فضاپیما با سرعت ۷۰۰ هزار کیلومتر در ساعت حول خورشید حرکت می‌کند، از محل تولد پرانرژی‌ترین ذرات خورشیدی و همچنین ناحیه‌ای عبور می‌کند که در آن، بادهای خورشیدی از سرعت‌ فروصوت(subsonic) به سرعت فراصوت(supersonic) می‌رسند.

سرعت کاوشگر خورشیدی پارکر با استفاده از شبکه فضای عمیق(DSN) ناسا اندازه‌گیری شد که سیگنال‌های رادیویی را به فضاپیما ارسال می‌کند و پس از آن به زمین فرستاده می‌شود. با بررسی عواملی مانند زمان بازگشت و تغییرات داپلر، تیم نظارت پارکر می‌تواند سرعت و موقعیت آن را محاسبه کند.

این کاوشگر مجهز به چهار ابزار جهت تصویربرداری از بادهای خورشیدی و همچنین بررسی میدان‌های مغناطیسی، پلاسما و ذرات پرانرژی است.

کاوشگر خورشیدی “پارکر” ناسا از هر شی دیگر ساخت انسان، به خورشید نزدیک‌تر شده است.

“نیکولا فاکس”(Nicola Fox) دانشمند ناسا می‌گوید: ناسا بیش از ۶۰ سال منتظر بوده که این ماموریت را ممکن سازد و به خورشید دست یابد.

این کاوشگر همچنین حامل اسامی بیش از ۱.۱ میلیون نفر از مردم کره زمین از جمله مترجم فارسی این خبر است که در سایت ناسا ثبت نام کردند تا نامشان همراه با پارکر به خورشید سفر کند.

۶ روز پس از پرتاب پارکر، خبر آمد که پارکر در حال آماده شدن برای اولین شیرجه در اتمسفر خورشید است و همه چیز به خوبی پیش می‌رود.

به عنوان مثال، این فضاپیما آنتن تقویتی خود را که از آن برای برقراری ارتباط با زمین استفاده می‌شود، یک روز پس از پرتاب(۱۳ اوت) مستقر کرد. همچنین در همان روز، یکی از چهار ابزار خود موسوم به “Fields Experiment” که برای انجام آزمایشات استفاده می‌شود، راه‌اندازی کرد.

ناسا گفت، علاوه بر این، فضاپیما از پیشران‌های خود برای کاهش حرکت استفاده کرده است تا پروازش تثبیت شود.

پارکر در مسیر خود به سمت تاج خورشیدی، از گرانش سیاره زهره(ونوس) برای شتاب گرفتن و رسیدن به اتمسفر خورشید استفاده می‌کند و این نزدیکی به زهره در تاریخ ۳ اکتبر رخ داد و راه را برای اولین دیدار پارکر با خورشید در ۵ نوامبر هموار کرد.

ناسا گفت این مأموریت ۱.۵ میلیارد دلاری طی هفت سال، مجموعا ۲۴ شیرجه به تاج خورشیدی را تجربه خواهد کرد.

پارکر طی شیرجه نهایی خورشیدی خود، تنها ۳.۸۳ میلیون مایل(۶.۱۶ میلیون کیلومتر) از سطح خورشید فاصله خواهد داشت. این در حالی است که بشر تاکنون نتوانسته بود به فاصله کمتر از ۲۷ میلیون مایلی(۴۳ میلیون کیلومتری) خورشید برسد که توسط ماموریت آلمانی-آمریکایی “هلیوس ۲”(Helios ۲) در سال ۱۹۷۶ انجام شده است.

اولین عکس پارکر

پارکر در تاریخ ۳۰ شهریور پس از گذشت بیش از یک ماه از آغاز سفر پرماجرایش برای لمس تاج خورشیدی، برای نخستین بار موفق به ثبت تصاویر منحصر به فردی از کهکشان راه شیری و منظومه شمسی شد.

