Parker Solar Probe: uma jornada ao sol na mais rápida sonda da história

Apesar de sua presença quase constante e gritante, o Sol é um dos objetos menos compreendidos em nosso sistema solar. Por alguma razão desconhecida e bizarra, sua atmosfera ou corona é mais quente que sua superfície . O fenômeno contradiz a segunda lei da termodinâmica, uma lei fundamental do universo! Além disso, por algum motivo bizarro desconhecido, seu campo magnético é indescritivelmente complexo: exemplifica o capricho.Temos especulado sobre a origem e a evolução dessas idiossincrasias há quase 60 anos, mas a especulação continuará a ser especulação, nunca se materializará em um fato substancial, a menos que evidências sejam descobertas. Onde melhor procurar, mas na fonte? Cansada de examinar a fumaça, a NASA está agora à procura do incêndio: finalmente lançou uma sonda… para o próprio sol!

A energia

Deixe-me lembrá-lo de que esta não é a primeira vez que uma sonda é lançada em direção ao Sol. Na década de 1970, Helios I e II foram as primeiras sondas a se aventurar em direção a nossa estrela mais próxima, mas enquanto o Helios II mais próximo chegou à coroa havia cerca de 27 milhões de milhas, a órbita final da Parker Solar Probe estaria a apenas 4 milhões de milhas de distância! Este é o mais próximo de uma estrela que alguma vez seremos.

Naturalmente, estando tão perto do Sol, as sondas alcançam velocidades tremendas. A Parker Solar Probe foi lançada em 12 de agosto deste ano e, em sua órbita final em torno do Sol, passará por ela a impressionantes 430.000 mph, tornando-se o objeto mais rápido feito pelo homem na história. Ele viajará a 200 km / s, o que significa que poderia viajar de Washington, DC para a Filadélfia em menos de um segundo. O registro de que a sonda Parker Solar Probe será interrompida atualmente é, como você deve ter adivinhado, Helios II, que chegou a uma velocidade de 150.000 mph. A Sonda Solar Parker viajará pelo menos três vezes mais rápido.

Isso é natural porque ambas as sondas terão funcionado bem dentro do “poço de gravidade” do Sol. Um objeto pequeno viajando em torno de um objeto maciço se comporta como se estivesse caindo em um poço ou vale: quanto mais profundo ele é, mais íngreme a inclinação, mais rápido ele desce, e mais difícil é escalar e escapar. O Sol representa 99,8% da massa do nosso Sistema Solar. Isso faz com que seja um enorme poço no qual não apenas os planetas supermassivos como Júpiter e Saturno caem impotentes, mas até mesmo as nuvens de Oort ficam a 186 bilhões de quilômetros de distância, de modo que a “inclinação” é tão íngreme quanto possível.

Poder-se-ia então inferir que, devido à sua atração inabalável, uma jornada na direção do Sol ofereceria a menor resistência, portanto, uma sonda precisaria ser lançada com uma pequena quantidade de energia. No entanto, isso seria um erro terrível. De fato, enviar uma sonda ao Sol requer 55 vezes mais energia do que enviar uma para Marte! Para alcançar sua aceleração impressionante, a Sonda Solar Parker, lançada da Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral, Flórida, passou por três estágios de foguetes. Mas por que?

Embarcar em uma jornada para o Sol requer mais ímpeto pela mesma razão que você deve saltar com uma força maior de um veículo em movimento para alcançar um salto mais longo. A Terra está correndo ao redor do Sol a 67.000 mph, de modo a saltar em direção ao Sol, devemos negar este movimento lateral primeiro, assim como você deve negar o movimento linear de um carro para saltar perpendicular a ele.

A missão

Esta é a primeira missão a ser nomeada depois de uma pessoa viva. A sonda foi originalmente chamada apenas de “Sonda Solar”, mas depois foi renomeada após o profundo astrofísico solar Eugene Parker, que cunhou a palavra “ventos solares”. Ventos e erupções solares são as explosões mais poderosas do nosso sistema solar, que se irradiam em suas ondas tempestuosas de plasma e partículas energéticas. Essas emissões não apenas prejudicam nossos satélites, mas também a eletrônica na superfície da Terra, muitas vezes causando blecautes em grande escala. Parker especulou que os bicos de energia astronomicamente alta eram causados ​​pelo campo magnético caprichoso do Sol. No entanto, como mencionado, a especulação é fútil sem evidências.

Para obter esta evidência, a sonda vai primeiro executar uma manobra delicada: na 28 ª de setembro, que gradualmente vai abrandar e atingir uma órbita ao redor de Vênus. Ele usará a gravidade do planeta para se “estilingar” em direção ao sol. Isso é chamado de assistência à gravidade . É análogo ao uso da energia cinética derivada da queda de um vale para acelerar, escalar o outro lado e escapar. Isso economiza muito combustível precioso para a sonda.

