25 éve indult kalandos útjára a Napot vizsgáló űrszonda, a SOHO, és köszöni szépen, jól van

Nincsen jövőnk tudomány nélkül, nincsen Qubit nélkületek. Támogasd a munkánkat!

Negyed évszázada kezdődött az európai építésű SOHO űrszonda küldetése, amely az emberiség elsődleges műszere a Nap aktivitásának állandó nyomon követésére. Az 1995. december 2-án elindult SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) negyedszázados karrierje során hozzájárult a Nap szerkezetének és viselkedésének megértéséhez, és kulcsfontosságú előrejelzést adott a technológiai civilizációnkat fenyegető űridőjárási eseményekről. Ha pedig mindez nem lenne elég, a szonda több mint 4 ezer üstököst is felfedezett, és nagyban hozzájárult a Naprendszer legtávolabbi pontjairól érkező égitestek vizsgálatához.

A SOHO-űrszonda 2000-ben készült felvétele egy hatalmas korona-anyagkidobódásról (CME, coronal mass ejection).Fotó: NASA/ESA/SOHO

Az amerikai és európai űrügynökség közös projektjeként megvalósuló SOHO megszakítás nélkül figyeli a Napot egy speciális, Nap és Föld között található, úgynevezett Lagrange-1 (L1) pontból. Itt a Föld és a Nap gravitációs hatása kiegyenlíti egymást, így az űreszközök viszonylag stabilan tudják tartani a relatív pozíciójukat a Naphoz és Földhöz képest. Ugyanebben a pozícióban további három szonda, az ACE, a Wind és a DSCOVR tartja a szemét a napszél változásain, akár egy órával előrejelezve a Föld felé tartó napviharokat. A SOHO általában naponta frissülő, Napról készült felvételei a küldetés weboldalán bárki számára elérhetőek.

A SOHO indításának évfordulója a Napkutatás eddigi talán legizgalmas periódusára esik, amikor az amerikai Parker Solar Probe és az európai Solar Orbiter rekordközelségből vizsgálják a Napot, áttörő felfedezéseket tesznek és páratlan felvételeket készítenek. Ezeket a küldetéseket a SOHO több évtizedes tudományos vizsgálatai alapozták meg.

Az első szonda, amely előre tudta jelezni a napviharokat

A SOHO küldetésének három alapvető tudományos célja volt. Egyrészt a Nap belső szerkezetének és változásainak megértése, amelyet a csillag rezgéseit vizsgáló (napszeizmológia) három műszere segítségével végez. A második a Nap felszín (fotoszféra) feletti „légköri” rétegeinek, de kifejezetten a napkoronának a megértése és változásainak megfigyelése. A harmadik a napszél és a hozzá kapcsolódó jelenségek helyi (in situ) mérése a Nap és Föld között elhelyezkedő L-1 pontban.  A SOHO által gyűjtött adatok alapján közel 6 ezer tudományos publikáció született, melyek közelebb vittek ezeknek a kérdéseknek megválaszolásához, vagy hozzájárultak ahhoz, hogy az új generációs szondák még precízebben vizsgálhassák őket.

A SOHO extrém UV-tartományú képalkotójának 1996 és 2006 közti felvételei a NaprólFotó: NASA/ESA/SOHO

A SOHO talán legfontosabb műszere a LASCO (Large Angle and Spectrometric Coronagraph), amely három különleges, különböző látószögű teleszkópból áll. A közös bennük az, hogy képesek a Nap fényét kitakarni, és egyfajta mesterséges napfogyatkozást hoznak létre, ezzel lehetővé téve a napkorona szerkezetének és változásának megfigyelését. A műszer által biztosított adatok kiválóan alkalmasak üstökösök felfedezésére és elengedhetetlenek a Föld felé tartó, napkoronából származó anyagkidobódások (CME, coronal mass ejection) előrejelzéséhez.

Az űrszonda egyik legfontosabb feladata pontosan ezeknek a megfigyelése, illetve tágabban az űridőjárás előrejelzése volt, amit a napkoronából származó, töltött részecskékből álló napszél változásai hoznak létre. A nagyobb korona-anyagkidobódások (CME) több milliárd tonnányi töltött részecskét képesek a világűrbe juttatni, melyek millió kilométer per órás sebességeket érhetnek el. Ha a bolygónk is egy koronakitörés útjába kerül, a Föld mágneses terével találkozva a töltött részecskék geomágneses vihart hoznak létre. A mágneses tér jelentős zavaraként definiált jelenség kulcsfontosságú katonai vagy civil műholdakat károsíthat, veszélyeztetheti az űrhajósok életét, és megzavarhat földi telekommunikációs rendszereket és áramhálózatokat is. A LASCO koronográfnak köszönhetően ezek az anyagkidobódások 24-72 órával azelőtt jelezhetők, hogy elérnék bolygónkat.

Amiatt, hogy a LASCO a Nap korongját és annak fényének nagy részét kitakarja, a szonda még egy nem várt területen tudott óriási sikert aratni. A LASCO felvételei segítségével szakemberek és önkéntesek eddig több mint 4 ezer, a Napot megközelítő üstököst fedeztek fel. Az üstökösök viszonylag kis méretű, jeges égitestek, melyek a Napot megközelítve felmelegszenek, a belőlük távozó gázok pedig kómát vagy esetenként csóvát képeznek. Keringési idejüktől függően megkülönböztetnek rövid és hosszú periódusú üstökösöket. Előbbiek a Neptunuszon túli, jeges törpebolygókat és kisebb objektumokat tartalmazó Kuiper-övből származnak, ahol a NASA New Horizons űrszondája felderítette a Plutót és holdjait, valamint az Arrokoth-bolygókezdeményt. A hosszú periódusú üstökösök a Naprendszer legtávolabbi, hatalmas régiójából, az Oort-felhőből származnak, amelynek legtávolabbi pontja a Naptól 3,2 fényévnyi távolságra található.

