Parker Solar Probe NASA Mencoba Terbang Lintas Malam Natal yang Memecahkan Rekor

Ada beberapa tempat di tata surya yang tidak akan pernah dikunjungi manusia. Permukaan Venus, dengan atmosfernya yang tebal dan tekanan yang sangat besar, hampir tidak dapat diakses. Dunia luar, seperti Pluto, saat ini terlalu terpencil untuk dipertimbangkan selain eksplorasi robot. Dan matahari, bola hidrogen dan helium kita yang menyala terang, terlalu panas dan penuh gejolak untuk didekati oleh para astronot. Di tempat kita, salah satu robot penjelajah pemberani, Parker Solar Probe, telah melakukan serangkaian gerakan dramatis menuju bintang kita, menjangkau lebih dekat daripada pesawat luar angkasa mana pun sebelumnya untuk mengungkap rahasianya. Sekarang ia akan melakukan lintasan terakhirnya yang terdekat, meluncur ke dalam atmosfer matahari dengan cara yang belum pernah terjadi sebelumnya.

“Ini adalah momen besar,” kata Yanping Guo, perancang misi luar angkasa di Laboratorium Fisika Terapan Universitas Johns Hopkins (JHUAPL) di Maryland. “Selama 60 tahun eksplorasi ruang angkasa, matahari telah menjadi tujuan yang paling sulit dijangkau.”

Pada Malam Natal, 24 Desember, Parker akan terbang hanya 6,1 juta kilometer di atas permukaan matahari, atau 9,86 jari-jari matahari dari pusat matahari, sepuluh kali lebih dekat daripada Merkurius yang mengorbit bintangnya dan yang pertama dari tiga penerbangan yang sangat dekat ini. Ia akan melakukannya dengan kecepatan luar biasa yaitu 690.000 km per jam, lebih cepat dari pesawat ruang angkasa mana pun dalam sejarah (walaupun hanya mencapai 0,064 persen kecepatan cahaya). Selama terbang lintasnya, Parker akan bergerak cukup cepat untuk melakukan perjalanan dari London ke Paris dalam waktu kurang dari dua detik; kecepatannya akan sangat besar sehingga efek relativistik seperti pelebaran waktu dan pergeseran bingkai dapat terjadi pada instrumen pesawat ruang angkasa.

Tentang mendukung jurnalisme sains

Jika Anda menikmati artikel ini, pertimbangkan untuk mendukung jurnalisme pemenang penghargaan kami dengan berlangganan. Dengan membeli langganan, Anda membantu memastikan masa depan cerita yang berdampak tentang penemuan dan ide yang membentuk dunia kita saat ini.

Pesawat ruang angkasa ini akan terbang melintasi atmosfer matahari, koronanya, di mana masih ada beberapa pertanyaan terbesar tentang bintang kita, termasuk mengapa korona jauh lebih panas daripada permukaan matahari, dan bagaimana percepatan angin matahari. Meskipun pesawat ruang angkasa lain telah mempelajari Matahari sebelumnya, hanya Parker yang berhasil mencapai jarak sedekat ini. “Tidak ada preseden,” kata Thomas Zurbuchen, mantan administrator asosiasi Direktorat Misi Sains di NASA. “Ini benar-benar sebuah misi eksplorasi.”

Zurbuchen-lah yang memberi nama pada pesawat ruang angkasa itu, diambil dari nama mendiang fisikawan surya AS Eugene Parker, yang pada tahun 1950-an meramalkan keberadaan angin matahari. Misi ini diluncurkan pada tahun 2018, yang merupakan puncak dari penelitian selama puluhan tahun tentang cara “menyentuh” matahari. Mendekati bintang kita ternyata sangat sulit, karena untuk mencapainya Anda perlu “menghentikan kecepatan orbit Bumi,” kata Ralph McNutt, kepala ilmuwan di departemen luar angkasa di JHUAPL. Para ilmuwan telah lama berpikir bahwa cara terbaik untuk melakukan hal ini adalah dengan terbang ke Jupiter, dan kemudian menggunakan tarikan gravitasi raksasa gas tersebut untuk menyelam menuju matahari. Misi seperti itu akan membawa Anda sangat dekat, hanya berjarak empat jari-jari matahari, namun dengan mengorbankan menjadi sangat sulit dan memakan waktu, memberi Anda mungkin hanya satu atau dua jarak dekat matahari dengan periode orbit hampir lima tahun.

