2018 년 여름 NASA는 현재까지 가장 야심 찬 우주 임무 중 하나 인 Parker Solar Probe를 시작했습니다. 우주선은 물집 720,000km/h (450,000mph)로 여행하면서 역사상 이전의 우주선보다 태양에 더 가깝게 다이빙합니다. 그것은 이미 다른 인공 물체보다 이미 태양에 가까워졌으며 Parker Solar Probe 팀이 태양을 만지는 것으로 언급 할 정도로 근처에 모험을 할 것입니다. 실제로, 그것은 코로나로 알려진 태양의 분위기에서 안팎으로 뛰어들 것입니다. 그리고 그것은 거기에 혼자가되지 않을 것입니다.
2020 년 2 월, 유럽 우주국 (ESA)은 Solar Orbiter라는 자체적 사명을 시작할 것입니다. 이 공예는 NASA 대응 자만으로 태양에 가깝지 않지만 여전히 지구의 궤도에서 우주선이 경험 한 거의 500 배나 강렬한 햇빛으로 목욕을합니다. Solar Orbiter는 맹렬한 열에서 짧은 시간을 소비하는 Parker Solar Probe와 달리 태양을보고 측정하면서 몇 년 동안 머물게됩니다.
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이 두 임무는 단일 목표를 가지고 있습니다. 혈장으로 알려진 전기 가스가 태양 대기에서 우주로 발사되는 방식에 대해 자세히 알아보십시오. 이 연속 스트림은 태양풍으로 알려져 있습니다. 그것은 공간을 통해 에너지와 태양의 자기장을 전달하며, 그것을 이해하는 것은 수십 년 동안 과학자들을 신속하게하고 기술 사회를 보호하는 열쇠가 될 수있는 문제를 해결할 수 있습니다.
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태양풍이 지구와 충돌하면 궤도와지면에서 전기 기술을 방해하거나 파괴 할 수도 있습니다. 미국 국립 과학 아카데미 (Us National Academy of Sciences)의 최근 연구에 따르면 사전 경고 없이는 태양풍에 의해 운반 된 거대한 태양 플레어가 미국에서만 2TT의 손상을 일으킬 수 있으며 빠르게 해결되지 않을 것입니다. 보고서는 이러한 거대한 태양 플레어가 발전소에 너무 많은 손상을 일으킬 수있어 미국 동부 해안이 1 년 동안 전력없이 남겨질 수 있음을 발견했습니다. 유럽은 비슷하게 취약합니다.
.그러나이 규모의 무언가는 2 백년마다 한 번만 발생하지만 작은 폭풍이 더 자주 발생합니다. 이들 대부분은 거의 혼란을 일으키지 만 모두 영향을 미칩니다. 예를 들어, 1989 년 3 월, 작은 태양 폭풍으로 인해 Hydro-Québec 전력 시스템의 전력 변압기가 심각하게 손상되었습니다. 비상 수리가 수행되면서 9 시간 이상 전력망을 낮추었습니다. 더 최근에는 2003 년에 할로윈 시대에 일어난 일련의 태양 폭풍으로 인해 NASA 위성의 절반 이상이 어떤 방식으로도 오작동을 일으켰으며, 비행기는 강렬한 오로라와 관련된 많은 방사선으로 인해 극도로부터 멀리 떨어져 있어야했습니다.
그래서 태양을 공부하는 것은 결코 더시기 적절한 적이 없었지만, 태양의 미스터리가 밝혀 졌을 때 우주 시대 이전 19 세기로 되돌아 가고 자하는 욕구는 다시 뻗어 있습니다. 1869 년 8 월 7 일, 천문학 자들은 러시아와 북미 전역에 모여 총 일식을 관찰했습니다. 어두운 어둠의 몇 분 동안, 과학자들은 다른 시간에 보이지 않는 것을 보게되었습니다. 태양의 외부 대기, 태양 코로나의 유령 베일.
그것은 오늘날의 천문학 자들에게 매혹의 대상이었습니다. 천문학자인 Charles Augustus Young과 William Harkness는 분광기를 사용하여 관상 조명을 구성 파장으로 나누었습니다. 그들은 다양한 화학 요소가 특정 파장에서 빛을 발산했으며 이러한 '스펙트럼 라인'을 측정함으로써 코로나의 화학 성분을 확립 할 수 있다는 것을 알았습니다. 그들은 독립적으로 일하면서 둘 다 파장이 530.3nm의 녹색 스펙트럼 라인을 발견했습니다. 이 파장과 관련된 화학 물질이 없기 때문에 당시에는 큰 흥분을 일으켰으므로 천문학 자들은 새로운 요소를 발견했다고 생각했습니다. 그들은 그것을 Coronium이라고 명명했습니다.
