Sự hiểu biết của chúng ta về các ngôi sao xa xôi đã tăng lên đáng kể trong những thập kỷ gần đây. Nhờ các công cụ cải tiến, các nhà khoa học có thể nhìn xa hơn và rõ hơn, do đó tìm hiểu thêm về các hệ sao và các hành tinh quay quanh chúng (hay còn gọi là các hành tinh ngoài mặt trời). Thật không may, sẽ mất một thời gian trước khi chúng tôi phát triển công nghệ cần thiết để khám phá những ngôi sao này gần gũi.
Nhưng trong lúc này, NASA và ESA đang phát triển các nhiệm vụ cho phép chúng ta khám phá Mặt trời của chính mình hơn bao giờ hết. Các nhiệm vụ này, Tàu thăm dò năng lượng mặt trời của NASA, Parker và Tàu vũ trụ mặt trời ESA (Cơ quan vũ trụ châu Âu), sẽ khám phá gần Mặt trời hơn bất kỳ nhiệm vụ nào trước đó. Làm như vậy, hy vọng rằng họ sẽ giải quyết các câu hỏi hàng thập kỷ về hoạt động bên trong của Mặt trời.
Các nhiệm vụ này - sẽ lần lượt ra mắt vào năm 2018 và 2020 - cũng sẽ có ý nghĩa quan trọng đối với sự sống ở đây trên Trái đất. Không chỉ là ánh sáng mặt trời cần thiết cho cuộc sống như chúng ta biết, ánh sáng mặt trời có thể gây nguy hiểm lớn cho công nghệ mà nhân loại đang ngày càng phụ thuộc. Điều này bao gồm thông tin vô tuyến, vệ tinh, lưới điện và không gian của con người.
Và trong những thập kỷ tới, quỹ đạo Trái đất thấp (LEO) dự kiến sẽ ngày càng đông đúc khi các trạm vũ trụ thương mại và thậm chí du lịch vũ trụ trở thành hiện thực. Bằng cách cải thiện hiểu biết của chúng tôi về các quá trình điều khiển ngọn lửa mặt trời, do đó chúng tôi sẽ có thể dự đoán tốt hơn khi nào chúng sẽ xảy ra và cách chúng sẽ tác động đến Trái đất, tàu vũ trụ và cơ sở hạ tầng trong LEO.
Như Chris St. Cyr, nhà khoa học dự án Solar quỹ đạo tại Trung tâm bay vũ trụ NASA God Goddard, đã giải thích trong một thông cáo báo chí gần đây của NASA:
Mục tiêu của chúng tôi là tìm hiểu cách thức Mặt trời hoạt động và ảnh hưởng của nó đến môi trường không gian đến mức có thể dự đoán được. Đây thực sự là một môn khoa học hướng đến sự tò mò.
Cả hai nhiệm vụ sẽ tập trung vào bầu không khí bên ngoài năng động của Sun, hay còn gọi là corona. Hiện tại, phần lớn hành vi của lớp Mặt trời này là không thể đoán trước và không được hiểu rõ. Chẳng hạn, có một vấn đề được gọi là vấn đề sưởi ấm coronal, nơi mà hành tinh của Mặt trời nóng hơn nhiều so với bề mặt mặt trời. Sau đó, có câu hỏi về những gì thúc đẩy sự tuôn ra liên tục của vật liệu mặt trời (còn gọi là gió mặt trời) với tốc độ cao như vậy.
Như Eric Christian, một nhà khoa học nghiên cứu về nhiệm vụ thăm dò mặt trời Parker tại NASA Goddard, đã giải thích:
Đầu dò năng lượng mặt trời của Parker Parker và Tàu quỹ đạo mặt trời sử dụng các loại công nghệ khác nhau, nhưng - như các nhiệm vụ - chúng sẽ bổ sung cho nhau. Họ sẽ cùng lúc chụp ảnh corona của Sun, và họ sẽ nhìn thấy một số cấu trúc tương tự - những gì mà xảy ra ở hai cực của Mặt trời và những cấu trúc tương tự ở xích đạo.
Đối với nhiệm vụ của mình, tàu thăm dò mặt trời Parker sẽ đến gần Mặt trời hơn bất kỳ tàu vũ trụ nào trong lịch sử - cách bề mặt gần 6 triệu km (3,8 triệu dặm). Điều này sẽ thay thế kỷ lục trước đó là 43.432 triệu km (~ 27 triệu mi), được thành lập bởi tàu thăm dò Helios B vào năm 1976. Từ vị trí này, Parker Solar thăm dò sẽ sử dụng bốn bộ dụng cụ khoa học của mình để chụp ảnh gió mặt trời và nghiên cứu từ trường của mặt trời, plasma và các hạt năng lượng.
Khi làm như vậy, tàu thăm dò sẽ giúp làm rõ cấu trúc giải phẫu thực sự của bầu khí quyển bên ngoài Sun, điều này sẽ giúp chúng ta hiểu tại sao corona nóng hơn bề mặt Sun Sun. Về cơ bản, trong khi nhiệt độ trong corona có thể lên tới vài triệu độ, thì bề mặt mặt trời (hay còn gọi là quang ảnh), trải qua nhiệt độ khoảng 5538 ° C (10.000 ° F).
