ازداد فهمنا للنجوم البعيدة بشكل كبير في العقود الأخيرة. بفضل الأدوات المحسنة ، أصبح العلماء قادرين على رؤية أبعد وأكثر وضوحًا ، وبالتالي معرفة المزيد عن أنظمة النجوم والكواكب التي تدور حولها (تُعرف أيضًا باسم الكواكب خارج الطاقة الشمسية). للأسف ، سيستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن نطور التكنولوجيا اللازمة لاستكشاف هذه النجوم عن قرب.
ولكن في غضون ذلك ، تعمل وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية على تطوير مهام ستسمح لنا باستكشاف شمسنا كما لم يحدث من قبل. وستستكشف هاتان المهمتان ، مسبار باركر للطاقة الشمسية التابع لوكالة ناسا ، والمدار الشمسي لوكالة الفضاء الأوروبية (إيسا) ، أقرب إلى الشمس من أي مهمة سابقة. من خلال القيام بذلك ، يؤمل أن يحلوا الأسئلة التي استمرت لعقود حول الأعمال الداخلية للشمس.
وستكون لهذه المهام - التي سيتم إطلاقها في 2018 و 2020 على التوالي - آثارًا كبيرة على الحياة هنا على الأرض. ليس فقط ضوء الشمس ضروريًا للحياة كما نعرفه ، يمكن أن تشكل التوهجات الشمسية خطرًا كبيرًا على التكنولوجيا التي تعتمد عليها البشرية بشكل متزايد. وهذا يشمل الاتصالات اللاسلكية والأقمار الصناعية وشبكات الطاقة ورحلات الفضاء البشرية.
وفي العقود القادمة ، من المتوقع أن تزدحم المدار الأرضي المنخفض (LEO) بشكل متزايد مع تحول محطات الفضاء التجارية وحتى السياحة الفضائية إلى حقيقة. من خلال تحسين فهمنا للعمليات التي تؤدي إلى التوهج الشمسي ، سنتمكن بالتالي من التنبؤ بشكل أفضل بموعد حدوثها وكيف ستؤثر على الأرض والمركبات الفضائية والبنية التحتية في المدار الأرضي المنخفض.
كما أوضح كريس سانت سير ، عالم مشروع Solar Orbiter في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، في بيان صحفي صدر حديثًا عن وكالة ناسا:
"هدفنا هو فهم كيفية عمل الشمس وكيفية تأثيرها على بيئة الفضاء إلى درجة إمكانية التنبؤ. هذا حقا علم يحركه الفضول ".
ستركز كلتا المهمتين على الغلاف الخارجي الديناميكي للشمس ، والمعروف أيضًا باسم الهالة. في الوقت الحاضر ، الكثير من سلوك هذه الطبقة من الشمس لا يمكن التنبؤ به وغير مفهومة جيدًا. على سبيل المثال ، هناك ما يسمى بـ "مشكلة التسخين الإكليلي" ، حيث تكون هالة الشمس أكثر سخونة من السطح الشمسي. ثم هناك سؤال حول ما يدفع التدفق المستمر للمواد الشمسية (الملقب بالرياح الشمسية) إلى هذه السرعات العالية.
كما أوضح إريك كريستيان ، عالم أبحاث في مهمة مسبار باركر للطاقة الشمسية في وكالة ناسا جودارد:
"تستخدم Parker Solar Probe و Solar Orbiter أنواعًا مختلفة من التكنولوجيا ، ولكن - كمهمات - ستكون مكملة. سوف يلتقطون صور هالة الشمس في نفس الوقت ، وسوف يرون بعض الهياكل نفسها - ما يحدث في قطبي الشمس وكيف تبدو هذه الهياكل نفسها عند خط الاستواء ".
بالنسبة لمهمتها ، سوف يقترب مسبار باركر الشمسي من الشمس أكثر من أي مركبة فضائية في التاريخ - على مسافة 6 ملايين كيلومتر (3.8 مليون ميل) من السطح. سيحل هذا محل الرقم القياسي السابق البالغ 43.432 مليون كيلومتر (~ 27 مليون ميل) ، الذي أنشأه مسبار هيليوس بي في عام 1976. من هذا الموقع ، ستستخدم مسبار باركر الشمسي مجموعاتها الأربعة من الأدوات العلمية لتصوير الرياح الشمسية و دراسة المجالات المغناطيسية للشمس والبلازما والجسيمات النشطة.
من خلال القيام بذلك ، سيساعد المسبار في توضيح التشريح الحقيقي للغلاف الجوي الخارجي للشمس ، والذي سيساعدنا على فهم سبب كون الهالة أكثر سخونة من سطح الشمس. بشكل أساسي ، بينما يمكن أن تصل درجات الحرارة في الهالة إلى عدة ملايين من درجات الحرارة ، فإن السطح الشمسي (يُعرف أيضًا باسم الغلاف الضوئي) ، يعاني من درجات حرارة تبلغ حوالي 5538 درجة مئوية (10000 درجة فهرنهايت).
