Solar Orbiter: ภารกิจร่วมศึกษาดวงอาทิตย์

Solar Orbiter เป็นภารกิจของ European Space Agency (ESA) ที่วางแผนไว้ซึ่งจะศึกษาพื้นผิวของดวงอาทิตย์ คาดว่าจะเปิดตัวในเดือนตุลาคม 2018 จาก Cape Canaveral รัฐฟลอริดา นาซ่ากำลังจัดหายานยิง อุปกรณ์และเซ็นเซอร์หลังจากปล่อย ยานอวกาศจะทำการเคลื่อนที่ด้วยแรงโน้มถ่วงหลายจุดบน Earth และ Venus เพื่อประหยัดเชื้อเพลิงในขณะที่ผู้ควบคุมเคลื่อนตัวเข้าสู่วงโคจรปฏิบัติการ เมื่อการซ้อมรบเหล่านี้เสร็จสิ้น ยานอวกาศจะมีคาบการโคจร 168 วัน 

และจะเข้าใกล้ดวงอาทิตย์เท่ากับ 0.28 หน่วยทางดาราศาสตร์ 

ซึ่งใกล้กว่าดาวพุธมาก (สำหรับการเปรียบเทียบ หน่วยดาราศาสตร์หนึ่งหน่วยคือระยะทางโลก-ดวงอาทิตย์)

“ที่ระยะห่างเกือบหนึ่งในสี่ของโลกจากดวงอาทิตย์ Solar Orbiter จะได้รับแสงแดดที่แรงกว่าที่เราสัมผัสบนโลกถึง 13 เท่า ยานอวกาศยังต้องทนต่อการระเบิดของอนุภาคปรมาณูอันทรงพลังจากการระเบิดในชั้นบรรยากาศสุริยะ” ESA กล่าวในแถลงการณ์

“เพื่อให้สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและอุณหภูมิสุดขั้ว Solar Orbiter ต้องมีอุปกรณ์ครบครัน โดยจะใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีใหม่ที่ ESA พัฒนาขึ้นสำหรับภารกิจBepiColomboสู่ดาวพุธ ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด ซึ่งรวมถึงแผงโซลาร์เซลล์ที่มีอุณหภูมิสูงและสูง – เสาอากาศรับสัญญาณสูงอุณหภูมิสูง”

Solar Orbiter คาดว่าจะมีอายุเจ็ดปี โดยโคจรรอบด้วยความเอียงประมาณ 25 องศาเมื่อเทียบกับเส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์ หากภารกิจขยายออกไป แรงดึงดูดเพิ่มเติมที่ดาวศุกร์จะถูกนำมาใช้เพื่อเปลี่ยนความเอียงของยานอวกาศเป็น 34 องศา สิ่งนี้จะช่วยให้ยานอวกาศสามารถบรรลุเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันในภารกิจขยาย ESA กล่าว

ความเอียงสูงของยานอวกาศจะช่วยให้มองเห็นขั้วโลกของดวงอาทิตย์ในระยะใกล้ได้เป็นครั้งแรก นอกจากนี้ ESA ยังกล่าวอีกว่า ยานอวกาศจะมีช่วงการหมุนรอบเกือบเท่ากับดวงอาทิตย์เป็นเวลาหลายวัน ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเห็นพายุสุริยะก่อตัวขึ้นจากมุมมองเดียวกันได้เป็นครั้งแรก 

ต้นกำเนิดของ Solar Orbiter สามารถสืบย้อนไปถึงปี 1998 ได้

เป็นอย่างน้อย เมื่อนักวิทยาศาสตร์ชาวยุโรปได้สร้างรายงานที่ชื่อว่า “A Crossroads for European Solar and Heliospheric Physics” ตามรายงานของ ESA แนวคิดภารกิจสองข้อจากรายงานถูกรวมเข้าเป็นภารกิจเดียว ซึ่งปัจจุบันเรียกว่า Solar Orbiter 