Trong khi đó, Tàu quỹ đạo Mặt trời sẽ đến khoảng cách khoảng 42 triệu km (26 triệu dặm) từ Mặt trời và sẽ giả định quỹ đạo có độ nghiêng cao có thể cung cấp hình ảnh trực tiếp đầu tiên về các cực của Mặt trời. Đây là một lĩnh vực khác của Mặt trời mà các nhà khoa học không thể hiểu rất rõ, và nghiên cứu về nó có thể cung cấp manh mối quý giá về những gì thúc đẩy hoạt động liên tục và phun trào của Sun Sun.
Cả hai nhiệm vụ cũng sẽ nghiên cứu gió mặt trời, đó là ảnh hưởng phổ biến nhất của Sun Sun đối với hệ mặt trời. Hơi khí từ hóa này lấp đầy Hệ mặt trời bên trong, tương tác với từ trường, khí quyển và thậm chí là bề mặt của các hành tinh. Ở đây trên Trái đất, đó là những gì chịu trách nhiệm cho Aurora Borealis và Australis, và cũng có thể chơi tàn phá với các vệ tinh và hệ thống điện đôi khi.
Các nhiệm vụ trước đây đã khiến các nhà khoa học tin rằng corona góp phần vào quá trình tăng tốc gió mặt trời lên tốc độ cao như vậy. Khi các hạt tích điện này rời khỏi Mặt trời và đi qua corona, tốc độ của chúng tăng gấp ba lần. Vào thời điểm gió mặt trời tới tàu vũ trụ chịu trách nhiệm đo nó - 148 triệu km (92 triệu dặm) từ Mặt trời - nó có nhiều thời gian để trộn lẫn với các hạt khác từ không gian và mất đi một số tính năng xác định.
Khi đậu gần Mặt trời, Parker Solar thăm dò sẽ có thể đo được gió mặt trời giống như khi nó hình thành và rời khỏi corona, do đó cung cấp các phép đo chính xác nhất về gió mặt trời từng được ghi lại. Từ góc nhìn của nó phía trên các cực Sun Sun, Tàu quỹ đạo Mặt trời sẽ bổ sung cho nghiên cứu của Parker Solar thăm dò về gió mặt trời bằng cách xem cấu trúc và hành vi của gió mặt trời thay đổi ở các vĩ độ khác nhau.
Quỹ đạo độc đáo này cũng sẽ cho phép Tàu quỹ đạo Mặt trời nghiên cứu từ trường Sun Sun, vì một số hoạt động từ tính thú vị nhất của Sun Sun tập trung ở hai cực. Từ trường này vươn xa chủ yếu là do gió mặt trời, nó vươn ra ngoài để tạo ra một bong bóng từ tính được gọi là nhật quyển. Trong vòng xoắn ốc, gió mặt trời có ảnh hưởng sâu sắc đến bầu khí quyển hành tinh và sự hiện diện của nó bảo vệ các hành tinh bên trong khỏi bức xạ thiên hà.
Mặc dù vậy, vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng từ trường Sun Sun được tạo ra hoặc cấu trúc sâu bên trong Mặt trời như thế nào. Nhưng với vị trí của nó, Tàu quỹ đạo Mặt trời sẽ có thể nghiên cứu các hiện tượng có thể dẫn đến sự hiểu biết tốt hơn về cách tạo ra từ trường Sun Sun. Chúng bao gồm các tia lửa mặt trời và sự phóng đại khối của vành, do sự biến đổi gây ra bởi các từ trường xung quanh các cực.
Theo cách này, Tàu thăm dò mặt trời Parker và Tàu quỹ đạo mặt trời là những nhiệm vụ miễn phí, nghiên cứu Mặt trời từ các điểm thuận lợi khác nhau để giúp tinh chỉnh kiến thức của chúng ta về Mặt trời và vũ trụ. Trong quá trình này, họ sẽ cung cấp dữ liệu có giá trị có thể giúp các nhà khoa học giải quyết các câu hỏi lâu dài về Mặt trời của chúng ta. Điều này có thể giúp mở rộng kiến thức của chúng ta về các hệ sao khác và thậm chí có thể trả lời các câu hỏi về nguồn gốc của sự sống.
Như Adam Szabo, một nhà khoa học nhiệm vụ của Parker Solar thăm dò tại NASA Goddard, đã giải thích:
Có những câu hỏi đã làm chúng tôi khó chịu trong một thời gian dài. Chúng tôi đang cố gắng giải mã những gì xảy ra gần Mặt trời, và giải pháp rõ ràng là chỉ cần đến đó. Chúng tôi không thể chờ đợi - không chỉ tôi, mà cả cộng đồng.
Theo thời gian, và với sự phát triển của các vật liệu tiên tiến cần thiết, chúng ta thậm chí có thể gửi tàu thăm dò vào Mặt trời. Nhưng cho đến thời điểm đó, những nhiệm vụ này đại diện cho những nỗ lực đầy tham vọng và táo bạo nhất để nghiên cứu Mặt trời cho đến nay. Cũng như nhiều sáng kiến táo bạo khác để nghiên cứu Hệ mặt trời của chúng ta, sự xuất hiện của chúng không thể đến sớm!
