του Κανάρη Τσίγκανου*
Από τα περίπου 300 δισεκατομμύρια αστέρια που εμπεριέχει ο Γαλαξίας μας, μόνο ο Ήλιος είναι τόσο κοντά μας, έτσι ώστε να μπορούμε να διακρίνουμε λεπτομέρειες πάνω στην φωτόσφαιρα και περιβάλλουσα ατμόσφαιρά του.
Παράλληλα, μόνο ο Ήλιος επηρεάζει καταλυτικά -θετικά και αρνητικά- τη ζωή εδώ στη Γη. Μπορεί ο Ήλιος να είναι ζωοδότης και σε αυτόν να οφείλεται κάθε μορφή ζωής στη Γη, αλλά συγχρόνως όταν ο Ήλιος «αγριεύει» τα πάντα «τρέμουν» στο Διάστημα.
Τι είναι το ηλιακό Στέμμα;
Η ηλιακή ατμόσφαιρα ονομάζεται ηλιακό στέμμα, επειδή όταν αποκαλύπτεται κατά τη διάρκεια ολικών ηλιακών εκλείψεων ομοιάζει με το στέμμα (την κορόνα) που στολίζει το κεφάλι βασιλέων («ο Ήλιος εβασίλεψε», λέμε για ένα όμορφο πορφυρό δειλινό!). Είναι όντως εμπειρία ζωής να δει κάποιος ζωντανά και να μελετήσει το πανέμορφο πρασινοκόκκινο ηλιακό στέμμα.
Απλά ωστόσο πρέπει να περιμένει υπομονητικά αυτό να συμβεί σε μακρινά μέρη κάποια ολική ηλιακή έκλειψη, όταν παρεμβληθεί η Σελήνη ανάμεσα Γης και Ήλιου, κάτι που γίνεται κατά μέσον όρο μια φορά τον χρόνο και διαρκεί το πολύ 4 λεπτά. Ωστόσο, γενικά η παρατήρηση του στέμματος είναι εξαιρετικά δύσκολη επειδή η φωτεινότητα του Ήλιου, ένα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από το φωτεινότερο σημείο του στέμματος, τυφλώνει τα τηλεσκόπια. Αυτή η ανάγκη μας ώθησε να σχεδιάσουμε τεχνητές ηλιακές εκλείψεις στο Διάστημα για σχεδόν συνεχείς παρατηρήσεις του στέμματος.
Τι είναι ο Διαστημικός Καιρός;
Το καυτό ηλιακό στέμμα έχει θερμοκρασίες εκατομμυρίων βαθμών, πάνω από 200 φορές πιο θερμό από την ηλιακή φωτόσφαιρα. Θεωρητικά αυτό αποτελεί ένα άλυτο ως σήμερα μυστήριο: είναι σαν να απομακρύνεσαι από μια φωτιά και η θερμοκρασία να αυξάνει αντί να μειώνεται! Συγχρόνως, καθορίζει και τον λεγόμενο Διαστημικό Καιρό που ενίοτε δημιουργεί βλάβες ή και ολοκληρωτική καταστροφή ηλεκτρικών κυκλωμάτων και οργάνων πολυέξοδων δορυφόρων και διαστημοπλοίων, καταστροφικά επαγωγικά ρεύματα σε αγωγούς μεταφοράς πετρελαίου και φυσικού αερίου, διακοπές τηλεπικοινωνιών μέσω ραδιοκυμάτων, βλάβες ή και ολοκληρωτική καταστροφή μετασχηματιστών δικτύων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, αύξηση των δόσεων ακτινοβολίας που μπορεί να δεχτεί ο άνθρωπος κατά την διάρκεια αεροπορικών πτήσεων ή αστροναυτών κ.ά. Όπως εξαρτώμεθα καθημερινά από την πρόγνωση του καιρού, έτσι και η σύγχρονη τεχνολογία εξαρτάται από την πρόγνωση του Διαστημικού Καιρού.
Τεχνητές ηλιακές εκλείψεις από το Διάστημα;
Πρόσφατα, προέκυψαν αφενός σχετική πρόοδος στη σύγχρονη διαστημική μηχανική και αφετέρου κάποιες ιδέες μας για να λύσουμε το πρόβλημα παρατήρησης/πρόγνωσης του Διαστημικού Καιρού. Σκεφθήκαμε λοιπόν να θέσουμε σε τροχιά γύρω από τη Γη 2 διαστημόπλοια, τον Δορυφόρο Απόκρυψης (οcculter spacecraft) που θα παίζει τον ρόλο της Σελήνης αποκρύπτοντας τον λαμπρό ηλιακό δίσκο και επιτρέποντας στον άλλον, τον Δορυφόρο Στεμματογραφίας, (main coronagraph spacecraft) να παρατηρεί το περιβάλλον στέμμα.
