Les mesures des champs électriques, des champs magnétiques et des images de caméra révèlent les explosions de plasma et les nuages de débris créés lorsque de la poussière à très grande vitesse impacte le vaisseau spatial Parker Solar Probe. En observant la dispersion de ces petits nuages de plasma et de débris, les scientifiques peuvent découvrir comment de plus gros nuages de poussière et de débris sont projetés loin des étoiles. Crédit : NASA
De nouveaux résultats révèlent comment plasma les explosions et les nuages de débris peuvent perturber les opérations des engins spatiaux à la suite d’impacts de poussière à hypervitesse.
Le vaisseau spatial Parker Solar Probe, NasaL’effort le plus récent et le plus ambitieux de l’étude du soleil a battu de nombreux records : il s’est rapproché du soleil que tout autre vaisseau spatial à ce jour, ses instruments ont fonctionné aux températures les plus chaudes et la sonde est la sonde humaine la plus rapide. fait objet jamais. Mais ces records ont un coût : le vaisseau spatial se déplace si vite que le fait de heurter même un minuscule grain de poussière peut entraîner de graves dommages.
De nouvelles recherches menées par des scientifiques du Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale (LASP) de l’Université du Colorado à Boulder et du Laboratoire de physique appliquée (APL) de l’Université Johns Hopkins examinent les collisions entre le vaisseau spatial Parker Solar Probe et la poussière. Dirigée par David Malaspina, chercheur au LASP et professeur adjoint au département des sciences astrophysiques et planétaires de l’Université du Colorado, l’équipe s’est appuyée sur les observations électromagnétiques et optiques de Parker Solar Probe pour produire l’image la plus complète à ce jour de l’impact de la poussière à hypervitesse. peut endommager un engin spatial et perturber ses opérations.
Traversant l’espace proche du soleil jusqu’à 180 kilomètres par seconde (environ 400 000 miles par heure), Parker Solar Probe traverse la région la plus dense du nuage zodiacal. Le nuage zodiacal est un nuage de poussière épais en forme de crêpe qui s’étend dans tout le système solaire et est composé de minuscules grains de poussière libérés par les astéroïdes et les comètes. Alors que Parker Solar Probe traverse cette région, des milliers de minuscules grains de poussière (environ 2 à 20 microns de diamètre, soit moins d’un quart de la largeur d’un cheveu humain) frappent le vaisseau spatial à une hypervitesse (plus rapide que 6 700 miles par heure). Lors de l’impact, le matériau qui compose les grains de poussière et la surface du vaisseau spatial est tellement chauffé qu’il se vaporise d’abord, puis s’ionise. L’ionisation est un processus dans lequel les atomes du matériau vaporisé sont séparés en leurs ions et électrons constitutifs, produisant un état de la matière appelé plasma. La vaporisation et l’ionisation rapides créent une explosion de plasma durant moins d’un millième de seconde. Le plus important de ces impacts génère également des nuages de débris qui s’éloignent lentement du vaisseau spatial.
Dans la nouvelle étude, Malaspina et ses collègues ont utilisé des antennes et des capteurs de champ magnétique pour mesurer les perturbations de l’environnement électromagnétique autour du vaisseau spatial produites par les explosions de plasma à impact de poussière (Figure 1). Les résultats pourraient conduire à de nouvelles informations sur la météo spatiale autour du soleil. Par exemple, ces mesures ont permis à l’équipe d’étudier comment ces explosions de plasma interagissaient avec le vent solaire, ou le flux d’ions et d’électrons que le soleil génère en permanence.
“Avec ces mesures, nous pouvons regarder le plasma créé par ces impacts de poussière être balayé par le flux du vent solaire. » dit Malaspina. Il a ajouté qu’apprendre comment cette “pick up » fonctionne à petite échelle peut aider les scientifiques à mieux comprendre comment de plus grandes régions de plasma, telles que celles des hautes atmosphères de Vénus et Mars, sont emportés par le vent solaire.
Les résultats ont également des implications majeures pour la sécurité de Parker Solar Probe et des vaisseaux spatiaux qui suivront.
L’équipe a observé comment des flocons métalliques et des éclats de peinture se détachaient lors de collisions avec de la poussière qui dérivaient et dégringolaient près du vaisseau spatial. Ces morceaux de débris ont créé des stries dans les images prises par les caméras de navigation et scientifiques sur Parker Solar Probe.
“De nombreuses traînées d’images semblent radiales, provenant près du bouclier thermique », a déclaré le co-auteur de l’étude Kaushik Iyer d’APL, faisant référence au grand bouclier qui protège Parker Solar Probe de la chaleur intense près du soleil. L’étude rapporte également que certains débris ont dispersé la lumière du soleil dans les caméras de navigation Parker Solar Probe, empêchant temporairement le vaisseau spatial de déterminer comment il était orienté dans l’espace. Cela peut être une perspective dangereuse pour un vaisseau spatial qui repose sur un pointage précis de son bouclier thermique pour survivre.
Parker Solar Probe a été lancé en 2018 et a effectué neuf orbites complètes du soleil. Avant la fin de sa mission principale en 2025, il effectuera 15 autres orbites.
Alors que Parker Solar Probe poursuit son voyage d’exploration près du soleil, il peut désormais ajouter un autre record à sa longue liste : la plupart des engins spatiaux sablés.
Les résultats de cette étude seront présentés le 11 novembre 2021 lors de la 63e réunion annuelle de la division APS de physique des plasmas à Pittsburgh, en Pennsylvanie.
TO06.00006: Explosions de plasma rapides et nuages de débris persistants entraînés par des impacts de poussière à hypervitesse sur Park Solar Probe : et expérience active non intentionnelle dans l’héliosphère interne
Ce travail a été soutenu par la NASA (NNN06AA01C).