در پشت سپر حرارتی پارکر، یک ابزار تصویربرداری میدان گسترده برای کاوش خورشید(WISPR) نیز تعبیه شده است که نقش مهمی را در موفقیت این ماموریت ایفا می‌کند. این ابزار از جفت تلسکوپ خود برای ثبت تصاویر استفاده خواهد کرد.

دانشمندان اعلام کردند که این ابزار موفق به ثبت اولین تصویر در طی ماموریت خود شده است. تصویر سمت چپ توسط پنل تلسکوپ بیرونی این ابزار و با میدان دید ۵۸ درجه‌ای و تصویر سمت راست نیز توسط پنل تلسکوپ داخلی و با میدان دید ۴۰ درجه ثبت شده است.

نکته جالب این بود که در مرکز تصویر سمت راست یک جسم درخشان قابل رویت بود و آن سیاره مشتری بود و در تصویر دیگر نیز کهکشان راه شیری در مرکز تصویر می‌درخشید.

اولین تصویر پارکر از گازهای خورشید

کاوشگر خورشیدی “پارکر” در تاریخ ۲۳ آذر ۱۳۹۷ موفق شد از گازهای پرانرژی خورشید عکس گرفته و به زمین ارسال کند.

در این تصویر گازهای پرانرژی خورشیدی دیده می‌شود و به طور کلی این گازها بیشتر در مناطقی هستند که فعالیت‌های خورشیدی بیشتر در آنجا افزایش دارد. در قسمت تقریبا مرکزی تصویر نیز نقطه‌ای روشن به چشم می‌خورد که نشان دهنده سیاره “مشتری” است.

شیرجه‌های پارکر به تاج خورشید

کاوشگر خورشیدی “پارکر” در ماه اوت ۲۰۱۸ یک مأموریت تاریخی را برای نزدیک شدن به ستاره منظومه شمسی آغاز کرد، جایی که تاکنون هیچ کاوشگری به آن راه نیافته است و اولین چرخش خود به دور خورشید را در ماه نوامبر ۲۰۱۸ به انجام رساند.

این پرواز با سرعت ۳۴۰ هزار کیلومتر بر ساعت و در فاصله ۲۴ میلیون کیلومتری از سطح خورشید و درون تاج خورشیدی انجام شد و سپس در آخرین روز ژانویه ۲۰۱۹ دوباره آن را شروع کرد و در تاریخ ۱۲  آوریل دومین شیرجه را در حالی که حدود ۲۴ میلیون کیلومتر بالاتر از سطح خورشید بود، با موفقیت پشت سر گذاشت. این همان فاصله‌ای است که این فضاپیما در تاریخ ۵ نوامبر ۲۰۱۸ در نخستین شیرجه خود به آن رسیده بود. پارکر در تاریخ ۱ سپتامبر ۲۰۱۹ بار دیگر به خورشید شیرجه زد و سپس از جاذبه سیاره زهره برای تنظیم مسیر خود استفاده کرد.

دانشمندان برای این سومین شیرجه توانستند ابزارهای کاوشگر را زودتر روشن کنند. این امر به لطف سطح بالا و غیر منتظره از ارسال داده‌ها از فضاپیما صورت گرفت. اپراتورهای مستقر در زمین، داده‌ها را سریع‌تر از آنچه انتظار می‌رفت، دریافت کردند و مشاهدات پارکر را خیلی زود و در حجم بالا جمع‌آوری کردند.

ابزار پارکر این بار به مدت ۳۵ روز مستمر کار کردند که سه برابر زمانی بود که در دو شیرجه قبلی برقرار بود.

کاوشگر خورشیدی “پارکر” بار دیگر و برای چهارمین بار در تاریخ ۲۹ ژانویه ۲۰۲۰(۱۱ بهمن ۱۳۹۸) با خورشید دیدار کرد و به تاج خورشیدی شیرجه زد که تاکنون آخرین شیرجه این کاوشگر به تاج خورشیدی بوده است.

اولین اطلاعات از ملاقات “پارکر” و خورشید به زمین رسید

در تاریخ ۱۴ مرداد ۱۳۹۸ در حالی که حدود یک سال از پرتاب کاوشگر خورشیدی “پارکر” گذشته بود و دو بار موفق به ملاقات از نزدیک با خورشید شده بود و برای سومین شیرجه آماده می‌شد، داده‌های دو ملاقات قبلی خود را به زمین فرستاد.

تیم مأموریت پارکر در آزمایشگاه فیزیک کاربردی “جانز هاپکینز” در مریلند، ۲۲ گیگابایت داده‌های علمی جمع آوری شده طی این دو ملاقات را دریافت کردند. این میزان انتقال اطلاعات، ۵۰ درصد بیشتر از چیزی است که انتظار می‌رفت دریافت شود، اما به لطف اینکه سیستم ارتباط از راه دور این فضاپیما بهتر از حد انتظار ظاهر شد، این مهم میسر شد.

پارکر شش روز پس از انتقال اطلاعات گران‌بهای خود به زمین، وارد دومین سال از فعالیت خود شد.

نخستین داده‌های کاوشگر “پارکر” در دسترس عموم قرار گرفت

ناسا در تاریخ ۲۶ آبان ۱۳۹۸ اعلام کرد داده‌های جمع آوری شده پارکر در دو شیرجه اولیه به صورت آنلاین در دسترس عموم قرار گرفته است و ناسا این امکان را برای کاربران علاقه مند فراهم کرده است تا بتوانند به راحتی داده‌ها را مشاهده و مورد تجزیه وتحلیل قرار دهند.

این داده‌ها شامل اندازه‌گیری‌های انجام شده در طول “اوج و حضیض” است، یعنی زمانی که این کاوشگر در مسیر مداری خود در نزدیکترین و دورترین حالت ممکن از خورشید قرار داشته است.

اولین کنفرانس خبری یافته‌های “پارکر”

ناسا در تاریخ ۴ دسامبر ۲۰۱۹(۱۳ آذر ۱۳۹۸) نخستین یافته‌های تخصصی و نتایج تحلیل‌های دانشمندان خود درباره کاوشگر خورشیدی پارکر را منتشر کرد و همراه آن پخش زنده‌ای شامل بحث و گفتگو در مورد نتایج تحقیقات و اطلاعات دو شیرجه نخست این کاوشگر به تاج خورشید صورت گرفت.

ناسا پیشتر، این داده‌ها را از طریق پرتال‌های مختلف در اواسط ماه نوامبر منتشر کرده بود، اما این کنفرانس از راه دور که توسط چهار کارشناس ماموریت پارکر برگزار شد که در مورد نتایج تحقیق این کاوشگر بحث می‌کردند، به علاقه‌مندان کمک کرد تا از جزئیات آن آگاه شوند.

در این کنفرانس خبری مطرح شد: اعضای گروه تحقیقات پارکر اندکی پس از روانه کردن این کاوشگر به سمت خورشید متوجه شدند که این کاوشگر قادر است نرخ ارسال اطلاعات بالاتری نسبت به آنچه فکر می‌کردند، داشته باشد. آنها از این توانایی به نفع خود استفاده کردند و داده‌های بسیار بیشتری را از دو شیرجه اولیه پارکر به اتمسفر خورشید نسبت به آنچه انتظار می‌رفت، به دست آوردند.

دانشمندان ناسا گزارش دادند حسگرهای نصب شده بر روی کاوشگر خورشیدی پارکر نوسانات میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی در باد خورشیدی را که بزرگتر از آن چیزی که در زمین است، شناسایی کرده‌اند. این نوسانات می‌تواند بواسطه تلاطم در باد خورشیدی یا بی‌ثباتی پلاسما که توسط یون‌ها یا الکترون‌ها هدایت می‌شوند، ایجاد شده باشد. وجود چنین نوساناتی نشان می‌دهد که ناپایداری‌های پلاسما تأثیر بسیار بیشتری در پویایی و انرژی باد خورشیدی نسبت به گذشته دارد.