في غضون ذلك ، سيصل المدار الشمسي إلى مسافة تبعد حوالي 42 مليون كيلومتر (26 مليون ميل) عن الشمس ، وسيتولى مدارًا مائلًا للغاية يمكن أن يوفر أول صور مباشرة لأقطاب الشمس. هذه منطقة أخرى من الشمس لا يفهمها العلماء جيدًا حتى الآن ، ويمكن أن توفر دراستها أدلة قيّمة على ما يدفع النشاط المستمر للشمس والثوران.
ستقوم كلتا البعثتين أيضًا بدراسة الرياح الشمسية ، وهي أكثر تأثير الشمس انتشارًا على النظام الشمسي. يملأ بخار الغاز الممغنط هذا النظام الشمسي الداخلي ، ويتفاعل مع المجالات المغناطيسية والأجواء وحتى أسطح الكواكب. هنا على الأرض ، هو المسؤول عن Aurora Borealis و Australis ، ويمكنه أيضًا لعب الخراب بالأقمار الصناعية والأنظمة الكهربائية في بعض الأحيان.
دفعت البعثات السابقة العلماء إلى الاعتقاد بأن الهالة تساهم في العملية التي تسرع الرياح الشمسية إلى هذه السرعات العالية. بما أن هذه الجسيمات المشحونة تغادر الشمس وتمر عبر الاكليل ، فإن سرعتها تتضاعف ثلاث مرات. في الوقت الذي تصل فيه الرياح الشمسية إلى المركبة الفضائية المسؤولة عن قياسها - 148 مليون كيلومتر (92 مليون ميل) من الشمس - يكون لديها الكثير من الوقت لتختلط مع جسيمات أخرى من الفضاء وتفقد بعض ميزاتها المحددة.
من خلال وقوفها بالقرب من الشمس ، فإن مسبار باركر الشمسي سيكون قادرًا على قياس الرياح الشمسية تمامًا كما تشكل ويترك الهالة ، وبالتالي توفير أدق القياسات للرياح الشمسية المسجلة على الإطلاق. من منظورها فوق أقطاب الشمس ، ستكمل Solar Orbiter دراسة مسبار باركر للطاقة الشمسية للرياح الشمسية من خلال رؤية كيفية اختلاف هيكل وسلوك الرياح الشمسية في خطوط العرض المختلفة.
سيسمح هذا المدار الفريد أيضًا لـ Solar Orbiter بدراسة المجالات المغناطيسية للشمس ، حيث أن بعض النشاط المغناطيسي الأكثر إثارة للاهتمام للشمس يتركز في القطبين. هذا المجال المغناطيسي بعيد المدى إلى حد كبير بسبب الرياح الشمسية التي تصل إلى الخارج لتكوين فقاعة مغناطيسية تعرف باسم الغلاف الشمسي. داخل الغلاف الشمسي ، يكون للرياح الشمسية تأثير عميق على الأجواء الكوكبية ووجودها يحمي الكواكب الداخلية من الإشعاع المجري.
على الرغم من ذلك ، لا يزال من غير الواضح تمامًا كيف يتم إنشاء أو إنشاء المجال المغناطيسي للشمس في عمق الشمس. ولكن بالنظر إلى موقعه ، سيكون بإمكان Solar Orbiter دراسة الظواهر التي يمكن أن تؤدي إلى فهم أفضل لكيفية توليد المجال المغناطيسي للشمس. وتشمل هذه التوهجات الشمسية والكتل الإكليلية ، والتي ترجع إلى التباين الناجم عن المجالات المغناطيسية حول القطبين.
وبهذه الطريقة ، فإن مسبار باركر الشمسي وسولار أوربيتير هما مهمتان مجانيتان ، تدرسان الشمس من نقاط مختلفة للمساعدة في تحسين معرفتنا بالشمس والغلاف الشمسي. في هذه العملية ، سيوفرون بيانات قيمة يمكن أن تساعد العلماء على معالجة الأسئلة القديمة حول شمسنا. يمكن أن يساعد ذلك في توسيع معرفتنا بأنظمة النجوم الأخرى وربما الإجابة على أسئلة حول أصول الحياة.
كما أوضح آدم زابو ، عالِم بعثة مسبار باركر الشمسي في وكالة ناسا جودارد:
"هناك أسئلة تزعجنا منذ فترة طويلة. نحن نحاول فك ما يحدث بالقرب من الشمس ، والحل الواضح هو الذهاب إلى هناك. لا يمكننا الانتظار - ليس أنا فقط ، ولكن المجتمع بأسره. "
بمرور الوقت ، ومع تطوير المواد المتقدمة اللازمة ، قد نتمكن حتى من إرسال مجسات إلى الشمس. ولكن حتى ذلك الوقت ، تمثل هذه المهام أكثر الجهود طموحًا وجرأة لدراسة الشمس حتى الآن. كما هو الحال مع العديد من المبادرات الجريئة الأخرى لدراسة نظامنا الشمسي ، فإن وصولهم لا يمكن أن يأتي قريبًا بما فيه الكفاية!
