Proba-3's eerste kunstmatige zonsverduistering
Vandaag onthult de Proba-3 missie van de Europese Ruimtevaartorganisatie zijn eerste beelden van de buitenste atmosfeer van de zon – de zonnecorona. De twee satellieten van de missie, die dankzij innovatieve positioneringstechnologieën als één ruimtevaartuig kunnen vliegen, zijn erin geslaagd hun eerste 'kunstmatige totale zonsverduistering' in een baan om de aarde te creëren. De resulterende coronale beelden tonen het potentieel van formatievliegtechnologieën, terwijl ze onschatbare wetenschappelijke gegevens leveren die ons begrip van de zon en zijn raadselachtige atmosfeer zullen verbeteren.
Twee ruimteschepen die als één vliegen
In maart heeft Proba-3 bereikt wat geen andere missie eerder heeft gedaan – zijn twee ruimtevaartuigen, de Coronagraph en de Occulter, vlogen 150 meter uit elkaar in perfecte formatie gedurende enkele uren zonder enige controle vanaf de grond.
Terwijl ze uitgelijnd zijn, behouden de twee hun relatieve positie tot op een enkele millimeter – een buitengewone prestatie mogelijk gemaakt door een reeks innovatieve navigatie- en positioneringstechnologieën.
Door de mate van precisie aan te tonen, gebruiken de twee ruimtevaartuigen hun formatievliegtijd om kunstmatige totale zonsverduisteringen in een baan om de aarde te creëren – ze lijnen zich uit met de zon zodat de 1,4 m grote schijf die door het Occulter-ruimtevaartuig wordt gedragen, de heldere schijf van de zon bedekt voor het Coronagraph-ruimtevaartuig, waarbij een schaduw van 8 cm wordt geworpen op zijn optisch instrument, ASPIICS.
Dit instrument, een afkorting voor Association of Spacecraft for Polarimetric and Imaging Investigation of the Corona of the Sun, werd voor ESA ontwikkeld door een industrieel consortium onder leiding van Centre Spatial de Liège, België. Wanneer de 5 cm opening door de schaduw wordt bedekt, maakt het instrument beelden van de zonnecorona zonder onderbreking door het felle licht van de zon.
Het observeren van de corona is cruciaal voor het onthullen van zonnestormen, de continue stroom van materie van de zon naar de ruimte. Het is ook noodzakelijk voor het begrijpen van de werking van coronale massa-uitstotingen (CMEs), explosies van deeltjes die bijna dagelijks door de zon worden uitgestoten, vooral tijdens perioden van hoge activiteit.
Dergelijke gebeurtenissen kunnen prachtige aurora's in de nachtelijke hemel creëren, maar vormen ook ernstige bedreigingen voor moderne technologie. Ze kunnen communicatie, stroomtransmissie en navigatiesystemen op aarde aanzienlijk verstoren, zoals ze deden in mei 2024.
De coronale beelden die voortkomen uit de eerste rondes van ASPIICS's observaties bieden een glimp van de waardevolle gegevens die we van deze zonsverduisteringsmissie kunnen verwachten.
Dietmar Pilz, ESA-directeur Technologie, Engineering en Kwaliteit, merkt op: "Veel van de technologieën die Proba-3 in staat stelden om nauwkeurig formatievliegen uit te voeren, zijn ontwikkeld via ESA's General Support Technology Programme, net als de missie zelf. Het is spannend om te zien hoe deze verbluffende beelden onze technologieën valideren in wat nu 's werelds eerste precisieformatie-vliegmissie is."
De mysterieuze halo
De vurige corona van de zon bereikt temperaturen boven een miljoen graden Celsius, veel heter dan het oppervlak eronder. Dit contra-intuïtieve temperatuurverschil is al lang een onderwerp in de wetenschappelijke gemeenschap.
Proba-3's ASPIICS pakt dit mysterie aan door de corona zeer dicht bij het oppervlak van de zon te bestuderen. Het kan ook meer details zien en zwakkere kenmerken detecteren dan traditionele coronagrafen, dankzij een drastische vermindering van de hoeveelheid 'verdwaald' licht die de detector bereikt.
Joe Zender, Proba-3 projectwetenschapper, voegt toe: “Het zien van de eerste gegevens van ASPIICS is ongelooflijk spannend. Samen met de metingen die zijn gedaan door een ander instrument aan boord, DARA, zal ASPIICS bijdragen aan het oplossen van langdurige vragen over onze thuisster.”
De Digitale Absolute Radiometer (DARA) zal de totale zonnestraling meten - precies hoeveel energie de zon op elk moment afgeeft. Een derde wetenschappelijk instrument op Proba-3, de 3D Energetische Elektronenspectrometer (3DEES), zal elektronen in de stralingsgordels van de aarde detecteren en hun oorsprongsrichting en energieniveaus meten.
Hoe maak je een zonsverduistering / Maak je eigen zonsverduistering.
