Perché un’astronave che fissa il sole ha una visione offuscata?

La stella ospite della Terra può essere piuttosto lunatica, costringendo gli astronomi a lanciare satelliti e sondare missioni per osservare da vicino i massicci bagliori del sole. Ma gli strumenti puntati verso il sole tendono ad avere una visione offuscata, risultato di uno strato misterioso che ha sconcertato gli scienziati per anni.

Strumenti di bordo della NASA Osservatorio sulla Dinamica Solare (SDO), che monitora il Sole dal 2010, degradato del 40% entro cinque anni dal suo lancio. Oggi, un gruppo di scienziati potrebbe aver finalmente individuato il motivo dietro l’aspetto confuso della navicella: l’acqua.

ha affermato Robert Berg, ricercatore presso il National Institute of Standards and Technology (NIST) degli Stati Uniti e uno degli autori della nuova ricerca. Stabile Pubblicato in EliofisicaE In una e-mail a Gizmodo. Precedenti studi, ha aggiunto, “hanno descritto l’ossidazione come una delle numerose possibili cause, ma l’acqua non è stata suggerita come agente ossidante”.

Per decifrare il codice, gli scienziati dietro il nuovo studio hanno utilizzato un acceleratore di particelle delle dimensioni di una stanza per replicare le condizioni imposte dalla meteorologia spaziale. Hanno scoperto che gli atomi di ossigeno delle molecole d’acqua si combinano con l’alluminio degli strumenti dei veicoli spaziali per produrre uno strato nebbioso di ossido di alluminio che blocca i raggi del sole.

Nella nuova ricerca pubblicata giovedì, gli scienziati del National Institute of Standards and Technology (NIST) e del Laboratory for Atmospheric and Space Physics dell’Università del Colorado Boulder descrivono in dettaglio queste nuove importanti scoperte. “Non siamo stati in grado di esporre anni di radiazioni, ma in combinazione con il modello di crescita dell’ossido, abbiamo mostrato in modo molto convincente che il vapore acqueo combinato con la luce ultravioletta può causare le perdite osservate”, afferma Charles Tarrio, un fisico del NIST.(NIST) e autore principale del nuovo studio, spiegato in una e-mail.

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I veicoli spaziali che osservano il sole usano filtri di alluminio – ognuno più piccolo di un francobollo e più sottile di un capello umano – per raccogliere la radiazione ultravioletta, una lunghezza d’onda della luce emessa dal sole che è troppo corta per essere vista dall’occhio umano. Sebbene l’EUV costituisca una piccola parte della quantità totale di luce emessa dal Sole, svolge un ruolo fondamentale nel notificare agli scienziati quando una stella sta per collassare.

Il sole a volte rilascia esplosioni di energia conosciute come Espulsione di massa coronale–Enormi esplosioni di particelle cariche che si estendono lontano dal sole come fruste calde. Questi eventi possono influenzarci qui sulla Terra, creando tempeste geomagnetiche che causano interruzioni alle reti elettriche e ai sistemi di navigazione.

Osservando il sole utilizzando sonde solari e satelliti, gli scienziati possono gestire meglio il suo programma di esplosione. Sfortunatamente, i veicoli spaziali rivolti verso il sole tendono a perdere la capacità di catturare la luce ultravioletta entro pochi anni dall’entrata in servizio. Un filtro per veicoli spaziali in genere trasmette circa il 50% della luce EUV attraverso il suo rilevatore all’inizio della sua missione, scendendo al 25% entro un anno e al 10% entro cinque anni, secondo nido. I ricercatori hanno basato questo sul loro studio di SDO, ma affermano che altri veicoli spaziali hanno subito la stessa sorte.

Altri esempi di degrado dei veicoli spaziali includono lo strumento LYRA a bordo del satellite europeo PROBA2, lo strumento SOLSPEC a bordo del carico utile SOLAR della Stazione spaziale internazionale, che è stato utilizzato per misurare l’energia solare, e il telescopio Solar Diameter Imager e Surface Mapper a bordo del veicolo spaziale PICARD, secondo Berg.

Per anni, gli scienziati hanno pensato che i filtri stessero sviluppando uno strato di carbonio, il risultato della contaminazione sui veicoli spaziali. Ma dietro la nuova ricerca c’è lo stesso gruppo di scienziati Questa teoria viene smentita nel 2021 Prima di tornare al tavolo da disegno. “L’altra cosa che indica l’ossidazione è che gli strumenti dei veicoli spaziali sono stati costruiti per essere sempre più puliti negli ultimi decenni, con l’obiettivo di eliminare le fonti di molecole organiche che portano alla deposizione di carbonio”, ha detto Tarrio. Tuttavia, molti strumenti mostrano ancora un degrado significativo. Questo toglie la crescita del carbonio”.

Usando un acceleratore di particelle per generare luce EUV, i ricercatori hanno deviato quella luce nei filtri del veicolo spaziale usando specchi, esponendoli anche al vapore acqueo. Dopo 20 giorni, i filtri avevano sviluppato uno strato di ossido di alluminio. Lo strato non era abbastanza spesso da impedire la capacità dei filtri di catturare la luce EUV, ma probabilmente è diventato più spesso per un periodo di tempo più lungo. Gli scienziati hanno anche creato modelli teorici coerenti con ciò che accade ai veicoli spaziali nella vita reale.

Allora come si è formato lo strato di ossido in primo luogo? Gli scienziati ritengono che l’acqua della coperta termica del veicolo spaziale, utilizzata per controllare la temperatura del veicolo spaziale, reagisca con l’alluminio nel filtro per produrre lo strato anodizzato che impedisce alla luce di viaggiare attraverso il rivelatore.

La nuova ricerca potrebbe aiutare a progettare meglio i veicoli spaziali che guardano verso il sole in futuro per aiutare a prevenirne il rapido deterioramento. Una cosa suggerita dai ricercatori è l’aggiunta di uno strato di carbonio per fermare il movimento degli ioni di alluminio, oltre a tubi che impediscono l’ingresso di vapore acqueo.

Di più: Un veicolo spaziale in orbita attorno al sole scatta immagini straordinarie di un’espulsione di massa coronale