Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Kính thiên văn mặt trời Daniel K. Inouye của Quỹ khoa học quốc gia đã phát hành những hình ảnh đầu tiên. Chúng tiết lộ chi tiết chưa từng có của bề mặt mặt trời và xem trước các sản phẩm đẳng cấp thế giới đến từ kính viễn vọng mặt trời 4 mét ưu việt này.
Kính thiên văn mặt trời Inouye của NSF trên đỉnh Haleakala, Maui, ở Hawaii, sẽ cho phép một kỷ nguyên mới của khoa học mặt trời và một bước tiến trong việc tìm hiểu mặt trời và các tác động của nó đối với hành tinh của chúng ta.
Hoạt động trên mặt trời được gọi là thời tiết không gian có thể ảnh hưởng đến các hệ thống trên Trái đất. Các vụ phun trào từ mặt trời có thể tác động đến việc di chuyển bằng không khí, làm gián đoạn liên lạc vệ tinh và làm giảm các lưới điện, gây mất điện kéo dài và vô hiệu hóa các công nghệ như GPS.
Những hình ảnh đầu tiên từ Kính viễn vọng Mặt trời Inouye của NSF cho thấy một cái nhìn cận cảnh về bề mặt của mặt trời, có thể cung cấp chi tiết quan trọng cho các nhà khoa học. Các hình ảnh cho thấy một mô hình plasma “sôi” hỗn loạn bao phủ toàn bộ mặt trời. Các cấu trúc giống như tế bào – mỗi cấu trúc có kích thước của Texas – là dấu hiệu của các chuyển động bạo lực truyền nhiệt từ bên trong mặt trời đến bề mặt của nó. Plasma năng lượng mặt trời nóng đó tăng lên ở trung tâm sáng của “tế bào”, sau đó chìm xuống dưới bề mặt trong các làn tối trong một quá trình được gọi là đối lưu.
“Kể từ khi NSF bắt đầu làm việc trên kính viễn vọng trên mặt đất này, chúng tôi đã háo hức chờ đợi những hình ảnh đầu tiên,” France Córdova, giám đốc NSF cho biết. “Bây giờ chúng ta có thể chia sẻ những hình ảnh và video này, chi tiết nhất về mặt trời của chúng ta cho đến nay. Kính thiên văn mặt trời Inouye của NSF sẽ có thể lập bản đồ từ trường trong corona của mặt trời, nơi xảy ra vụ phun trào mặt trời có thể ảnh hưởng đến sự sống trên Trái đất. kính viễn vọng sẽ cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về những gì thúc đẩy thời tiết không gian và cuối cùng giúp các nhà dự báo dự đoán tốt hơn các cơn bão mặt trời. “
Mở rộng kiến thức
Mặt trời là ngôi sao gần nhất của chúng ta – một lò phản ứng hạt nhân khổng lồ đốt cháy khoảng 5 triệu tấn nhiên liệu hydro mỗi giây. Nó đã được thực hiện trong khoảng 5 tỷ năm và sẽ tiếp tục trong 4,5 tỷ năm nữa của cuộc đời. Tất cả năng lượng đó tỏa vào không gian theo mọi hướng, và phần nhỏ bé chạm vào Trái đất khiến cho sự sống trở nên khả thi. Vào những năm 1950, các nhà khoa học đã tìm ra rằng một cơn gió mặt trời thổi từ mặt trời đến các cạnh của hệ mặt trời. Họ cũng kết luận lần đầu tiên chúng ta sống trong bầu không khí của ngôi sao này. Nhưng nhiều quá trình quan trọng nhất của mặt trời vẫn tiếp tục khiến các nhà khoa học bối rối.
“Trên trái đất, chúng ta có thể dự đoán nếu trời sẽ mưa khá nhiều ở bất cứ đâu trên thế giới và thời tiết không gian vẫn chưa có”, Matt Mountain, chủ tịch Hiệp hội các trường đại học nghiên cứu về thiên văn học, quản lý Kính thiên văn mặt trời Inouye. “Dự đoán của chúng tôi tụt hậu so với thời tiết trên mặt đất khoảng 50 năm, nếu không muốn nói thêm. Điều chúng tôi cần là nắm được vật lý cơ bản đằng sau thời tiết vũ trụ, và điều này bắt đầu từ mặt trời, đó là điều mà Kính viễn vọng Mặt trời Inouye sẽ nghiên cứu trong những thập kỷ tới.”
Các chuyển động của plasma của mặt trời liên tục xoắn và rối từ trường mặt trời. Từ trường xoắn có thể dẫn đến các cơn bão mặt trời có thể ảnh hưởng tiêu cực đến lối sống hiện đại phụ thuộc vào công nghệ của chúng ta. Trong cơn bão Irma năm 2017, Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia đã báo cáo rằng một sự kiện thời tiết không gian đồng thời làm mất liên lạc vô tuyến được sử dụng bởi những người phản ứng đầu tiên, các kênh hàng không và hàng hải trong tám giờ vào ngày cơn bão đổ bộ.
Cuối cùng, việc giải quyết các tính năng từ tính nhỏ này là trung tâm của những gì làm cho Kính thiên văn Mặt trời Inouye trở nên độc đáo. Nó có thể đo lường và mô tả từ trường của mặt trời chi tiết hơn bao giờ hết và xác định nguyên nhân của hoạt động năng lượng mặt trời có hại.