Prevê-se que a sonda alcance sua primeira órbita ao redor do Sol em 1º de novembro. Ela então voará de volta para Vênus, o que a tornará ainda mais próxima do Sol. Um total de 7 assistências de Vênus irá enviá-lo cada vez mais perto do Sol através de cada uma das 24 órbitas que fará até ficar tão perto da estrela que não conseguirá escapar da sua órbita e voltar a circular. Em 19 de dezembro de 2024, no final de sua missão, a sonda atingirá sua órbita mais próxima – a apenas 3,38 milhões de milhas de distância da coroa. Por perspectiva, a Terra, em média, está a 93 milhões de quilômetros da estrela.

Perto do Sol, a sonda realizará varreduras radiais: combinando sua velocidade com a rotação do Sol, será capaz de examinar uma determinada região. É assim que funcionam os satélites geossíncronos : girando com a mesma velocidade em que a Terra gira, um satélite acima pode vigiar cuidadosamente uma determinada região. A sonda estudará a mesma região da coroa solar durante 10 dias.

É claro que, ao operar tão perto do Sol, a sonda suportará todo o seu peso: temperaturas infernais de 2.500 ᵒF e um bombardeio incessante de partículas energéticas. Para evitar que os delicados instrumentos literalmente derretessem e fritassem, a NASA instalou um escudo composto de carbono-carbono com 4,5 polegadas de espessura e placas de alumínio altamente refletivas para minimizar a absorção. A sonda é realmente uma maravilha da engenharia térmica.

A sonda queimará seu combustível não apenas para se impulsionar, mas também para girar e girar o escudo. Caso contrário, a missão, que termina em meados de 2025, poderia ser estendida. Esperemos que, durante sua peregrinação de 7 anos, a sonda busque e encontre as verdades que desejamos, desvendando os mistérios da estrela, transformando as incógnitas frustrantes em conhecidos irrefutáveis. No entanto, por que essas verdades são tão essenciais para nós? Por que somos tão inflexíveis em procurá-los?

O porquê

A missão custou à NASA US $ 1,5 bilhão, mas as descobertas valerão cada centavo. A sonda transporta consigo uma panóplia de instrumentos científicos: instrumentos para estudar campos magnéticos, instrumentos para estudar o plasma e partículas expelidos, bem como uma câmara para tirar imagens de tirar o fôlego do Sol como nunca vimos antes.

Segundo a NASA, a missão é essencial porque, em primeiro lugar, “o Sol é a única estrela que  podemos  estudar de perto. Ao estudarmos essa estrela com a qual vivemos, aprendemos mais sobre as estrelas em todo o universo. ”Lembre-se de que este é o mais próximo de uma estrela, então os dados que a sonda acumula podem conter percepções profundas não apenas da causa dos ventos e explosões, fenômenos que custam milhões de dólares, uma vez que danificam e encurtam a vida útil dos satélites, mas também o ciclo de 11 anos do sol – de ser fanaticamente turbulento a gradualmente alcançar a tranquilidade e voltar à turbulência novamente. A sonda registrará um amplo espectro de atividade estelar. Podemos muito bem descobrir por que a coroa é mais quente que a superfície do Sol.

As estrelas são as principais fontes de energia do universo, e o Sol é a principal fonte de energia da Terra. O calor e a luz do Sol são indispensáveis ​​para a flora e a fauna da Terra. Com isso em mente, a segunda razão pela qual a NASA acredita que as descobertas são essenciais é que “quanto mais sabemos sobre isso, mais podemos entender como a vida na Terra se desenvolveu”. Só por essa razão, a missão é revolucionária.

Uma conseqüência fortuita da missão é que a sonda também poderá estudar Vênus. Os astrônomos concordam que tem havido uma escassez de missões em Vênus, mas a Parker Solar Probe, durante suas visitas, fornecerá aos astrônomos dados extensos sobre a composição do planeta e outras peculiaridades. E não nos esqueçamos de imagens de tirar o fôlego, como nunca vimos antes.

Eventualmente, a sonda ficará sem combustível. Neste ponto, o escudo não conseguirá mover e proteger os instrumentos. Toda e qualquer parte da Sonda Solar Parker irá secar e derreter até que apenas o seu escudo de carbono permaneça. Durante uma coletiva de imprensa da NASA, o gerente do projeto da Parker Solar Probe, Andrew Driesman, do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, resumiu perfeitamente as implicações sombrias ou, talvez, como alguns podem argumentar, da missão quando ele disse: Período de tempo – 10, 20 anos [sempre que a espaçonave fica sem combustível e se desfaz] – vai haver um disco de carbono flutuando ao redor do sol em sua órbita … ninguém sabe por quanto tempo pode circular nosso sol como um lembrete solitário. que a estrela uma vez fomentou humanos que desenvolveram a tecnologia para alcançá-la e tocá-la ”.

Referências:

1. NASA.GOV (Link 1)
2. NASA.GOV (Link 2)
3. NASA.GOV (Link 3)
4. Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins