A Nap tevékenysége, az úgynevezett űr időjárás jelentős hatással van a Földre és a Naprendszer többi bolygójára. Az időszakos kitörések, más néven napfény fáklyák, jelentős mennyiségű elektromágneses sugárzást bocsátanak ki, ami zavarhatja a műholdaktól és a légi utazástól az elektromos hálózatokig. Ezért az asztrofizikusok jobban megvizsgálják a Napot, hogy megjósolhassák annak időjárási viszonyát.
Ez a cél az NSF négy méteres (13 láb) Daniel K. Inouye napelemes távcsője (DKIST) - korábban az Advanced Technology Solar Telescope néven ismertté vált -, amely a Haleakala Obszervatóriumban található, Maui szigetén, Hawaii. A közelmúltban ez a létesítmény kiadta a Nap felületének első képeit, amelyek példátlan részletességgel mutatnak fel és áttekintést nyújtanak arról, amit ez a távcső mutat az elkövetkező években.
Ezek a képek közeli képet nyújtanak a Nap felületéről, amelyen a turbulens plazma látható sejtszerű struktúrák szerint. Ezek a cellák az erőszakos mozgások jelzésére szolgálnak, amelyek a meleg napenergia plazmát a Nap belsejéből a felszínre szállítják. Ez a konvekciónak nevezett folyamat látja, hogy ez a fényes plazma a sejtekben felszínre emelkedik, ahol lehűti és sötét sávokban a felület alá süllyed.
A csillagászok, ha ilyen jellegű és pontos képet kapnak a Napról, remélhetőleg javíthatják ennek a folyamatnak a megértését, így előre tudják jósolni az űrjárási időjárás hirtelen változásait. Ahogyan Franciaország Córdova, az NSF igazgatója elmondta:
„Mióta az NSF elkezdte dolgozni ezen a földi távcsövön, hevesen vártuk az első képeket. Most megoszthatjuk ezeket a képeket és videókat, amelyek a legpontosabbak napjainkról. Az NSF Inouye napelemes távcsője képes lesz a térképbe hozni a mágneses tereket a nap koronájában, ahol olyan napkitörések fordulnak elő, amelyek befolyásolhatják a Föld életét. Ez a távcső javítja annak megértését, hogy mi vezeti az űrjárási időjárást, és végül segít az előrejelzőknek a napenergia viharok jobb előrejelzésében. ”
Világosan fogalmazva: a Nap egy G-típusú (sárga törpe) főszekvencia-csillag, amely körülbelül 4,6 milliárd éve létezik. Ez körülbelül fél éve életciklusa felé teszi, amely körülbelül további 5 milliárd évig tart. Az önfenntartó magfúzió folyamata, amely energiát ad a Napnak (és teljes fényt, hőt és energiát biztosít), másodpercenként körülbelül 5 millió tonna hidrogén-üzemanyagot fogyaszt.
Az ennek a folyamatnak az által generált energia minden irányba sugárzik az űrbe, és eléri a Naprendszer szélét. Az 1950-es évek óta a tudósok megértették, hogy a Föld a Nap légkörében helyezkedik el, és hogy időjárásainak változásai súlyos hatással vannak a Földre. Még most, évtizedekkel később, sok a nap legfontosabb folyamatairól, amelyek ismeretlenek maradnak.
Matt Mountain az Inouye Solar Teleszkópot irányító Csillagászati Kutató Egyetemek Szövetségének elnöke. Amint elmagyarázta a napenergia-csillagászat célját:
„A Földön megjósolhatjuk, hogy a világ bármely pontján nagyon pontosan esik-e az eső, és az űr időjárása még nem létezik. Előrejelzéseink 50 évvel, ha nem is jobban elmaradnak a földi időjárástól. Amire szükségünk van, hogy megértsük a mögöttes fizikát az űrjárási időjárás mögött, és ez a nap kezdetén indul, és ezt fogja vizsgálni az Inouye napelemes távcső az elkövetkező évtizedekben. ”
A csillagászok megállapították, hogy a Nap plazma mozgása a napviharokhoz kapcsolódik, mert az okozza, hogy a Nap mágneses mező vonalai összecsavarodjanak és összezavarodjanak. A Nap mágneses mezőjének mérése és jellemzése elengedhetetlen a potenciálisan káros napenergia-aktivitás okainak meghatározásához - ez az, amelyre az Inouye Solar Telescope egyedülállóan képes.