Pada tahun 2007, Guo mengusulkan agar beberapa kali terbang melintasi Venus dapat digunakan untuk membawa pesawat ruang angkasa ke jarak yang serupa, meskipun sedikit lebih jauh, namun dengan manfaat tambahan berupa lusinan lintasan dalam beberapa tahun dengan periode orbit kurang dari tiga bulan. “Persyaratannya adalah berada cukup dekat untuk mengambil sampel di dalam korona matahari,” kata Guo. “Saya menemukan Anda bisa menggunakan tujuh flyby Venus.” Penerbangan terakhir terjadi pada tanggal 6 November, dengan pesawat ruang angkasa menukik 387 km di atas permukaan Venus. Sejak itu, lintasannya berada pada lintasan yang akan membawanya lebih dekat ke matahari dibandingkan 21 lintasan sebelumnya selama enam tahun terakhir; lintasan matahari terakhirnya pada bulan September berjarak sekitar satu juta km, atau 10,4 jari-jari matahari, lebih jauh lagi.

Parker membawa empat instrumen untuk mempelajari matahari. Ini termasuk kamera untuk memotret bintang kita dan sekitarnya, alat yang mengukur medan listrik dan magnet, dan dua lainnya untuk menyelidiki partikel matahari dan plasma yang menghujani pesawat ruang angkasa. Selama misinya sejauh ini, Parker telah membantu menemukan bahwa medan magnet di permukaan matahari mungkin mendorong panas ke dalam corona dan telah menemukan lebih banyak partikel yang berasal dari matahari daripada yang diperkirakan. Hasil tersebut sebagian besar diperoleh dari keberhasilan Parker menembus dan menembus korona matahari, yang pertama kali terjadi pada April 2021.

Lintasan terbaru ini akan membawa pesawat ruang angkasa lebih jauh ke dalam corona, meskipun tidak mencapai ambang batas supersonik di sekitar empat jari-jari matahari, di mana angin matahari diperkirakan mencapai kecepatan suara. Bahkan dari jarak pandang Parker yang relatif jauh yaitu sekitar 10 radius matahari, para ilmuwan berharap dapat mempelajari lebih lanjut tentang angin matahari, khususnya apa yang menyebabkan perbedaan antara angin matahari “cepat” (hingga 800 km per detik) dan “lambat” (turun hingga 300 km). per detik) varietas. “Kami mengira angin kencang berasal dari lubang koronal, dan angin lambat mungkin berasal dari batas lubang tersebut,” kata Steph Yardley, ilmuwan surya di Universitas Northumbria di Inggris. “Tetapi itu adalah sesuatu yang masih kami perdebatkan.” Proses ini juga dapat memberi tahu kita lebih banyak tentang bagaimana cuaca luar angkasa dihasilkan di Bumi saat angin matahari bergerak menuju planet kita. “Semakin dekat kita memasuki wilayah sumber partikel yang menciptakan cuaca luar angkasa, semakin banyak yang kita pelajari,” kata Joseph Westlake, direktur divisi heliofisika di Direktorat Misi Sains di kantor pusat NASA di Washington, DC

Ada juga harapan bahwa Parker akan terbang melewati matahari saat terjadi letusan. Matahari saat ini berada pada titik maksimum matahari (solar maksimum), suatu periode puncak kekacauan dalam siklus aktivitas 11 tahun bintang kita. Hal ini meningkatkan kemungkinan terjadinya letusan yang terjadi secara tidak sengaja dan menimpa pesawat ruang angkasa, sesuatu yang telah terjadi setidaknya pada satu kesempatan sebelumnya. “Kami berharap dapat mengumpulkan lebih banyak peristiwa-peristiwa ini di dekat matahari,” kata Nour Rawafi, astrofisikawan dan ilmuwan proyek Parker di JHUAPL, “karena kita perlu memahami bagaimana peristiwa-peristiwa seperti suar dan lontaran massa koronal mempercepat partikel-partikel tersebut ke atmosfer. kecepatan relativistik.” Parker mungkin juga menemukan zona bebas debu, sebuah wilayah yang dihipotesiskan dekat dengan matahari tempat puing-puing yang masuk ke dalam tata surya “menguap,” kata John Wirzburger, insinyur sistem Parker di JHUAPL. “Kami telah melihat firasat akan hal itu ketika kami semakin dekat.”

Aksi kali ini dimulai pada 20 Desember, ketika pesawat ruang angkasa mencapai 0,25 kali jarak Bumi-matahari, sekitar 37 juta km atau 53 jari-jari matahari dari matahari. Di sini, sebagai persiapan untuk terjun, pesawat ruang angkasa pertama-tama akan mengirimkan nada suar singkat ke Bumi, yang memastikan kesehatannya baik. Untuk bertahan dalam jarak dekat dan kondisi intens yang mengikutinya, Parker harus menyembunyikan sebagian besar perangkat kerasnya di balik pelindung panas komposit karbon. Pelindung panas ini sangat efektif sehingga, meskipun suhu mencapai sekitar 1.000 derajat Celcius, instrumen pesawat ruang angkasa di belakangnya tetap “pada dasarnya bersuhu ruangan,” kata Wirzburger.

