NASA stuurt een sonde naar de rand van de zon

Ruimtevaart

De NASA wil met de Parker-sonde meer kennis opdoen over de zonnewind.

De Parker Solar Probe. NASA

Als alles volgens plan gaat lanceert het Amerikaanse ruimte-agentschap NASA zaterdag 11 augustus een ruimtesonde die de zon ongekend dicht zal naderen: de Parker Solar Probe. Het doel van de nieuwe missie is om meer te weten te komen over het ijle buitenste deel van de zon (de corona) en de zogeheten zonnewind. De lancering is al eens uitgesteld. Mocht het ook zaterdag niet doorgaan, dan loopt het venster nog tot 23 augustus.

De zon zit veel ingewikkelder in elkaar dan je zou denken. Zo op het oog is zij niet veel meer dan een grote gasbol, bijna anderhalf miljoen kilometer in diameter, die veel licht en warmte uitstraalt. De zon is echter niet alleen een bron van licht, warmte en andere vormen van elektromagnetische straling. Ze blaast ook voortdurend geladen deeltjes de ruimte in.

Deze ‘zonnewind’ bereikt snelheden van 250 tot 750 kilometer per seconde en wordt pas helemaal aan de rand van ons zonnestelsel, 10 miljard kilometer verderop, tot staan gebracht. Ook de aarde baadt in deze deeltjes. IJle vleugjes zonneatmosfeer worden dus aan huis bezorgd. Waarom dan toch een ruimtesonde richting zon sturen?

Lange overtocht

De zonnedeeltjes doen er ondanks hun enorme snelheden dagen over om de aarde te bereiken. En tijdens hun 150 miljoen kilometer lange overtocht raken ze vermengd met de vele andere deeltjes die door de ruimte zoeven. Daardoor is van hun oorspronkelijke eigenschappen bij aankomst weinig meer over.

De Solar Probe omzeilt dit probleem door de zonnewind bij de bron – de corona – te onderzoeken. Op die manier hopen wetenschappers niet alleen te kunnen ontdekken hoe de zonnewind ontstaat, maar ook waarom de corona zo’n buitengewoon hoge temperatuur heeft.

Waar de temperatuur van de lager gelegen fotosfeer (het ‘zonneoppervlak’) blijft steken bij ongeveer 5500 graden Celsius, loopt de temperatuur van de corona in de miljoenen graden. Dat is net zo vreemd als een kachel die meer warmte uitstraalt naarmate je er verder vandaan staat.

Sommige verschijnselen in de corona zijn van directe invloed op de aarde. In de corona treden zo nu en dan kolossale explosies op, waarbij enorme hoeveelheden geladen deeltjes de ruimte in worden geblazen. Wanneer zo’n ‘coronale massa-ejectie’ op de aarde is gericht, verstoort deze het aardmagnetische veld.

Doorgaans blijven de gevolgen beperkt tot onschuldige verschijnselen, zoals opvallend heldere poollichten. Maar soms raakt het radioverkeer op aarde ernstig ontregeld, zoals voor het laatst in september 2017 is gebeurd. In uitzonderlijke gevallen vallen zelfs stroomnetten uit, zoals in 1989 in Canada. Het onderzoek van de corona en de zonnewind moet dergelijke gebeurtenissen voorspelbaarder maken.

De Parker Solar Probe moet in een baan worden gebracht die hem tot op circa 6 miljoen kilometer van de zon brengt. Dat gebeurt in stappen. Een zware Delta IV draagraket brengt de ruimtesonde in een zodanige baan dat hij twee maanden later dicht langs de planeet Venus scheert. Dat geeft hem een zwieper waardoor hij in een langgerekte omloopbaan om de zon komt.

Zeven ontmoetingen met Venus

Het binnenste punt van deze baan ligt aanvankelijk op bijna 25 miljoen kilometer van de zon; het buitenste even voorbij de omloopbaan van Venus. Na nog eens zeven ontmoetingen met Venus, verspreid over bijna zeven jaar, moet dat binnenste punt steeds dichter bij de zon komen te liggen.

De Solar Probe zal dus een brede gordel om de zon gaan verkennen. Dat doet hij met een viertal instrumenten, waaronder een camera. De overige instrumenten meten de aantallen, snelheden en temperaturen van de deeltjes die de zon uitstoot en bepalen de sterkte van de elektrische en magnetische velden ter plaatse.

Het instrumentarium van de ruimtesonde wordt beschermd door een speciaal, met koolstofvezels versterkt hitteschild, dat de boel zo ongeveer op kamertemperatuur houdt. Hoewel de temperatuur in de zonnecorona in de miljoenen graden loopt, wordt het hitteschild zelf niet heter dan 1400 °C. Dat komt doordat de corona heel ijl is: hierdoor is de warmteoverdracht gering.

Met afmetingen van 1 bij 3 bij 2,3 meter is de Parker Solar Probe ongeveer zo groot als een kleine sportauto. Zijn zeven jaren durende missie kost ongeveer 1,5 miljard dollar (1,3 miljard euro).

    • Eddy Echternach