دانشمندان همچنین مشاهدات خود درباره یون و الکترون پلاسما خورشید را ارائه دادند. آنها دریافتند که وارونگی در میدان مغناطیسی خورشید غالباً با پیشرفت‌های موضعی در جزء شعاعی سرعت پلاسما همراه است. نویسندگان از سیگنال کاملاً واضح از نیم‌خط باد خورشیدی برای مطالعه هندسه و پیکربندی این زمینه استفاده می‌کنند. این روش باعث می‌شود دانشمندان بتوانند معکوس‌های میدان مغناطیسی را به عنوان خمیدگی های شکل S در خطوط میدان که از خورشید در آمده‌اند تفسیر کنند.

دانمشندان با بررسی ابزار تصویربرداری کاوشگر خورشیدی پارکر، مشاهدات از راه دور از نور پراکنده شده توسط الکترونها و گرد و غبار در نزدیکی خورشید را بررسی کردند و شواهد اولیه را در مورد وجود یک منطقه بدون فرض گرد و غبار فرضی در نزدیکی خورشید مشاهده کردند که تا پیش از این کشف نشده بود.

تصاویر دقیق از کاوشگر خورشیدی پارکر همچنین تغییرات مکانی در باد خورشیدی را نشان می‌دهد که مطابق با تغییرات در میدان مغناطیسی خورشید در سطح آن است و حباب‌های کوچکی از پلاسما را نشان می دهد که از خورشید خارج می‌شود و بخشی از باد خورشیدی جوان را تشکیل می‌دهد.

یافته‌های دانشمندان نشان می‌دهد که کاوشگر خورشیدی پارکر با ورود به منطقه‌ای غیرقابل کشف از منظومه شمسی، اکتشافات بزرگی را انجام داده است. در آینده نزدیک، پژوهشگران با ادغام و بررسی همه این داده‌ها اطلاعات مهمی درباره ساختار خورشید و باد خورشیدی به دست خواهند آورد. به عنوان مثال، محققان می‌بایست اندازه گیری‌های میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی را با مشاهدات دقیق ذرات پلاسما ترکیب کنند تا تعیین کنند که چطور میدان‌ها و پلاسما برهمکنش دارند و بی ثباتی‌ها را کنترل می‌کنند.

“پارکر” خروج پنهانی جرم از تاج خورشید را شکار کرد

دانشمندان “ناسا” می‌گویند کاوشگر خورشیدی “پارکر” برای نخستین بار موفق به رصد خروج جرم از تاج خورشیدی به شکل پنهان شده است.

خروج جرم از تاج خورشیدی به دلیل ظریف و مرموز بودن تاکنون به شکل دقیق شناخته نشده است. هرچند که چنین رویدادی هر بار می‌تواند مقادیر عظیمی از ذرات باردار شده به نام پلاسما را از خورشید به بیرون از منظومه شمسی پرتاب کند.

در نوامبر ۲۰۱۸، همانطور که از زمین و فضاپیماها مشاهده شد، خورشید آرام به نظر می‌رسید، اما اکنون مشخص شده که در واقع این‌ طور نبوده است و خورشید طبق گفته دانشمندان در حال خروج جرم از تاج خورشیدی به شکل نهان بوده است.

در این زمان، “کاوشگر خورشیدی پارکر”(Parker Solar Probe) متعلق به ناسا در حال اولین ملاقات نزدیک با خورشید از پشت آن بوده است که ابزارهای خود را در موقعیتی مناسب قرار می‌دهد تا آنچه را که در ۱۱ و ۱۲ نوامبر اتفاق افتاد، رصد کند.

