SMILE zbada wiatr słoneczny i zorze polarne. Misja jest efektem współpracy między Europą a Chinami

Ziemia jest nieustannie bombardowana przez łagodne strumienie, a czasami gwałtowne wyrzuty naładowanych cząstek pochodzących ze Słońca. Na szczęście nasza planeta posiada ogromną tarczę magnetyczną zwaną magnetosferą. Osłona ta zatrzymuje większość tych cząstek, pozwalając utrzymać na Ziemi warunku sprzyjające życiu.

Globalny obraz interakcji między Słońcem a Ziemią

Wystrzelona niedawno wspólna europejsko-chińska misja SMILE (Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer) wykorzysta nowatorską technikę mapowania pola magnetycznego. Umożliwi to szerokie spojrzenie na to, jak magnetosfera reaguje na materię wysyłaną w naszym kierunku przez Słońce.

Choć wiele sond kosmicznych badało wpływ wiatru słonecznego i koronalnych wyrzutów masy na ziemską osłonę magnetyczną, koncentrowały się one głównie na lokalnych procesach i pojedynczych zdarzeniach pogodowych w kosmosie. Można je nazwać misjami „nastawionymi na szczegóły”.

SMILE jest przeciwieństwem takiego podejścia. Dzięki szerokokątnym obserwacjom w promieniowaniu rentgenowskim i ultrafioletowym będzie pierwszą misją, która uzyska prawdziwie globalny obraz interakcji między Słońcem a Ziemią.

Jeden statek zamiast flotylli

Do niedawna sądzono, że taki globalny obraz wymagałby całej flotylli satelitów, co wiązało się z ogromnymi kosztami i trudnościami technicznymi. Jednak obserwacje prowadzone przez teleskop rentgenowski XMM-Newton oraz wcześniejszą misję ROSAT ujawniły nową metodę badania magnetosfery, którą SMILE wykorzysta po raz pierwszy. – Tym, czego naprawdę chcemy, jest możliwość obrazowania jak największej części magnetosfery, aby zanalizować jej globalną dynamikę – powiedział dr Colin Forsyth, fizyk plazmy z University College London i europejski współkierownik naukowy misji w ramach Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA).

Uzyskanie takiego globalnego obrazu wymaga umieszczenia satelity SMILE na silnie eliptycznej orbicie, dochodzącej do wysokości 121 tysięcy kilometrów nad biegunem północnym. Jest to jedna trzecia średniej odległości Ziemia–Księżyc. Z tego punktu główny instrument misji – teleskop rentgenowski – będzie monitorował całą zwróconą ku Słońcu krawędź magnetosfery.

Gdy naładowane cząstki wiatru słonecznego przechwytują elektrony neutralnych atomów w górnych warstwach atmosfery Ziemi, elektrony te emitują promieniowanie rentgenowskie. Mapowanie tego promieniowania w wąskiej strefie granicznej, gdzie wiatr słoneczny styka się z magnetosferą, pozwoli SMILE śledzić niemal w czasie rzeczywistym reakcję ziemskiej tarczy magnetycznej. Jak przekonuje Colin Forsyth, obserwacje powinny zapewnić znacznie lepsze zrozumienie tej interakcji między Słońcem a Ziemią.

Co nam mówią zorze polarne?

Drugi instrument misji zajmie się jednym z najbardziej spektakularnych zjawisk natury, czyli zorzami polarnymi. Gdy wiatr słoneczny jest skierowany ku biegunom magnetycznym Ziemi, naładowane cząstki powodują świecenie gazów atmosferycznych w całej gamie barw. Większość emitowanego promieniowania występuje jednak w niewidzialnym dla ludzkiego oka zakresie ultrafioletu, który będzie obserwowany przez ultrafioletowy teleskop obrazujący SMILE. Wspólnie oba instrumenty mają pokazać, w jaki sposób cząstki pochodzące ze Słońca przenikają przez magnetosferę i dostają się do ziemskiej atmosfery.

– Obrazowanie zorzy polarnej jest ważnym elementem misji SMILE, którego obecnie bardzo brakuje w międzynarodowych programach badawczych – powiedział Vassilis Angelopoulos, naukowiec zajmujący się badaniami kosmosu na University of California w Los Angeles. SMILE jest też pierwszym przedsięwzięciem zaprojektowanym, rozwiniętym i zarządzanym przez ESA oraz Chińską Akademię Nauk (CAS). Jak podkreśla prof. Carole Mundell, dyrektorka ds. naukowych ESA, obserwacje prowadzone przez sondę staną się ogromnym wsparciem dla międzynarodowej współpracy w badaniach kosmosu.

Źródło: ESA

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.