Aldebaran bulletin

Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie.
Vydavatel: AGA & Štefánikova hvězdárna v Praze
Číslo 23 (vyšlo 7. června, ročník 2 (2004)
© Copyright Aldebaran Group for Astrophysics
Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno.
ISSN: 1214-1674,
Email: bulletin@aldebaran.cz

Hledej

YOHKOH, SOHO, TRACE – výzkum slunečního plazmatu

Lukáš Kupka

Slunce se v rentgenové oblasti jeví podstatně zajímavější a daleko proměnlivější než v optickém oboru. Tato krátkovlnná záření jsou ale pohlcována zemskou atmosférou a nelze je pozorovat z povrchu Země. Až do existence výškových raket na konci čtyřicátých let se o rentgenové emisi Slunce vůbec nevědělo. Za posledních dvacet let však došlo k bouřlivému rozvoji v této oblasti a bylo vysláno mnoho sond s jediným cílem: pozorovat Slunce v oblasti ultrafialových a rentgenových vlnových délek. Mezi tři nejvýznamnější můžeme zařadit družici Yohkoh a sondy SOHO a TRACE.

Yohkoh - japonská družice z 90. let minulého století pozorující Slunce v rentgenovém oboru. Název je odvozen od japonského slova Yoko = sluneční světlo, také se užívá označení Solar A. Po deset let získávala velmi cenné informace o sluneční koróně a slunečních erupcích v oblasti rentgenového záření a gama záření.

SOHO - SOlar and Heliospheric Observatory, sonda vypuštěná v roce 1995 se zaměřením na pozorování a výzkum slunečního povrchu, atmosféry, koróny a slunečního větru. Dodnes je plně funkční a poskytuje cenná data.

TRACE - Transition Region and Coronal Explorer, sonda vypuštěná v roce 1998 a navazující na práci družice SOHO.

Yohkoh

Tato dnes již nefunkční družice byla vypuštěna 30. srpna 1991 ze základny Kagashima Space Center v jižním Japonsku. Na přípravě družice a její výrobě se podíleli hlavně japonští odborníci, ale také vědecké instituce z USA a Velké Británie. Těleso družice mělo tvar hranolu o rozměrech 1,95×1×0,99 m, panely slunečních baterií dosahovaly rozpětí až 4,2 m. Hmotnost družice byla 420 kg a pohybovala se na nízké orbitální dráze (570÷730 km nad Zemí) s oběžnou dobou 96 minut.

Yohkoh: Sluneční povrch v rentgenovém oboru

Yohkoh: Sluneční povrch v rentgenovém oboru.

Družice nesla tyto vědecké přístroje:

  • Dalekohled pro měkké rentgenové záření SXT (Soft X-ray Telescope) vyvinutý v amerických laboratořích Lockheed Palo Alto ve spolupráci s japonskou Národní astronomickou observatoří a Tokijskou univerzitou. Dalekohled poskytoval za pomoci CCD detektoru každé dvě sekundy obraz Slunce v rentgenovém oboru 0,4÷6 nm (0,2÷4 keV) s rozlišením 2 000 km.

  • Dalekohled pro tvrdé rentgenové záření HXT (Hard X-ray Telescope) vyvinutý pod vedením ISAS (Institute of Space and Astronautical Science) obsahující 64 detektorů vyrobených z NaI krystalu o rozměrech 25×25×5 mm. Tyto detektory dohromady vytvářejí aktivní plochu o velikosti 70 cm2 a pracující v oboru 0,01÷0,08 nm (15÷100 keV) s rozlišením povrchu Slunce 5000 km. Užívaly se zejména pro pozorování emise rentgenového záření z magnetických smyček, která doprovází sluneční erupce.

  • Širokopásmový spektrometr WSB (Wide-Band Spectrometer) zkonstruovaný pod vedením ISAS snímal celý disk Slunce osmkrát za sekundu v rentgenovém a gama oboru. Využíval se pro výzkum plazmového ohřevu, urychlení částic na vysoké energie a interakčních procesů v plazmatu.

  • Spektrometr BCS (Bragg Crystal Spectrometer) vyvinuly společně vědecké laboratoře v Británii (Mullard Space Science Lab. a Rutherford Appleton Lab.) a USA (US Naval Research Lab. a National Institutes for Standards and Technology). Obsahoval čtyři krystalové spektrometry (každý pro jinou vlnovou délku měkkého rentgenového záření), které pracovaly souběžně s přístrojem WSB a jejich hlavním cílem bylo měření vlastností 10 až 50 miliónů Kelvinů horkého plazmatu vytvořeného při slunečních erupcích se zvláštním důrazem na teplo a dynamiku plazmatu během impulzivní fáze.

Start nosné rakety s družicí Yohkoh

Start nosné rakety, která vynesla družici Yohkoh 30. 8. 1991.

Družice Yohkoh jenom za první rok na oběžné dráze získala skoro milión snímků v měkkém rentgenovém záření (přístroj SXT) a záznamy více než 200 slunečních erupcí v tvrdém rentgenovém záření (přístroj HXT). Poté byla plně funkční až do 14. prosince 2001, kdy se v průběhu prstencového zatmění Slunce odmlčel orientační a stabilizační systém. V této době byla družice mimo dosah pozemních stanic a dostala se do nekontrolovatelné rotace. Vzhledem k nedostatku elektrické energie musela být přerušena vědecká pozorování a byly zahájeny pokusy o obnovení normálního chodu družice. O tři dny později napětí v palubních akumulátorech kleslo na 4 V a systémy družice, které potřebují alespoň 7 V, se již nepodařilo uvést  do provozu. I přes neočekávané ukončení provozu získala družice Yohkoh cenné informace o sluneční koróně a slunečních erupcích v oblasti rentgenového a gama záření. Na mimořádně úspěšném výzkumu se také podíleli vědci z několika desítek pozemských observatoří v USA, Japonsku, Číně a Evropě.