خروج جرم از تاج خورشیدی در منظومه شمسی ما بسیار مهم است، زیرا می‌تواند در کار ماهواره‌های ارتباطی و ناوبری در مدار زمین اختلال ایجاد کند و هرچه فضانوردان از زمین دور شوند، در برابر اثرات احتمالی این ذرات، آسیب پذیرتر خواهند بود.

چنین پدیده‌هایی از این منظر نیز جذاب هستند که خورشید ما مانند هر ستاره دیگری در عالم، یک ستاره است. دانشمندان می‌دانند که خروج جرم در ستارگان دیگر نیز روی می‌دهد، اما آنها به دلیل وجود فاصله بسیار زیاد هرگز نمی‌توانند چنین رویدادهای دوردستی را مشاهده کنند.

یک خروج جرم از تاج خورشیدی(coronal mass ejection؛ یا “CME” یک فوران پر جرم از باد خورشیدی و افزایش میدان‌های مغناطیسی است که تاج خورشید بیرون می‌آید و در فضا منتشر می‌شود.

خروج جرم از تاج خورشیدی معمولاً با دیگر پدیده‌های خورشیدی مانند شراره خورشیدی همراه است. این پدیده از مناطق فعال خورشید مانند لکه‌های گروهی خورشید به وجود می‌آید. در حالت بیشینه، خورشید هر سه روز یک خروج جرم تولید می‌کند که این مقدار در کمینه به یک خروج در هر پنج روز می‌رسد. پژوهش‌های جدید می‌گویند که پدیده بازاتصال مغناطیسی مسئول به وجود آمدن CME و شراره خورشیدی است.

هنگامی که این پدیده رخ می‌دهد اجرام به سوی زمین حرکت می‌کنند و امواج شوک به وجود می‌آورند که توان این امواج در مقیاس تراوات معادل یک تریلیون وات است که باعث طوفان ژئومغناطیسی گردیده و مغناطیس کره را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

آخرین رکوردهای پارکر

کاوشگر خورشیدی “پارکر” متعلق به سازمان فضایی آمریکا(ناسا) که در ماه اوت سال ۲۰۱۸ به سمت خورشید روانه شد، در همان اوایل ماموریت خود رکورد سریع‌ترین شیء ساخته دست انسان و نزدیکترین شیء به خورشید را از آن خود کرد.

اکنون با توجه به اعلام تیم کنترل مأموریت “پارکر” در آزمایشگاه فیزیک کاربردی “جانز هاپکینز”، کاوشگر خورشیدی “پارکر” طی جدیدترین ملاقات خود با خورشید در تاریخ ۲۹ ژانویه، این دو رکورد خود را شکسته است.

ناسا می‌گوید “پارکر” در چهارمین ملاقات خود با خورشید موفق به شکستن دو رکورد خود شد. رکوردهای قبلی که در سال ۲۰۱۸ به دست آمده بود، عبارت بود از: سریع‌ترین شیء ساخته دست انسان با رسیدن به سرعت ۲۴۷ هزار کیلومتر بر ساعت و نزدیک‌ترین فضاپیما به خورشید با قرار گرفتن در فاصله ۴۲.۷ میلیون کیلومتری خورشید.

اما اکنون “پارکر” از این رکوردها پیشی گرفته است و رکوردهای جدیدی که عبارتند از سریع‌ترین شیء ساخته انسان با رسیدن به سرعت ۳۹۳ هزار کیلومتر بر ساعت و نزدیک‌ترین فضاپیما به خورشید با قرار گرفتن در فاصله ۱۸.۶ میلیون کیلومتری خورشید را به ثبت رسانده است.

پارکر در ملاقات‌های بعدی خود با خورشید تا سال ۲۰۲۵ همچنان به شکستن رکوردهای خود ادامه خواهد داد تا در نهایت خود را به فاصله شش میلیون کیلومتری سطح خورشید برساند.