“Ik was absoluut opgetogen om de beelden te zien, vooral omdat we ze bij de eerste poging hebben gekregen,” merkt Andrei Zhukov op, hoofdonderzoeker voor ASPIICS bij het Koninklijk Observatorium van België. “Nu werken we eraan om de observatietijd te verlengen tot zes uur in elke omloopbaan.”
De beelden werden verwerkt door het ASPIICS Science Operations Centre (SOC), gehuisvest door de Koninklijke Sterrenwacht van België. Hier creëert een toegewijd team van wetenschappers en ingenieurs operationele commando's voor de coronagraaf op basis van verzoeken van de wetenschappelijke gemeenschap en deelt de resulterende observaties.
Andrei legt uit: “Elke volledige afbeelding – die het gebied van de verduisterde zon tot aan de rand van het gezichtsveld bestrijkt – wordt eigenlijk opgebouwd uit drie afbeeldingen. Het verschil daartussen is alleen de belichtingstijd, die bepaalt hoe lang de opening van de coronagraaf aan licht wordt blootgesteld. Door de drie afbeeldingen te combineren, krijgen we het volledige beeld van de corona.
Onze 'kunstmatige eclips'-beelden zijn vergelijkbaar met die genomen tijdens een natuurlijke eclips. Het verschil is dat we onze eclips kunnen creëren eens per 19,6-uurs baan, terwijl totale zonsverduisteringen natuurlijk slechts ongeveer één keer, heel zelden twee keer per jaar voorkomen. Bovendien duren natuurlijke totale eclipsen slechts enkele minuten, terwijl Proba-3 zijn kunstmatige eclips tot 6 uur kan vasthouden.
Proba-3-missiemanager Damien Galano merkt op: “Door twee ruimtevaartuigen één gigantische coronagraaf in de ruimte te laten vormen, konden we de binnenste corona vastleggen met zeer lage niveaus van strooilicht in onze observaties, precies zoals we verwachtten.
"Hoewel we nog in de ingebruiknamefase zijn, hebben we al nauwkeurig formatievliegen bereikt met ongekende nauwkeurigheid. Dit stelde ons in staat om de eerste beelden van de missie vast te leggen, die ongetwijfeld van grote waarde zullen zijn voor de wetenschappelijke gemeenschap."
"Het formatievliegen dat we tot nu toe hebben bereikt, werd autonoom uitgevoerd, maar onder toezicht van het grondcontroleteam, dat klaar stond om in te grijpen om eventuele afwijkingen te corrigeren. Onze enige resterende taak is volledige autonomie te bereiken, wanneer ons vertrouwen in het systeem zodanig is dat we niet eens routinematig vanaf de grond zullen monitoren."
Nieuwe kansen voor 'digitale eclipsen'
De adembenemende beelden van Proba-3 veroorzaken ook een kleine revolutie in de manier waarop computermodellen de zonnecorona simuleren en 'digitale eclipsen' creëren.
In de afgelopen jaren hebben verschillende instituten in Europa modellen ontwikkeld om deze observaties te simuleren en wetenschappers de middelen te geven om naar de zon te kijken, maar het bronmateriaal dat nodig is om deze simulaties te maken, ontbreekt.
"Huidige coronagrafen kunnen niet tippen aan Proba-3, die de corona van de zon zal observeren tot bijna aan de rand van het zonneoppervlak. Tot nu toe was dit alleen mogelijk tijdens natuurlijke zonsverduisteringen," zegt Jorge Amaya, Space Weather Modelling Coordinator bij ESA.
"Deze enorme stroom van observaties zal helpen om computermodellen verder te verfijnen terwijl we variabelen vergelijken en aanpassen om overeen te komen met de echte beelden. Samen met het team van KU Leuven, dat achter een dergelijk model staat, hebben we een simulatie kunnen maken van de eerste observaties van Proba-3."
KU Leuven's 'COCONUT' software is een van de vele zonnecoronamodellen geïntegreerd binnen ESA's Virtual Space Weather Modelling Centre (VSWMC). Het kan worden gecombineerd met een breed scala aan computermodellen die andere fysieke processen beschrijven die de zon met de aarde verbinden. Samen helpen ze een uitgebreid beeld te bieden van de zonnige verschijnselen die onze planeet beïnvloeden en helpen ze burgers en industrie zich hiertegen voor te bereiden.
Over Proba-3
De Proba-3 missie wordt geleid door ESA en samengesteld door een consortium onder leiding van het Spaanse Sener, met deelname van meer dan 29 bedrijven uit 14 landen en met belangrijke bijdragen van GMV en Airbus Defence and Space in Spanje en Redwire Space en Spacebel in België. De missie werd gelanceerd op 5 december 2024 met een PSLV-XL draagraket vanaf het Satish Dhawan Space Centre in Sriharikota, India.
Deze inhoud is vertaald met behulp van AI. Hoewel we streven naar nauwkeurigheid, kan het zijn dat vertalingen niet alle nuances van de oorspronkelijke tekst bevatten.