แนวคิดภารกิจหนึ่งเรียกร้องให้ถ่ายภาพดวงอาทิตย์ในความยาวคลื่นที่มองเห็นได้และความยาวคลื่นอัลตราไวโอเลต และการถ่ายภาพดวงอาทิตย์ออกจากเส้นศูนย์สูตร อีกวิธีหนึ่งแนะนำให้เข้าใกล้ดวงอาทิตย์ — ที่ 0.15 AU หรือครึ่งหนึ่งของระยะทางของดาวพุธ — เพื่อให้ได้ภาพดวงอาทิตย์ที่มีความละเอียดสูง Solar Orbiter ซึ่งถูกมองว่าเป็นภารกิจเดียวในปี 2542 มีการออกแบบที่ประนีประนอมเพื่อให้บรรลุเป้าหมายของภารกิจทั้งสอง รวมทั้งมีระยะห่างจากดวงอาทิตย์มากขึ้น (0.30 AU)

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2543 คณะกรรมการโครงการวิทยาศาสตร์ของ ESA ได้เลือก Solar Orbiter สำหรับการเปิดตัวระหว่างปี 2551 ถึง พ.ศ. 2556 ตามปกติกับวันที่เปิดตัว อย่างไรก็ตาม ไทม์ไลน์ถูกเลื่อนกลับ ในปี 2549 การเปิดตัวของ ESA กล่าวว่าการเปิดตัว Solar Orbiter จะเกิดขึ้นไม่เร็วกว่าปี 2560 เนื่องจากการพิจารณาทางการเงิน

ภายในปี 2550 ESA และ NASA ได้ร่วมมือกันภายใต้โครงการที่เรียกว่า Heliophysical Explorers และภารกิจของ Solar Orbiter ของ ESA และ Solar Sentinels ของ NASA ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้กันและกัน

วัฏจักรการวางแผนปัจจุบันของ ESA สำหรับภารกิจเรียกว่า Cosmic Vision 2015-2025 ในปี 2550 ESA ได้เปิดตัวข้อเสนอภารกิจครั้งแรก ซึ่งส่งผลให้มีข้อเสนอ 50 รายการแข่งขันกันเพื่อโอกาสในการเปิดตัวระดับกลาง (M-class) หรือขนาดใหญ่ (L-class) ในปี 2560 หรือ 2561 ตามลำดับ 

ในปี 2009 ESA ประกาศว่าจะเดินหน้าในภารกิจของตนโดยไม่ขึ้นกับ NASA โดยอ้างถึงความกังวลเกี่ยวกับเงินทุนของ NASA และวิสัยทัศน์ระยะยาวของ NASA (การสำรวจ Decadal) ไม่ได้จัดลำดับความสำคัญของภารกิจยุโรปร่วมกัน มันทำการเปลี่ยนแปลงหลายอย่างในภารกิจ M-class และ L-class รวมถึงการเปลี่ยนวันเปิดตัว 2017 และ 2018 เป็นภารกิจ M-class Solar Orbiter ยังถูกจัดประเภทใหม่เป็นผู้สมัครภารกิจ M-class สำหรับหนึ่งในสองโอกาสในการเปิดตัวนี้

จากนั้นในเดือนกุมภาพันธ์ 2010 ESA ได้คัดเลือกผู้สมัครระดับ M ให้เป็น Euclid, PLATOและ Solar Orbiter หลังจากช่วงนิยามการแข่งขัน Solar Orbiter และ PLATO ได้รับเลือกในเดือนตุลาคม 2011 สำหรับการเปิดตัวภารกิจ M-class สองภารกิจแรกในปี 2017 และ 2020 ตามลำดับ

Astrium UK ได้รับเลือกให้เป็นผู้รับเหมาหลักในเดือนเมษายน 2555 สามปีต่อมา การเปิดตัว – กำหนดเป้าหมายสำหรับเดือนกรกฎาคม 2017 – ถูกผลักกลับไปเป็นตุลาคม 2018 “การตัดสินใจเลื่อนการเปิดตัวได้ดำเนินการเพื่อให้แน่ใจว่ายานอวกาศทั้งหมดมีวิทยาศาสตร์ Philippe Kletzkine ผู้จัดการโครงการ Solar Orbiter ของ ESA ระบุในถ้อยแถลงในขณะนั้น

วิทยาศาสตร์การโคจรของดวงอาทิตย์

วัตถุประสงค์หลักของ Solar Orbiter คือการค้นหาว่าดวงอาทิตย์สร้างและควบคุมเฮลิโอสเฟียร์หรือชั้นบรรยากาศสุริยะได้อย่างไร ตาม ESA