رازهای کیهانی در دستان خورشید است؛ یک مأموریت نوین برای کشف رموز قطبی آن

خورشید، به‌عنوان نزدیک‌ترین ستاره به زمین، هنوز هم رازهای متعددی در دل خود نهفته دارد. نواحی قطب‌های خورشید، که به‌طور کامل از دیدگاه ما پنهان مانده‌اند، کلید حل بزرگ‌ترین معماهای مرتبط با خورشید به شمار می‌روند.

 

طبق گزارش ایتنا و به نقل از سای‌تک‌دیلی، این نواحی مرموز که اطلاعات موجود درباره آن‌ها بسیار محدود است، نقشی حیاتی در چرخه مغناطیسی خورشید، منشأ باد سریع خورشیدی و همچنین تأثیرات هواشناسی فضایی ایفا می‌کنند.

به همین منظور، مأموریت پیش روی رصدخانه خورشیدی قطبی (SPO) که قرار است در ژانویه ۲۰۲۹ پرتاب شود، با دستیابی به مداری بی‌سابقه در قطب، چشم‌انداز جدیدی را برای درک بهتری از خورشید و پیش‌بینی وضعیت آب و هوا در فضا فراهم می‌آورد.

 

قابل ذکر است که چرخه مغناطیسی خورشید هر ۱۱ سال یک بار با تغییر در قطبیت میدان‌های مغناطیسی در قطب‌های شمال و جنوب رخ می‌دهد و این فرایند بر اساس دینامو شکل می‌گیرد. این دینامو وابسته به چرخش تفاضلی خورشید و جریان‌های مریدونی است که شار مغناطیسی را به سوی قطب‌ها هدایت می‌کند.

 

با این وجود، دهه‌ها تحقیق در زمینه هلیوسایزمیک نتایج متناقضی را در رابطه با الگوهای جریان در عمق ناحیه همرفتی خورشید به دست آورده است.

برخی از تحقیقات حتی وجود جریان‌های قطب‌محور را در پایه این ناحیه گزارش کرده‌اند که باعث به چالش کشیده شدن مدل‌های کلاسیک دینامو می‌شود. رصد دقیق میدان‌های مغناطیسی و حرکات پلاسما در عرض‌های بالا می‌تواند شواهدی را برای اصلاح این مدل‌ها فراهم کند.

 

هواشناسی فضایی، که تحت تأثیر اختلالات ناشی از باد خورشیدی و فعالیت‌های انفجاری خورشید به وجود می‌آید، می‌تواند طوفان‌های ژئومغناطیسی و یونی و همچنین شفق‌های قطبی چشم‌نواز ایجاد کند.

 

این رویدادها، به ویژه شراره‌های بزرگ و پرتاب‌های جرم تاجی، تهدیدی جدی برای تکنولوژی‌های پیشرفته انسانی، از جمله ماهواره‌های ناوبری و ارتباطی، هوانوردی و شبکه‌های برق زمینی به شمار می‌روند. به منظور پیش‌بینی دقیق این رویدادها، نیاز به رصد ساختارهای مغناطیسی و جریان‌های پلاسما از دیدگاهی فراتر از صفحه دایره‌البروجی احساس می‌شود.

 

تلاش‌های قبلی برای تحقیق در مورد قطب‌های خورشید، از جمله مأموریت اولیس در سال ۱۹۹۰، مشخصاتی از باد سریع خورشیدی را تأیید کرد، اما فاقد قابلیت‌های تصویربرداری لازم بود. مدارگرد خورشیدی آژانس فضایی اروپا به تازگی تا عرض ۳۴ درجه پیشرفت کرده است، اما این اندک است و برای مشاهده واقعی قطب‌ها کافی نیست.

 

در این راستا، طرح‌های جاه‌طلبانه‌ای همچون رصدگر قطبی خورشید (SPI)، پولاریس، تلسکوپ مداری قطبی خورشید (SPORT)، سولاریس و مأموریت خورشیدی با شیب بالا (HISM) پیشنهاد شده‌اند که برخی از آن‌ها با استفاده از پیشران‌های پیشرفته مانند بادبان‌های خورشیدی یا کمک گرانشی، به دنبال دستیابی به مدارهای شیب‌دار بالا هستند.

 

مأموریت SPO با هدف برطرف کردن محدودیت‌های پیشینی طراحی شده است. این فضاپیما با بهره‌گیری از کمک گرانشی سیاره مشتری، مسیر خود را از صفحه دایره‌البروجی خارج کرده و بعد از چند پرواز نزدیک به زمین و یک ملاقات برنامه‌ریزی شده با مشتری، در مداری ۱٫۵ ساله با نزدیک‌ترین فاصله ۱ واحد نجومی و شیب ۷۵ درجه مستقر خواهد شد.

در فاز گسترش مأموریت، این شیب به ۸۰ درجه افزایش یافته و بهترین دید را به قطب‌ها فراهم خواهد کرد. با عمر ۱۵ ساله، از جمله ۸ سال در فاز گسترش، SPO دوره‌های حداقل و حداکثر خورشیدی را شامل زمان کلیدی حداکثر خورشیدی بعدی در سال ۲۰۳۵ و تغییر قطبیت میدان مغناطیسی مشاهده خواهد کرد.

این مأموریت با ارائه بیش از ۱۰۰۰ روز پنجره رصدی در عرض‌های بالا، داده‌های بی‌نظیری را در اختیار پژوهشگران قرار خواهد داد.

 

همچنین، SPO از مجموعه‌ای از ابزارهای رصدی به‌صورت دوربینی و درجا برخوردار است. ابزارهای رصدی دوربینی شامل تصویرگر مغناطیسی و هلیوسایزمیک برای اندازه‌گیری میدان‌های مغناطیسی و جریان‌های پلاسما، تلسکوپ فرابنفش و تلسکوپ تصویربرداری اشعه ایکس برای ثبت رویدادهای دینامیک در جو بالایی خورشید و تاج‌نگارهای نوری و بسیار وسیع برای پیگیری تاج خورشیدی و جریان‌های باد خورشیدی تا ۴۵ شعاع خورشیدی (در ۱ واحد نجومی) می‌باشند.

 

در پایان، باید خاطرنشان کرد که ادوات درجا شامل مغناطیس‌سنج و آشکارسازهای ذرات برای نمونه‌برداری مستقیم از باد خورشیدی و میدان مغناطیسی بین‌سیاره‌ای هستند. این ابزارها با ترکیب اطلاعات خود، نه تنها تصاویری ابتدایی از قطب‌ها به ثبت می‌رسانند، بلکه ارتباط آن‌ها را با جریان‌های پلاسما و انرژی مغناطیسی شکل‌دهنده به هلیوسفر نیز روشن خواهند کرد.