Eerste beelden van een zonsverduistering gemaakt door twee ruimtevaartuigen in formatie

De Proba-3- missie van de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA), een technologische demonstratie onder Spaanse leiding, onthulde de eerste beelden van de buitenste atmosfeer van de zon: de corona. De twee satellieten van de missie, die dankzij een geavanceerde set positioneringstechnologieën aan boord in formatie kunnen vliegen alsof ze één zijn, zijn erin geslaagd hun eerste "kunstmatige totale zonsverduisteringen" te creëren in een baan op 60.000 km boven de aarde. Deze verduisteringen lijken op natuurlijke verduisteringen, met als voordeel dat ze eens in de 19,5 uur kunnen plaatsvinden in plaats van een of twee keer per jaar en zes uur duren in plaats van enkele minuten. Dit geeft wetenschappers veel meer tijd om de zon te bestuderen, met scherpere en meer gedetailleerde beelden dan die verkregen door coronagrafen op traditionele telescopen op aarde of in de ruimte.

Coronagraph en Occulter , twee ruimtevaartuigen ter grootte van een grote koelkast en met een gewicht tot wel 300 kilo, werden in december vanuit India gelanceerd en volbrachten een nooit eerder vertoonde prestatie: ze vlogen urenlang in perfecte formatie 150 meter van elkaar, zonder enige controle vanaf de grond. In lijn met elkaar behielden de twee hun relatieve positie met een nauwkeurigheid van één millimeter dankzij een reeks innovatieve navigatie- en positioneringstechnologieën.

"Formatievluchten tussen ruimtevaartuigen zijn al eerder uitgevoerd, maar nooit met zo'n grote onderlinge afstand en zo'n precisie", vertelde Diego Rodríguez, directeur Wetenschap en Ruimtevaart bij Sener Aeroespacial, het bedrijf dat verantwoordelijk is voor de missie, aan ABC. "Bovenaan elke baan, die zeer elliptisch is, en zonder commando's te ontvangen, zoeken de twee ruimtevaartuigen elkaar op om in formatie te vliegen", legt hij uit. Volgens hem is dit een wetenschappelijke en technologische mijlpaal in de ruimtevaart.

De ruimtesondes benutten deze tijd in formatie om de kunstmatige zonsverduistering te creëren. Ze richten zich zo op de zon dat de 1,4 meter brede schijf met de occulter een schaduw van 5 centimeter werpt op het optische instrument van de coronagraaf, waardoor deze de zwakke zonnecorona kan bestuderen.

Hierdoor konden wetenschappers de corona al heel lang observeren, iets wat cruciaal is om de mysteries ervan te ontrafelen. "Ons doel is om de zonnecorona te bestuderen, een grotendeels onontgonnen gebied waarover nog veel vragen bestaan", zegt Esther Bastida, systeemingenieur bij het European Space Research and Technology Centre (ESTEC) in Nederland. "We willen bijvoorbeeld achterhalen waarom het oppervlak van de zon 6000 °C warm is, terwijl de temperatuur van de corona – die intuïtief gezien koeler zou moeten zijn – meer dan een miljoen graden bedraagt. Deze beelden kunnen ons helpen dat te begrijpen", zegt ze.

Bovendien stelt zoveel observatietijd onderzoekers in staat meer te leren over hoe de zonnewind werkt, de continue stroom van materie van de zon naar de ruimte. Het is ook noodzakelijk om de werking te begrijpen van coronale massa-ejecties (CME's), explosies van deeltjes die bijna dagelijks door de zon worden uitgestoten, vooral tijdens periodes van hoge activiteit. Deze gebeurtenissen, die prachtige poollichten aan de nachtelijke hemel kunnen veroorzaken, vormen een ernstige bedreiging voor de moderne technologie. Ze kunnen de communicatie-, elektriciteitstransmissie- en navigatiesystemen op aarde verstoren, zoals in mei 2024 gebeurde.

Proba-3 observeert de corona heel dicht bij het zonneoppervlak, iets wat tot nu toe alleen mogelijk was tijdens natuurlijke zonsverduisteringen. Andere ruimtevaartuigen, zoals NASA en ESA's SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) of ESA's Solar Orbiter , hebben coronagrafen aan boord om de activiteit van onze ster te bestuderen. Hun instrumenten worden echter beperkt door de grootte van de satelliet en kunnen niet tippen aan het "gigantische instrument" dat de ruimtevaartuigen van Proba-3 vormen tijdens hun vlucht in formatie door de ruimte. "Dit vermindert het fenomeen van diffractie, waardoor zonlicht door de occulter heen filtert en de beelden minder nauwkeurig zijn", aldus Bastida.

Probe-3 heeft sinds zijn lancering al meer dan twintig eclipsen uitgevoerd. Hij zal ook andere experimenten uitvoeren, waardoor hij gedurende zijn tweejarige levensduur minstens 1000 uur de zon zal "bedekken", wat neerkomt op meer dan 150 eclipsen.

De Proba-3-beelden werden verwerkt door het ASPIICS Science Operations Center (SOC), gevestigd aan de Koninklijke Sterrenwacht van België. Daar genereert een toegewijd team van wetenschappers en ingenieurs operationele commando's voor de coronagraaf op verzoek van de wetenschappelijke gemeenschap en deelt de resulterende observaties. Elke volledige afbeelding, die het gebied bestrijkt van de verborgen zon tot de rand van het gezichtsveld, is samengesteld uit drie afbeeldingen. Het enige verschil tussen de drie is de belichtingstijd, die bepaalt hoe lang de opening van de coronagraaf aan licht wordt blootgesteld. De combinatie van de drie afbeeldingen levert een compleet beeld van de coronagraaf op.