Mesterséges napfogyatkozás
(Rovat: A Nap és bolygótestvéreink, Kis űreszközök nagy szerepe - 2017.10.19 07:15.)

Az augusztusi napfogyatkozás Amerikának jutott, Európa viszont létrehozza a sajátját. Két műholddal.

Ráadásul a technológiai kísérletben a napkorona megfigyelése csak hab a tortán. Amint arról korábbi cikkünkben már szó volt, az Európai Űrügynökség (ESA) Tudományos Programbizottsága idény nyáron jóváhagyta a Proba–3 küldetés megvalósítását. A küldetés két műholdja egymástól 150 méter távolságban, kötelékben repülve koronagráfként működik majd, vagyis az egyik műhold keringésenként több órára eltakarja a másik elől a fényes napkorongot, hogy annak műszerei a Nap légkörének legkülső rétegét, a napkoronát vizsgálhassák. A Proba–3 startját 2019-re, az újabb hírek szerint 2020 végére tervezik.

A 2020 végén indítandó Proba–3 küldetés két műholdja közül a kisebb eltakarja a nagyobb elől a Napot, vagyis mesterséges napfogyatkozást hoz létre. (Kép: ESA)

A Proba–3 küldetés nagyobbik tagjára kerülnek az észlelőműszerek, a kisebbik feladata, hogy a műszerek elől tartósan eltakarja a napkorongot, lehetővé téve a sok milliószor halványabb napkorona és jelenségei, elsősorban a flerek megfigyelését. Az észleléseket végző műhold 340 kg tömegű és 1,1 x 1,8 x 1,7 m méretű lesz. A fogyatkozást létrehozó 200 kg-os műhold 0,9 x 1,4 x 0,9 m nagyságú, a Napot eltakaró korong 1,4 m átmérőjű.

A napkorong eltakarása nem új ötlet. A koronagráfot már 1931-ben feltalálta Bernard Lyot francia csillagász, és azóta a földi napmegfigyelő távcsöveken elterjedten alkalmazzák, sőt számos űrtávcsőre is felkerültek a hasonló elven működő eszközök. A koronagráf használatával a legnagyobb probléma az, hogy a napkorongot kitakaró akadály kis méretéből adódóan a peremén a fény hullámtermészetéből adódó, zavaró jelenségek lépnek fel, amelyek torzítják a napkorona képét. A Proba–3 küldetés azért újszerű, mert a napkorongot kitakaró elem önálló műholdra kerül, vagyis az észlelőműszertől távolra helyezhető, ennek megfelelően nagyobb méretű, vagyis a fizikai optikai jelenségek nem zavarják meg a képet. Ezzel tulajdonképpen a Föld felszínéről ritkán megfigyelhető teljes napfogyatkozást próbálják utánozni, annyiban, hogy egy nagyobb méretű test – ha nem is akkora, mint a Hold – hozza létre a fogyatkozást. (Két űreszközzel egyébként először 1975-ben hoztak létre teljes napfogyatkozást, amikor a Szojuz–Apollo repülés során az Apollo-kabinnal egy időre eltakarták a Szojuz elől a Napot, de az inkább érdekesség volt, mintsem tudományos kutatás.)

Fantáziarajz a Proba–3 mesterséges napfogyatkozásának látványáról. (Kép: ESA / P. Carril, 2013)

A Proba–3 projekt irányítója a Belga Királyi Csillagvizsgáló. A küldetés két műholdja pontosan 150 méter távolságban helyezkedik majd el egymástól, méghozzá olyan pontosan, mintha mereven össze lennének kötve egymással. A műholdak erősen elnyúlt ellipszispályán (HEO, highly elliptic orbit) keringenek majd a Föld körül, 600 és 60 350 km közötti magasságban, 19,6 óra keringési idővel. Keringésenként hat órán keresztül tart majd a kisebb műhold által a nagyobb számára létrehozott mesterséges napfogyatkozás. A műszerek felbontóképessége 55 ezer km kiterjedésű jelenségek megfigyelését teszi lehetővé a napkoronában. Bár ez elmarad a Földön, teljes napfogyatkozás idején végezhető megfigyelések felbontásától, azonban – szemben a földi fogyatkozások néhány perces időtartamával – a Proba–3 órákon át folyamatosan figyelheti a jelenségeket. A küldetést két évre tervezik, miközben körülbelül 1000 órán keresztül tudják a koronát megfigyelni. (A helyzet persze nem olyan egyértelmű, mint amit ez a párhuzam sugall, hiszen ha a Földről látható teljes napfogyatkozások időtartamát megszorozzuk az észlelést végző műszerek számával, akkor árnyaltabb képet kapunk. – B.E.) Az viszont vitathatatlan, hogy a légköri zavarokkal nem kell számolni a Proba–3 észlelései során.

Az ESA filmje néhány beillesztett animációval a Proba–3 küldetés működéséről. (Forrás: ESA)

A kép teljességéhez az is hozzátartozik, hogy az ESA a küldetést elsősorban technológiai demonstrációnak szánja, a napfogyatkozások létrehozása és megfigyelése csak tudományos bónusz. Az igazi kihívást az jelenti – és ennek a technológiának a kipróbálása a fő cél –, hogy a két műhold elképesztő pontossággal kötelékben repüljön. A két műhold távolságát folyamatosan GPS navigációs jelekkel és optikai szenzorokkal mérik. A műholdak állandó rádiókapcsolatban lesznek egymással, a kisebbik, a Napot eltakaró, vagyis a fogyatkozást létrehozó műholdat kis tolóerejű (10 millinewton nagyságrendű), mikrohajtóművekkel szerelik fel, amelyeket működtetve milliméteres pontossággal tudják a két eszköz távolságát és irányát állandó helyzetben tartani. A hajtóanyag optimális (takarékos) felhasználása érdekében a fogyatkozásokat olyankor hozzák létre, amikor a műholdak földtávolban járnak (vagyis a leglassabban mozognak).