젊고 끔찍한 것은 틀렸다는 것이 밝혀졌지만 1930 년대까지 과학자들이 그 이유를 이해 한 것은 아니 었습니다. 천체 물리학 자 Walter Grotrian과 Bengt Edlén은 실험실 실험을 수행했으며 철분이 그 녹색 불을 내릴 수 있지만, 그 녹색 불을 내릴 수 있음을 발견했지만, 매우 뜨거운 3,000,000 ° C로 가열되어 플라즈마로 알려진 전기적으로 변화된 가스로 바꿨습니다.
.이 실현으로 진정한 미스터리가 탄생했습니다. 태양의 코로나를 3,000,000 ° C로 정확히 가열하는 것은 무엇입니까? 태양의 표면이 단순한 (천문 적으로 말하면) 6,000 ° C이기 때문에 문제의 크기는 엄청납니다. “물리와 자연의 법칙을 무시합니다. 언덕 위로 흐르는 물과 같습니다. Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory의 미션 프로젝트 과학자 인 Nicola Fox는 말합니다. “이 지역 에서이 모든 관상 재료를 갑자기 3,000,000 ° C를 초과하는 온도로 가속화하는 것은 어떻게됩니까? 그것은 미스터리 번호 1입니다.”라고 Fox는 말합니다.
그리고 그것이 충분히 큰 수수께끼가 아니라면 두 번째로 관련된 미스터리가 있습니다. 가스는 온도가 절정에 달하는 바로 태양에서 멀어집니다. “태양을 거대한 중력별로 생각한다면, 그것은 그 재료에 매달릴 것입니다. 그럼에도 불구하고 혈장은 부서져서 나가서 모든 행성을 목욕시킬 수 있습니다.”라고 Fox는 말합니다.
.이것은 태양풍입니다. 그것은 주로 수소와 헬륨으로 만들어집니다. 코로나의 큰 온도를 배신한 철은 실제로 그 구성의 작은 부분을 차지합니다. 태양풍은 태양의 자기장을 가지고 있으며 약 1,600,000km/h (1,000,000mph)에서 우주로 흐릅니다. 그것은 행성을 목욕시키고 지구와 충돌 할 때 북극 하늘에서 빛나는 멋진 오로라를 촉발시킵니다.
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천문학 자들은 태양풍의 가속도는 약 10 개의 태양 반경에서 발생한다고 말합니다 (하나의 태양 반경은 태양의 반경과 같습니다). Parker Solar Probe의 Fields Instrument의 공동 조사관 인 Imperial College London의 Tim Horbury 교수는“파커 태양열 프로브가 진행되는 곳은 과학적으로 중요한 공간입니다.
Parker Solar Probe는 태양과의 일련의 긴밀한 만남을 통해이 주요 영역을 반복적으로 탐색합니다. 혁신적인 열 보호 시스템 (TPS) 덕분에 급락에서 살아남을 것입니다. 이 열 차폐는 탄소 폼 층으로 분리 된 두 개의 플레이트로 만들어집니다. 태양을 향한 층은 흰색이며 반사적입니다. 폼 자체는 확산과 빛이며 97 %의 공기로 구성됩니다. 이 제품은 특히 우주선을 위해 개발 및 제조되었으며 미션이 이루어질 수있는 주요 기술 중 하나입니다. 두께는 11cm 이상이며 가까운 태양 통과 동안 약 1,377 ° C로 가열됩니다. 우주선이 위치한 TPS의 반대편에는 디자인이 열을 거의 완전히 소산하여 약 21 ° C의 편안한 실내 온도로 줄입니다.
태양 궤도의 열 차폐는 낮지 만 일정한 가열을 견딜 수 있어야하기 때문에 다른 접근 방식을 취합니다. 최대 온도는 약 520 ° C 일 가능성이 있지만 Parker Solar 프로브와 같이 식히기 위해 금성 궤도로 향하지는 않습니다. Solar Orbiter의 히트 쉴드는 흰색이고 반사성이 아닌 피치 검은 색입니다. 이는 열을 흡수하여 우주로 다시 방출한다는 것을 의미합니다.
.그것은 태운 동물 뼈로 만든 숯 기반 색소에서 유래 한 Solarblack이라는 보호 피부로 덮인 티타늄으로 만들어졌습니다. 이 안료는 검은 칼슘 포스페이트의 한 유형이며 비료 및 금속 합금 생산 및 중금속을 물에서 필터링하는 데 널리 사용됩니다. 이 피부는 유럽 우주 프로브를 안전하게 유지하여 60 태양 반경 거리에서 지속적으로 작동 할 수 있도록합니다. Parker Solar Probe의 가장 가까운 접근 방식보다 6 배 더 멀지만이 거리를 선택하는 특별한 이유가 있습니다. Horbury는“이것은 당신이 갈 수있는 한 가깝게 가고 여전히 망원경을 사용하여 태양을 보았습니다. Parker Solar Probe의 유일한 망원경은 측면을보고 태양 바람의 이미지를 찍습니다.
Solar Orbiter의 망원경은 천문학자가 표면 가스의 밀도, 온도 및 자기장을 결정할 수 있도록 다양한 파장에 걸쳐 다양한 악기로 태양 표면을 연구합니다. 그런 다음 우주선을 통과 할 때 태양풍에 대해 동일한 특성을 측정하는 두 번째 악기 제품군이 포함되어 있습니다. Parker Solar Probe는 태양 대기의 정확한 영역을 통과하여 태양 표면과의 연결을 끊고 태양풍이됩니다. 따라서 그들의 데이터를 공유함으로써 미션 과학자들은 태양 표면의 사건, 태양풍의 발사 및 다운 스트림 조건 사이를 연결할 수 있습니다. 이것은 우주 날씨를 이해하는 데 관련된 사람들을위한 꿈의 물건입니다.
Horbury는“Solar Orbiter는 태양에서 일어나는 일과 태양풍에서 일어나는 일 사이의 연결을 만드는 것에 관한 것입니다.”라고 Horbury는 말합니다.
조기 경고
단순한 호기심을 넘어서서 - 이러한 임무를 시작하기에 충분한 이유 - 중요한 실용적인 응용 프로그램이 있습니다. 매일 우리가 의존하는 기술을 보호합니다.
오로라를 만들뿐만 아니라 태양풍과 지구 자기장의 상호 작용은 중요한 기술에 심각하게 손상 될 수 있습니다. 1859 년에 열린 캐링턴 행사는이 소위 태양 폭풍 중 가장 큰 기록입니다. 오로라는 지구의 3 분의 2에서 볼 수 있었고, Global Telegraph Network는 내려 갔고 나침반은 쓸모가 없다. 오늘날, Sat-Navs, Telecommunications 및 발전소에서도 마찬가지입니다. 사회가 기능하는 모든 기술입니다. 그러나 우리는 ACE (Advanced Composition Explorer)라는 NASA 우주선에서 30 분에서 60 분만 경고합니다.
이 두 임무가 그들의 작업을 수행하면이 경고 시간이 하루나 이틀이되기를 희망합니다. 그것은 태양의 플레어에 의해 태양 폭풍이 촉발되기 때문에 코로나에서 태양풍으로 갑자기 재료를 방출 할 수 있습니다. 이 크로스 공간에이 분화하는 데 하루나 이틀이 걸리므로, 태양풍이 발사되는 방식을 아는 것은 들어오는 태양 폭풍의 심각성을 계산하려면 중요합니다. 또한 중요한 전기를 준비하고 보호 할 시간을 더 많이 줄 수 있습니다.
“우리가 제공하는 데이터는 모델을 혁신적으로 개선하는 데 사용될 것입니다. 몇 년 후 우리가 큰 행사를 보았을 때, 모델은 지구에 무엇이 올지 정확하게 알려줄 것입니다.”라고 Fox는 말합니다. “우리가 비슷한 기간 동안 두 개의 임무가 올라가는 것은 매우 우발적입니다. 그들은 너무 시너지가 많아서 함께 올라갈 것이 더 흥분 할 수 없었습니다. 완벽합니다.”
- 이것은 BBC Focus 의 317 호에서 발췌 한 것입니다. 잡지. 구독 전체 기사를 문으로 전달하거나 BBC Focus 을 다운로드하십시오. 스마트 폰이나 태블릿에서 읽을 앱. 더 알아보기
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