Az ISON üstökös Nap-közeli elhaladása a SOHO sorozatfelvételeiből készült montázsonFotó: NASA/ESA/SOHO

Visszakanyarodva a Naprendszer legtávolabbi pontjából a legközelebbiig, a SOHO útnak indítását követő több mint két évtizedben sok nagyszabású napkutató küldetés indult. Ezek közt van a már említett Parker Solar Probe és Solar Orbiter, valamint a NASA STEREO űrszondái, melyek az első háromdimenziós felvételeket készítették el a Napról. A föld körüli pályán keringő napmegfigyelő műhold, a Solar Dynamics Observatory pedig folyamatosan lenyűgöző nagyfelbontású képeket továbbít a hozzánk legközelebbi csillagról, vagy éppen a Merkúr vagy a Vénusz Nap-előtti átvonulásairól. A SOHO Nap és Föld közötti különleges helyzete és LASCO kornográfja miatt az elmúlt 25 évben végig különleges megfigyelőállomás maradt a szakemberek számára.

Majdnem elveszett a szonda 1998-ban

Ez azonban majdnem másképp alakult. Három évvel az indítást követően, 1998. június 25-én hirtelen elveszett a kapcsolat az űrszonda és a NASA űrszondákkal kommunikáló Deep Space Network rádióantennái között. A kapcsolat megszűnése előtti napon a szonda még rutinmanővereket végzett, de nem sokkal később már biztonsági módba kapcsolt; képtelen volt a Nap felé állítani magát, és pörögni kezdett. Úgy tűnt, hogy az ekkor hároméves, páratlan obszervatórium örökre elveszett. A szakemberek megfeszített munkájának és részben az Arecibói rádiótávcsőnek köszönhetően egy hónappal később sikerült megtalálni a szonda pozícióját, és augusztus elején felvenni vele a kapcsolatot. A szonda forgása miatt limitált energiabüdzsével dolgozó mérnökök szeptember végére sikeresen visszaállították a SOHO normál működését, a műszerek pedig október végétől a megszokott módon továbbították az adatokat.

A SOHO fantáziarajza, rajta a szonda által még 1999-ben a Napról készített felvétellel. A SOHO a valóságban sokkal távolabb van a Naptól, mint ahogy ez az illusztráció sugallja.Illusztráció: ESA/SOHO

A problémák ezzel még nem értek véget, mert a szonda irányban tartásáért felelős három giroszkóp 1998 decemberére mind elromlott. A mérnököknek ezért egy új irányító szoftvert kellett kidolgozniuk, hogy a szonda giroszkópok nélkül is képes legyen tartani a pozícióját, és ez 1999 februárjára meg is történt. Ezzel a SOHO az első űrszondává vált, melynek háromtengelyes stabilitásáért nem giroszkópok feleltek.

A SOHO az ezt követő 22 évet nagyobb problémák nélkül átvészelte, és máig minden műszere rendben működik. Az európai űrügynökség abban bízik, hogy ha ez így megy tovább, megérheti a harmincadik születésnapját is. A szonda feladatait ezután a nemzeti óceán- és légkörkutatási hivatal, a NOAA űridőjárás-előrejelző űrszondája és GOES-U műholdja fogja átvenni. Mindkettő fel lesz szerelve a LASCO-t kiváltó koronográffal, így ténylegesen be tudják majd tölteni a SOHO jelenlegi funkcióit. Az ESA-nál pedig már tervezési szakaszban van egy olyan küldetés, ami a SOHO helyére, a Lagrange-1 pontba helyezne egy űridőjárás megfigyelésre specializált szondát. Addig is, 2023-ban tervezik útnak indítani a Proba-3 kísérleti műholdat, amely egy új, az eddiginél lényegesen jobb koronográf-technológiát fog tesztelni.

A következő öt év, amíg a SOHO még üzemelhet, talán küldetésének legproduktívabb periódusa lehet, aminek a két Napot megközelítő szonda, a Parker Solar Probe és a Solar Orbiter az oka. Ezek méréseinek kombinálása a SOHO-éval lehetővé teszi, hogy a kutatók több eltérő pontból vizsgálják a napszél viselkedését, teljesebb képet kapva az űridőjárás alakulásáról. Emellett a napkorona megfigyelésével hozzájárul a két másik szonda által jóval közelebbről összegyűjtött adatok kiértékeléséhez. 

Járvány, klímaváltozás, forradalmak – mindez csak három dermesztő arca annak a felbolydult világnak, ami ránk vár. Lesz még neki jó pár. Ha teheted, segítsd a munkánkat, mi megháláljuk a bizalmadat, és ebben a nagy zavarodottságban hitelesen, alaposan és közérthetően magyarázzuk el, hogy a legégetőbb kérdésekre milyen válaszokat adnak a sárgolyó legnagyobb elméi. Maradj velünk. Támogatom a Qubit szerkesztőségét!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: