Güneşin etki alanının ötesinde seyahat eden bir uzay aracı için en iyi rotanın haritasını çıkarmak

Güneş rüzgarı, güneş geçişleri ve gezegenler arası manyetik alandan oluşan heliosfer, güneş sistemimizin kişisel kalkanı olarak hareket ederek gezegenleri galaktik kozmik ışınlardan korur. Bu son derece enerjik parçacıklar, süpernova gibi olaylardan dışarı doğru hızlanıyor ve heliosfer onları çoğunlukla absorbe etmeseydi, büyük miktarda hasara neden olacaktı.

Şu anda bilim camiası bu korunan alanın sınırları veya hatları konusunda bir fikir birliğine varamıyor ve bu soruları yanıtlamak için güneşin etki alanının ötesine geçen yıldızlararası bir araştırma için görev kavramlarını araştırıyorlar.

Michigan Üniversitesi liderliğindeki bir çalışma yayınlanan içinde Astronomi ve Uzay Bilimlerinde Sınırlar Heliosferdeki evimizin boyutunu ve şeklini dışarıdan daha iyi anlamak için bilimsel ölçümleri en üst düzeye çıkaracak öneriler sunar.

UM’de doktora sonrası araştırma görevlisi ve çalışmanın ilk yazarı Sarah A. Spitzer, “Böyle bir misyon olmadan, akvaryum balığı gibiyiz, akvaryumu içeriden anlamaya çalışıyoruz” dedi.

Boston Üniversitesi’nden araştırma bilimcisi Marc Kornbleuth, “Heliosferin astronotları ve genel olarak yaşamı zararlı galaktik radyasyondan nasıl koruduğunu bilmek istiyoruz, ancak kalkanımızın şeklini bile bilmediğimizde bunu yapmak zor” dedi. ve çalışmanın ortak yazarı.

Araştırmaya göre mümkün olan en iyi çıkış yolu heliosferin kuyruk ucunun yanından geçiyor.

Heliosferin yerel yıldızlararası ortam (astrosferler arasındaki boşluğu dolduran plazma, toz ve nötr parçacıklardan oluşan bir malzeme) ile etkileşimi, heliosferimizin şeklini oluşturur ve Dünya’nın yakını da dahil olmak üzere güneş sistemi içindeki uzay ortamının kompozisyonunu etkiler. . Şu anda modeller, heliosferin küresel, gerilmiş ve hilal şeklinde şekiller oluşturabileceğini öngörüyor.

Heliosferin dışında ek ölçümler yapılmadan heliosferin şekline ilişkin nihai bir tespit yapılamaz.

Spitzer, “Gelecekteki bir yıldızlararası araştırma görevi, heliosferimizi, yani evimizi dışarıdan gerçekten görmek ve onun yerel yıldızlararası ortamdaki yerini daha iyi anlamak için ilk fırsatımız olacak” dedi.

Şu ana kadar, Voyager 1 ve 2 uzay araçları heliosferi potansiyel olarak terk eden tek misyonlardı. Şimdi, 1977’deki fırlatılışından 46 yıl sonra, uzay aracı amaçlanan görev ömrünün çok ötesinde ve artık heliosferin sınırlarına ilişkin anlayışımızı geliştirmek için gerekli olan tam plazma ölçümlerini sağlayamıyor.

Gelecekteki bir yıldızlararası araştırma görevi, yerel yıldızlararası ortamdan örnekler toplamak için heliosferin ötesine geçmeyi amaçlıyor. A 2021’den itibaren görev konsept raporu 1000’den fazla bilim insanının işbirliğini içeren etkinlikte, çeşitli yörüngelerin yükü, fırlatma aracı ve teknik yönleri tartışıldı. Ancak bu rapor, heliotailin burnundan veya güneşin yönsel hareketinin önünden 45 derece uzaktaki bir sonda yörüngesinin optimal olduğunu varsaymaktadır.

Bu varsayıma meydan okuyan araştırma ekibi, burundan kuyruğa doğru değişen altı olası yıldızlararası sonda yörüngesinin bilimsel değerini analiz etti. Araştırmacılar, heliosferik kanadı kuyruk yönüne doğru kesen bir yörüngenin, heliosferin şekli hakkında en iyi perspektifi sağlayacağı ve bilimsel çıktıları en üst düzeye çıkaracağı sonucuna vardı.

“Evinizin ne kadar geriye uzandığını öğrenmek istiyorsanız, ön kapıdan çıkıp ön kaldırımdan fotoğraf çekmek muhtemelen en iyi seçeneğiniz olmayacaktır. En iyi yol, yan kapıdan çıkıp ne kadar sürdüğünü görebilmenizdir. önden arkaya doğru” dedi Kornbleuth.

Dahası, modeller yıldızlararası plazmanın kuyruk yoluyla doğrudan heliosfere enjekte edilebileceğini ve bu sayede heliosferimizin hem içinde hem de ötesinde yıldızlararası plazmayı örnekleme fırsatı sağlayabileceğini öne sürüyor. Heliosferin yıldızlararası ortamla etkileşimini daha iyi anlamak için araştırmacılar, heliosferin uzak kenarlarına yapılacak gelecekteki görevlerde bilimsel ölçümlerin toplanmasını da öneriyor.

UM’de iklim ve uzay bilimleri ve mühendislik profesörü ve çalışmanın son yazarı Susan Lepri, “Bu analiz çok fazla ısrar gerektirdi. Küçük bir başlangıç ​​yaptı ve topluluk için büyük bir kaynağa dönüştü” dedi.

Voyager uzay aracı, 46 yıllık yolculuğunda Dünya’dan yaklaşık 163 astronomik birim (15,2 milyar mil) uzağa gitti. İleriye baktığımızda, gelecekteki bir yıldızlararası sonda, yaklaşık 400 astronomik birim seyahat etmesi amaçlanan 50 yıllık bir görev için tasarlanacak ve hatta yaklaşık 1.000 astronomik birime kadar dayanabilecek ve heliosferimize ve ötesindeki yıldızlararası ortama dair benzeri görülmemiş bir görünüm sunabilecek.