David Jess: miks on vaja Päikese juurde saata uurimissonde?

Parker Solar probe. Foto: NASA/JOHNS HOPKINS

Palvetest ja ohvritest päevitamiseni on inimesed ikka ja alati juba muistsest ajast Päikese poole pöördunud. Ligikaudu 150 miljoni kilomeetri asuv taevakeha on ometi piisavalt lähedal, et kindlustada terve inimsugu valguse, soojuse ja energiaga. Aga sellest hoolimata, et oleme oma ematähte põhjalikult uurinud kõige tänapäevasemate teleskoopidega nii Maa pealt kui ka kosmosest, ei tea me Päikese kohta ometi veel väga paljut, kirjutab Belfasti Queen’si ülikooli lektor ning Teadus- ja tehnikanõukogu Ernest Rutherfordi stipendiaat David Jess veebiväljaandes The Conversation. 

Seepärast saatiski NASA eelmise aasta augustis teele revolutsioonilise sondi, mis sõna otseses mõttes puudutab Päikest. Algselt Solar Probe Plus nime kandnud missioonile on nüüd uueks nimeks antud Parker Solar Probe. Seda tehti füüsik Eugene Parkeri auks, kes on uurinud põhjalikult Päikeselt pärit laetud osakeste voogu, nõndanimetatud päikesetuult.

Päikest on juba varem mitmel korral aparaate uurima saadetud. 1976. aastal jõudis sond Helios 2 lausa 43 miljoni kilomeetri kaugusele Päikese atmosfäärist, Kuid poolteist miljardit dollarit maksma läinud Parkeri sond jõuab Päikese pinnalt ainult kuue miljoni kilomeetri kaugusele ehk oma üheksa korda lähemale kui ükski varasem aparaaat. See avab meie uuringutes uue ajajärgu, sest esimest korda on sensorid suutelised vahetult tuvastama ja analüüsima Päikesel toimuvat.

Jäämine miljonite kilomeetrite kaugusele Päikesest võib esmapilgul tunduda turvaline, aga siinkohal tuleb meelde tuletada, et ka seal valab tohutu energiaga Päike sondi kuumusega üle. Tundlikku varustust kaitseb 11,5 sentimeetri paksune süsinikkomposiitkilp – mõneti sarnane sellega, mida tänapäeva Vormel 1 autode juures kasutatakse ülitõhusas pidurdussüsteemis. See on eluliselt tähtis tingimustes, kus temperatuur kerkib 1400°C kanti.

Nii äärmusliku temperatuuri juures tõmmatakse sisse tagasi päikesepaneelid, mis sondile energiat annavad. See võimaldab nii energiaallikatel kui ka instrumentidel töötada kilbi varjus enam-vähem toatemperatuuril. Lisaks temperatuurile on aga seal ka kiirgus 475 korda tugevam kui Maa orbiidil.

Väiksemgi viga sondi trajektoori arvutamisel tooks kaasa selle langemise aina lähemale Päikese atmosfäärile, kus temperatuur jõuab miljonite kraadideni. Sel juhul sond lõpuks häviks.

Päikeseteadus

Mida me võime siis sellelt riskantselt missioonilt teada saada? Kõike seda, mis tekib Päikeselt vallanduvate laetud osakeste ja kiirguse tulemusel - mis jõuab Päikesesüsteemis liikudes mõistagi ka Maani -, nimetatakse kosmoseilmaks. Kosmoseilm võib tekitada ränka kahju, muu hulgas hävitada satelliitside, muuta satelliitide orbiite Maa ümber ja kahjustada elektrivõrku kogu maailmas. Kõige olulisem on ehk risk, mis varitseb astronaute võimsa ioniseeriva kiirguse tõttu.

Niisuguste ägedate elektromagnettormide tekitatava hävingu kulu hinnatakse kahele triljonile dollarile, mistõttu kosmoseilm on ametlikult lisatud Ühendkuningriigi riiklike ohtude registrisse.

Uus päikesesond muudab põhjalikult meie arusaama, millised tingimused peavad Päikese atmosfääris valitsema tõsisema kosmoseilma tekitamiseks, mõõtes esimest korda vahetult Päikese magnetvälja, plasma tihedust ja atmosfääri temperatuuri. Arvatakse, et just nagu kummipael võib tugeva pingutamise korral katkeda, nii võib Päikese atmosfääris moodustuvate magnetväljade jõujoonte pidev väändumine ja võnklemine põhjustada osakeste kiirendust ja «kiirguspomme» - ja kui siis magnetväli peaks katkema, ongi tulemuseks ränga mõjuga kosmoseilm.

Paraku ei ole praegu meie käsutuses vahendeid, kuidas Päikese magnetvälju vahetult mõõta. Teadlased on üritanud leida uusi meetodeid, mis lubaksid tuvastada Päikese võimsate magneväljade keeriseid, tugevust ja suunda, aga seni ei ole neist siiski asjalikku arusaama. Seepärast tõotabki Parkeri sond avada meie ees uue ajajärgu, sest see mõõdab Päikese võimsaid magnetvälju kohapeal.

Ööpäevaringsed vaatlused ja kosmoseilma ägenemise eest vastutavate atmosfääritingimuste vahetu mõõtmine on ülimalt olulised, sest annavad meie käsutusse olulise vahendi saada hoiatusi Päikese oodatavate ohtude kohta. Seda pretsedenditut teavet jagab meile sondil olev seadmekogum FIELDS. Teadlased saavad nende andmete põhjal välja töötada tuntavalt täiuslikumad arvutimudelid, mis peaksid lõpuks andma kosmose, lennunduse, energeetika ja telekommunikatsiooniga tegelevatele ametiasutustele võimaluse hoiatada inimesi, kui varitseb laastava toimega kosmoseilma oht.

Enesest mõista on kosmoseilma paremal mõistmisel mõju veel mitmele olulisele astrofüüsikauuringute valdkonnale. See võimaldab näiteks kosmoseagentuuridel paremini kaitsta astronaute tulevastel mehitatud lendudel Marsile, kus Punase planeedi tuntavalt hõredam atmosfäär ei paku kuigi palju kaitset päikesekiirguse eest.

Samuti saavad tänu päikesetuule mõju täpsematele mudelitele tulevased kosmosesõidukid senisest tõhusamalt kasutada päikesepurje, mis aitaks neil jõuda senisest kaugemale Päikesesüsteemis ja võib-olla kunagi isegi asuda päris tähtedevahelisele reisile.

Inglise keelest eesti keelde ümber pannud Marek Laane