Penempatan pesawat ruang angkasa dan pelindung panasnya, serta keinginan untuk memaksimalkan pengembalian data, berarti pesawat ruang angkasa tersebut tidak dapat berkomunikasi dengan Bumi selama lintasan ini. Ia terbang sepenuhnya secara mandiri, mengubah posisinya sedikit demi sedikit untuk melacak pergerakan matahari, menjaga pelindung panas tetap mengarah ke arah bintang untuk menghasilkan bayangan berbentuk kerucut yang menutupi seluruh instrumen berharganya. Satu-satunya bagian lain dari Parker yang akan melihat matahari selama terbang melintas adalah sepotong kecil panel surya, yang diselipkan di sisi pesawat ruang angkasa, untuk menghasilkan tenaga dari pancaran cahaya bintang kita yang sangat besar.

Seluruh pertemuan dengan matahari akan berlangsung sekitar satu minggu, dengan pesawat ruang angkasa mencapai titik terdekatnya pada Malam Natal sekitar pukul 6:40 EST. Seandainya Anda dapat bertahan hidup di sini dan menghindari kebutaan seketika akibat cahaya matahari yang luar biasa—500 kali lebih kuat daripada yang terlihat dari Bumi—bintang kita akan terlihat seperti piringan raksasa yang 22 kali lebih besar daripada bulan purnama di langit planet kita. “Ini akan memenuhi sebagian besar ruang di depan Anda,” kata Rawafi. Kamera Parker, yang diarahkan ke samping, akan mengamati jejak partikel yang mengalir melalui korona di sekitarnya, sementara instrumen lainnya mengumpulkan data penting. Tapi apa tepat yang akan mereka lihat adalah dugaan siapa pun. “Kami tidak begitu tahu,” kata Zurbuchen.

Tim tidak akan mengetahui apakah penerbangan lintas tersebut telah berhasil hingga tanggal 27 Desember, ketika pesawat ruang angkasa mencapai 35 jari-jari matahari dalam perjalanan kembali dan memancarkan nada suar lain ke rumah untuk mengumumkan kelangsungan hidupnya. Tim kemudian akan bersiap untuk menerima data berharga dari pesawat luar angkasa tersebut mulai pada Tahun Baru, yang akan mengalir kembali dalam beberapa minggu dan bulan mendatang. Pada bulan Maret, Parker akan melakukan semuanya lagi ketika ia terbang melewati matahari dalam jarak dekat sekali lagi, sebelum penerbangan terakhirnya yang terakhir pada bulan Juni. Tarikan gravitasi Jupiter yang berada jauh akan membuat dua lintasan selanjutnya ini secara teknis menjadi sedikit lebih dekat ke Matahari—masing-masing berjarak sekitar 100 km, sebuah kesalahan pembulatan pada jarak jutaan kilometer antara Parker dan bintang kita. Praktisnya, penerbangan lintas Malam Natal akan berada sedekat mungkin dengan matahari yang pernah dilakukan Parker.

Kesimpulan dari pertemuan jarak dekat ini juga akan mengakhiri misi utama pesawat ruang angkasa tersebut, namun mungkin akan diperpanjang. Parker, misalnya, dapat dibiarkan berada di orbitnya saat ini untuk memantau dampak berkurangnya maksimum matahari. “Sungguh menakjubkan menyaksikan penurunan ini,” kata Westlake, karena banyak peristiwa matahari besar diperkirakan akan terjadi pada periode ini. Pesawat ruang angkasa ini juga dapat mulai bergerak ke orbit yang lebih miring dengan sisa bahan bakarnya, keluar dari bidang ekliptika tempat sebagian besar planet berputar untuk mendapatkan pandangan yang sedikit berbeda terhadap matahari dan mengintip ke arah wilayah kutubnya, meskipun dengan biaya terbang yang cukup besar. sedikit lebih jauh. “Kami ingin berada sangat dekat dengan matahari,” kata Rawafi.

Apapun misinya, data yang dikumpulkan Parker akan dipelajari selama bertahun-tahun. “Ini adalah jarak terdekat yang pernah dicapai umat manusia dengan sebuah bintang,” kata Westlake—sebuah rekor yang tidak mungkin dipecahkan di masa mendatang.