SOHO

Sonda SOHO je velmi podrobně popsána v sekci SONDY na severu ALDEBARAN, proto jsou dále uvedena jenom základní data a zajímavé informace z poslední doby.

Sonda SOHO byla vyrobena ve spolupráci ESA a NASA. Její start se uskutečnil 2. prosince 1995 pomocí nosné rakety Atlas IIAS s urychlovacím stupněm Centaur. Po startu byla navedena směrem k Lagrangeovu bodu L1 soustavy Slunce-Země, který se nachází ve vzdálenosti 1,6 miliónu km od Země ve směru ke Slunci. Na dráze kolem bodu L1 byla družice "zaparkována" v polovině března 1996. Na své palubě nese dvanáct vědeckých přístrojů vyrobených v patnácti státech světa. Hlavním úkolem sondy je nepřetržité sledování Slunce v oboru viditelného a ultrafialového záření a komplexní průzkum slunečního povrchu, atmosféry, koróny a slunečního větru.

Příprava sondy SOHO

Příprava sondy SOHO.

Sonda se skládá ze dvou modulů. Spodní část obstarává pohon, termoregulaci, spojení se Zemí a podpírá solární panely. Horní část nese veškeré vědecké přístroje. Po rozložení solárních panelů měří sonda 9,5 metrů, bez nich má asi 3,6 metrů na šířku. Při startu sonda vážila 1850 kg, hmotnost nákladu je 610 kg.

Předpokládaná aktivní životnost této sondy byla 7 let, ale je plně funkční ještě dnes. Sonda překonala i několik poruch a období, kdy došlo ke ztrátě komunikace se Zemí. Největší problémy nastaly v roce 1998, kdy došlo ke ztrátě spojení a navázat se ho podařilo až po měsíci. Poté se více než půl roku sonda oživovala. A znovu-zprovoznění se určitě vyplatilo. Sonda nadále zaznamenává každou silnější sluneční erupci, měří rychlost slunečního větru a každý den přináší mnoho cenných vědeckých dat a snímků. Mimořádných výsledků dosahuje také při pozorování komet. Dne 22. března 2004 vyfotografovala družice SOHO již 750. kometu. Většinou se jedná o komety tzv. Kreutzovy skupiny, které prolétávají v těsné blízkosti Slunce a které se obvykle v horké sluneční atmosféře beze zbytku vypaří. Protože jádra těchto komet jsou velmi malá, unikají pozornosti astronomů a dají se spatřit pouze v těsné blízkosti Slunce.

750. kometa  750. kometa

750. kometa vyfotografovaná přístroji na sondě SOHO. Sluneční kotouč je zakryt
pomocným diskem. Objevil ji německý astronom-amatér Sebastian F. Hönig.

Sonda SOHO také dvakrát zaznamenala přechod Merkuru přes sluneční kotouč (1999, 2003). Letošní přechod Venuše (8. června) bude také přístroji velmi detailně zaznamenáván. Bohužel při pohledu ze sondy Venuše neprojde přímo přes sluneční kotouč, ale pouze rozptýlenou korónou.

Předpokládáný průchod Venuše v blízkosti Slunce 8. 6. 2004

Předpokládáný průchod Venuše v blízkosti Slunce 8. června 2004.

TRACE

Vědecká sonda, která byla vypuštěna 1. dubna 1998 ze základny Western Range ve Vandenbergu. Bylo použito nosné rakety Pegasus XL, která sondu dopravila na polární dráhu, která umožňuje nepřetržité pozorování Slunce. Sonda TRACE byla vyrobena ve střediscích NASA a Greenbelt (USA) a předpokládaná aktivní životnost byla jeden rok, ale sonda je funkční dodnes.

Sluneční erupce.

V UV oboru zviditelní záření slunečního plazmatu magnetické silokřivky podobně
jako železné piliny ve známém experimentu. Erupce fotografovaná ze sondy
TRACE v UV oboru.

Tříose stabilizovaná družice vážící 213 kg je vybavena čtyřmi gallium-arsenidovými solárními panely o ploše 2m2 a s průměrným příkonem 85 W (maximálně 222 W) a dobíjející NiCd akumulátorovou baterii o kapacitě 9 Ah. Sonda nese dalekohled s ohniskovou vzdáleností 8,66 m a průměrem primárního zrcadla 0,3 m, sekundárního 6 cm. Dalekohled je určen pro pozorování sluneční koróny a chromosféry a je připojen na kameru s CCD detektorem s rozlišovací schopností 1″. Orientační a stabilizační systém sondy využívá pro zjištění orientace jeden digitální a šest klasických slunečních detektorů, dále 3 dvouosé inerciální měřící gyroskopy a tříosý magnetometr. Jako výkonné prvky slouží tři magnetické cívky a čtyři silové setrvačníky. Vše je řízeno a kontrolováno počítačem s procesorem 80386/80387 a pamětí 300 MB.

Dalekohled z družice TRACE.  Snímek z družice TRACE z 21. 4. 2002

Dalekohled sondy TRACE (nalevo) a snímek erupce na Slunci z 21.4.2002 (napravo).
Klepnutím na obrázek vpravo se otevře doprovodná animace (mpg, 1.8 MB).

Hlavním cílem sondy je sledování trojrozměrného uspořádání magnetických polí ve sluneční atmosféře a jejich vývoj. Důležitý je výzkum časové závislosti jemných koronálních struktur a topografie koronálních a přechodových oblastí.

Odkazy

Valid HTML 5 Valid CSS!

Aldebaran Homepage