Thomas Rimmele, az Inouye Solar Telescope igazgatója szerint az egész a Nap mágneses mezőjéhez vezet. „A nap legnagyobb rejtélyeinek kibontása érdekében nemcsak képesek vagyunk világosan látni ezeket az apró szerkezeteket 93 millió mérföld távolságban, hanem nagyon pontosan meg kell mérnünk mágneses mező erősségét és irányát a felület közelében, és nyomon kell követnünk a mezőt, amikor ez kiterjed a millióba. fokos korona, a nap külső légköre. ”
A napenergia-dinamika jobb megértéséből adódó egyik legnagyobb előnye a jelentős időjárási események előrejelzése. Jelenleg a kormányok és az űrügynökségek 48 perccel előre tudják előre jelezni az eseményeket. De az Inouye Solar Telescope és más napelemészeti obszervatóriumok által végzett kutatásoknak köszönhetően a csillagászok ezt 48 órán át várják.
Ez több időt biztosítana nekünk annak biztosítására, hogy ezek az események ne dobják ki az energiahálózatokat, a kritikus infrastruktúrát, a műholdakat és az űrállomásokat. Természetesen a Nap megfigyelése nem könnyű feladat, és a veszélyek méltányos részesedésével jár. Ezen okból kifolyólag az Inouye napelemes távcső sok új fejleményt épít ki az építkezés, a mérnöki és a csillagászat területén.
Ez magában foglalja a 4 méteres tükörét (a legnagyobb a napelemes távcsövek közül), az adaptív optikát a Föld légköre által okozott torzítás ellensúlyozására, valamint a Haleakala 3000 méteres (10 000 láb) csúcstalálkozóján az érintetlen látványviszonyokat. A távcső számos biztosítékra támaszkodik annak biztosítása érdekében, hogy ne váljon túlhevülve a 13 kilovatt napenergia fókuszálásából.
Ezt csúcstechnológiával, folyadékkal hűtött fém toruszon („hőállomás”) keresztül hajtják végre, amely a napfény nagy részét távol tartja a főtükörtől és a kupolát takaró hűtőlemezektől, és a hőmérsékletet stabilan tartja a távcső körül. Az obszervatórium belsejét hűvös helyen tartják 11,25 km (7 mérföld) hűtőfolyadék-csöveknél, amelyeket részben az éjszaka folyamán felhalmozódó jég hűt, és a belső keringést és árnyékot biztosító belső redőnyök.
"Bármely napelemes távcső legnagyobb rekeszével, egyedi kialakításával és a legkorszerűbb műszerekkel az Inouye napelemes távcső - először - képes lesz a nap legnagyobb kihívást jelentő mérésére" - mondta Rimmele . „Miután egy nagy csapat több mint 20 éves munkát végzett, amelynek célja egy premier napfénykutató obszervatórium megtervezése és felépítése volt, közel állunk a célvonalon. Nagyon izgatott vagyok, hogy megfigyelhetem az új napenergia-ciklus első napfoltjait, amelyek most felkelnek ezzel a hihetetlen távcsővel. "
David Boboltz, az NSF Csillagászati Tudományok Osztályának programigazgatója felel a létesítmény építésének és üzemeltetésének a felügyeletéért. Mint azt jelezte, ezek a képek csak a jéghegy csúcsa az Inouye napelemes távcsőhöz:
Az elkövetkező hat hónapban az Inouye távcső tudósok, mérnökök és technikusok csapata folytatja a távcső tesztelését és üzembe helyezését, hogy készen álljon a felhasználásra a nemzetközi napkollektoros tudományos közösség számára. Az Inouye napelemes távcső több információt gyűjt a napjáról élettartama első öt évében, mint az összes gyűjtött napenergia-adat, mivel a Galileo 1612-ben először a távcsövet a nap felé mutatta. ”
Az Inouye napelemes távcső egy olyan eszközhármas részét képezi, amelyek arra készülnek, hogy forradalmasítsák a napenergia-csillagászatot az elkövetkező években. Csatlakozik a NASA Parker Solar Probe-jéhez (amely jelenleg a Nap körüli pályája) és az ESA / NASA Solar Orbiter-hez (amely hamarosan elindul). Ahogy Valentin Pillet foglalta össze (az NSF Nemzeti Napenergia-megfigyelő Intézet igazgatója), izgalmas idő napfizikusként lenni:
Az Inouye napelemes távcső a nap külső rétegeinek és az azokban zajló mágneses folyamatok távoli érzékelését fogja biztosítani. Ezek a folyamatok a Naprendszerben terjednek, ahol a Parker Solar Probe és a Solar Orbiter missziók mérik következményeiket. Összességében egy valódi multi-messenger vállalkozás, amely megérti a csillagok és bolygóik mágneses összekapcsolódását. "