Το φιλόδοξο αυτό πρόγραμμα, με την ονομασία Proba-3-, ανέλαβε να υλοποιήσει ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) με τη συμμετοχή 14 χωρών και πολλών ευρωπαϊκών εταιρειών. Την Ελλάδα εκπροσωπεί το ΕΚΠΑ (τα Τμήματα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών, καθηγητής Αντώνης Πασχάλης, το Τμήμα Αεροδιαστημικής Επιστήμης και Τεχνολογίας, Αν. καθηγητής Ν. Κρανίτης και το Τμήμα Φυσικής, με τον υπογράφοντα), με συγκεκριμένη ανάθεση την υλοποίηση ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος συμπίεσης των τεράστιων ψηφιακών δεδομένων της αποστολής, πάνω στον δορυφόρο. Οι δίδυμοι δορυφόροι εκτοξεύθηκαν στις 5 Δεκεμβρίου 2024 από το Διαστημικό Κέντρο της Ινδίας.
Πώς δημιουργεί το Proba-3 την τεχνητή ηλιακή έκλειψη;
Το Proba-3 είναι η πρώτη αποστολή πτήσης σε σχηματισμό ακριβείας (formation flying) της ESA -και η πρώτη παγκόσμια. Πετώντας μαζί, το ζευγάρι διαστημοπλοίων σχημάτισε μια τεχνητή ηλιακή έκλειψη στο Διάστημα, ρίχνοντας μία επακριβώς ελεγχόμενη σκιά της ηλιακής φωτόσφαιρας από το ένα διαστημόποιο (τον εκλείπτη/occulter) στο άλλο (τον στεμματογράφο/coronagraph), δημιουργώντας έτσι μια παρατεταμένη θέα του αμυδρού στέμματος που περιβάλλει τον Ήλιο. Ο εκλείπτης φέρει έναν δίσκο απόκρυψης 1,4 μέτρων, σχεδιασμένο να μπλοκάρει το φωτοσφαιρικό ηλιακό φως, δημιουργώντας μια σκιά πλάτους περίπου οκτώ εκατοστών σε απόσταση 150 μέτρων. Μέσα σε αυτήν τη σκιά και πίσω του, σε σχέση με τον Ήλιο, βρίσκεται το τηλεσκόπιο του στεμματογράφου, με άνοιγμα 5 εκατοστών. Και όλα αυτά εν κινήσει γύρω από τη Γη: η ευθυγράμμιση συμβαίνει στο απόγειο της εξαιρετικά ελλειπτικής τροχιάς τους, σε απόσταση περίπου 60.000 χιλιόμετρα πάνω από τη Γη, όπου οι βαρυτικές δυνάμεις είναι ελάχιστες, μειώνοντας το προωθητικό που απαιτείται για τη διατήρηση του συστήματος. Για πρώτη φορά, τα δύο διαστημόπλοια ευθυγραμμίστηκαν αναμεταξύ τους και με το ηλιακό κέντρο, με ακρίβεια χιλιοστού, και διατήρησαν τη σχετική τους θέση για αρκετές ώρες, χωρίς κανέναν έλεγχο από το έδαφος!
Το Proba-3 αλλάζει για πάντα τον τρόπο που βλέπουμε τον Ήλιο
Η τεχνητή έκλειψη του Proba 3 επιτρέπει τη συνεχή παρατήρηση του στέμματος για έξι ώρες κατά τη διάρκεια κάθε 20ωρης τροχιάς, προσφέροντας εκατονταπλάσια αύξηση στον χρόνο παρατήρησης σε σύγκριση με τις φυσικές εκλείψεις. Η αποστολή επικεντρώνεται στην περιοχή μεταξύ του χαμηλού και του υψηλού στέμματος, η οποία ήταν δύσκολο να μελετηθεί μέχρι τώρα. Η αποστολή ελαχιστοποιεί την κατανάλωση καυσίμου εναλλάσσοντας έξι ώρες πτήσης σε σχηματισμό ακριβείας και παθητικής κίνησης κατά το υπόλοιπο της τροχιάς της.
*O Κανάρης Τσίγκανος είναι ομότιμος καθηγητής, Τμήμα Φυσικής, Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, Eπιστημονικός υπεύθυνος στην Ελλάδα της αποστολής ESA/Proba 3, Εθνικός εκπρόσωπος στην επιτροπή επιστημονικού προγράμματος της ESA (2005-2010), Συντονιστής εκδηλώσεων 100/ετηρίδος Διεθνούς Αστρονομικής Ενώσεως (2019), Διευθυντής Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών (2011-2016), Πρόεδρος Ελληνικής Αστρονομικής Εταιρείας (2006-2010)