Misja Solar Orbiter
Solar Orbiter to przedsięwzięcie Europejskiej Agencji Kosmicznej, którego celem są badania z zakresu fizyki Słońca i fizyki heliosfery. Dane uzyskane w czasie misji pozwolą naukowcom odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób Słońce generuje i podtrzymuje heliosferę – plazmową otoczkę w której zanurzony jest Układ Słoneczny.
Realizacja programu naukowego wymaga by Solar Orbiter okresowo zbliżał się do Słońca na odległość zaledwie 42 mln km (a więc bliżej, niż Merkury, którego od naszej gwiazdy dzieli co najmniej 46 mln km). W trakcie misji stopniowo zmieniało będzie się także nachylenie orbity próbnika, i w ciągu siedmiu lat osiągnie 25 stopnie. Umożliwi to obserwacje regionów biegunowych Słońca, trudno dostępnych dla obserwatoriów zlokalizowanych na Ziemi lub na jej orbicie.
Na pokładzie Solar Orbiter znajduje się dziesięć urządzeń naukowych. Cztery z nich zajmą się bezpośrednimi badaniami cząstek energetycznych w pobliżu Słońca, charakteryzowaniem pola magnetycznego gwiazdy, określaniem elektromagnetycznych i elektrostatycznych cech wiatru słonecznego. Sześć pozostałych detektorów posłuży do zdalnych (teledetekcyjnych) obserwacji powierzchni Słońca w zakresie promieniowanie widzialnego, ultrafioletu i rentgenowskiego.
Wyzwaniem technologicznym w misji Solar Orbiter jest konieczność pracy sondy w bliskim sąsiedztwie Słońca, a więc potrzeba ochrony elektroniki próbnika przed wysoką temperaturą i strumieniem wysokoenergetycznych cząstek. Rozwiązując te problemy Europejska Agencja Kosmiczna posłużyła się doświadczeniem zdobytym przy misji BebiColombo – orbiter do Merkurego – w którą CBK PAN także jest zaangażowane.
Wystrzelenie Solar Orbiter nastąpiło 10 lutego 2020 roku. Start na pokładzie rakiety Atlas 5 nastąpił z Przylądka Canaveral na Florydzie (USA). Zasadnicza część misji potrwa siedem lat, wliczając w to trzyletni okres między startem a osiągnięciem przez sondę orbity roboczej.
Zaangażowanie CBK PAN w misję Solar Orbiter
Centrum Badań Kosmicznych PAN zaangażowane jest w prace inżynieryjne i badawcze związane ze spektrometrem rentgenowskim STIX (X-ray Spectrometer/Telescope).
STIX zalicza się do grupy sześciu instrumentów teledetekcyjnych misji Solar Orbiter i będzie odpowiadał za obserwacje przyspieszonych elektronów. Określi czas i źródło emisji elektronów, jej intensywność i charakterystykę widmową. Dane uzyskane za pomocą STIX pomogą wyjaśnić mechanizm przyspieszania elektronów na Słońcu oraz to, w jaki sposób są one transportowane w przestrzeń międzyplanetarną.
Detektory STIX są czułe na elektrony o energii z zakresu od 4 keV do 150 keV, co w przybliżeniu odpowiada fali o długości od 0,01 nm do 0,31 nm. Urządzenie jest w stanie dostarczać obrazy Słońca co 0,1 sekundy, z rozdzielczością przestrzenną 1 sekundy łuku (przy polu widzenia 38 minut łuku) oraz 2 minuty łuku (przy większym , pięciostopniowym polu widzenia).
Prace konstrukcyjne nad instrumentem STIX realizował międzynarodowy zespół, w skład którego wchodzili Szwajcarzy (w kierujący pracami), Polacy, Czesi, Niemcy i Francuzi. Reprezentowana przez CBK PAN strona polska odpowiadała za:
- opracowanie jednostki przetwarzania danych instrumentu (ang. instrument data processing unit, IDPU), w tym: sprzęt elektroniczny i oprogramowanie lotne niskiego poziomu;
- opracowanie obudowy (mechanical frames) dla jednostki przetwarzania danych, jak i dostarczonej przez Czechów jednostki zasilania (ang. power supply unit, PSU);
- modelowanie termiczne instrumentu STIX i jego podsystemów;
- opracowanie urządzeń elektrycznych obsługi naziemnej (ang. electrical ground support equipment, EGSE)
W CBK PAN zadania inżynieryjne powierzone zostały przede wszystkim Laboratorium Satelitarnych Aplikacji Układów FPGA (Warszawa) oraz w mniejszym stopniu Zakładowi Fizyki Słońca (Wrocław). Zakład Fizyki Słońca bierze także udział w części naukowej projektu – dane z instrumentu STIX i innych przyrządów na pokładzie Solar Orbiter analizowane będą przez badaczy z Zakładu Fizyki Słońca CBK PAN.