Đó là tất cả về từ trường. Để làm sáng tỏ những bí ẩn lớn nhất của mặt trời, chúng ta phải không chỉ có thể nhìn thấy rõ ràng những cấu trúc nhỏ xíu từ 93 triệu dặm nhưng rất chính xác đo cường độ từ trường của họ và hướng gần bề mặt và theo dõi lĩnh vực này vì nó mở rộng ra các triệu -degree corona, bầu không khí bên ngoài của mặt trời.
Hiểu rõ hơn về nguồn gốc của các thảm họa tiềm tàng sẽ cho phép các chính phủ và các tiện ích chuẩn bị tốt hơn cho các sự kiện thời tiết không gian không thể tránh khỏi trong tương lai. Dự kiến thông báo về các tác động tiềm năng có thể xảy ra sớm hơn – sớm hơn 48 giờ so với tiêu chuẩn hiện tại, tức là khoảng 48 phút. Điều này sẽ cho phép nhiều thời gian hơn để bảo đảm lưới điện và cơ sở hạ tầng quan trọng và đưa vệ tinh vào chế độ an toàn.
Kỹ thuật
Để đạt được khoa học đề xuất, kính thiên văn này đòi hỏi những cách tiếp cận mới quan trọng đối với việc xây dựng và kỹ thuật của nó. Được xây dựng bởi Đài quan sát mặt trời quốc gia của NSF và được quản lý bởi AURA, Kính thiên văn mặt trời Inouye kết hợp một chiếc gương 13 feet (4 mét) – lớn nhất thế giới đối với kính viễn vọng mặt trời – với điều kiện quan sát tuyệt vời tại đỉnh Haleakala 10.000 feet.
Tập trung 13 kilowatt năng lượng mặt trời tạo ra một lượng nhiệt khổng lồ – nhiệt phải được chứa hoặc loại bỏ. Một hệ thống làm mát chuyên dụng cung cấp bảo vệ nhiệt quan trọng cho kính thiên văn và quang học của nó. Hơn bảy dặm của đường ống phân phối nước làm mát khắp các đài quan sát, một phần ướp bằng đá được tạo ra trên trang web trong đêm.
Các vòm bao quanh kính viễn vọng được bao phủ bởi các tấm làm mát mỏng giúp ổn định nhiệt độ xung quanh kính thiên văn được hỗ trợ bởi các cửa chớp trong vòm cung cấp bóng râm và lưu thông không khí. “Dừng nhiệt” (một kim loại hình bánh rán, làm mát bằng chất lỏng, công nghệ cao) chặn hầu hết năng lượng ánh sáng mặt trời từ gương chính, cho phép các nhà khoa học nghiên cứu các vùng cụ thể của mặt trời với độ rõ nét vô song.
Kính thiên văn cũng sử dụng hệ thống quang học thích nghi tối tân để bù cho việc làm mờ do bầu khí quyển của Trái đất tạo ra. Thiết kế của hệ thống quang học (vị trí gương “ngoài trục”) làm giảm ánh sáng tán xạ để nhìn rõ hơn và được bổ sung bởi hệ thống tiên tiến để tập trung chính xác kính viễn vọng và loại bỏ các biến dạng do bầu khí quyển Trái đất tạo ra. Hệ thống này là ứng dụng năng lượng mặt trời tiên tiến nhất cho đến nay.
“Với khẩu độ lớn nhất của bất kỳ kính viễn vọng mặt trời nào, thiết kế độc đáo và thiết bị hiện đại, Kính thiên văn mặt trời Inouye – lần đầu tiên – sẽ có thể thực hiện các phép đo khó khăn nhất về mặt trời”, Rimmele nói. “Sau hơn 20 năm làm việc bởi một đội ngũ lớn chuyên thiết kế và xây dựng đài quan sát nghiên cứu năng lượng mặt trời hàng đầu, chúng tôi đã gần đến đích. Tôi vô cùng phấn khích khi được quan sát các vết đen mặt trời đầu tiên của chu kỳ mặt trời mới bây giờ đang tăng tốc với kính thiên văn đáng kinh ngạc này. “
Kỷ nguyên mới của thiên văn học mặt trời
Kính viễn vọng Mặt trời Inouye trên mặt đất mới của NSF sẽ hoạt động với các công cụ quan sát mặt trời trên không gian như Tàu thăm dò mặt trời Parker của NASA (hiện đang ở trên quỹ đạo quanh mặt trời) và Cơ quan Vũ trụ Mặt trời Châu Âu / Tàu mặt trời của NASA (sắp được ra mắt). Ba sáng kiến quan sát mặt trời sẽ mở rộng biên giới của nghiên cứu năng lượng mặt trời và cải thiện khả năng dự đoán thời tiết của các nhà khoa học.
“Đó là một thời gian thú vị để trở thành một nhà vật lý năng lượng mặt trời”, Valentin Pillet, giám đốc Đài quan sát mặt trời quốc gia của NSF cho biết. “Kính thiên văn mặt trời Inouye sẽ cung cấp khả năng cảm nhận từ xa các lớp bên ngoài của mặt trời và các quá trình từ tính xảy ra trong chúng. Các quá trình này lan truyền vào hệ mặt trời nơi các nhiệm vụ của tàu thăm dò mặt trời Parker và thăm dò năng lượng mặt trời sẽ đo lường hậu quả của chúng. một sứ giả thực sự đa nhiệm vụ để hiểu làm thế nào các ngôi sao và các hành tinh của chúng được kết nối từ tính. “
“Những hình ảnh đầu tiên này mới chỉ là khởi đầu”, David Boboltz, giám đốc chương trình thuộc Khoa Khoa học Thiên văn của NSF, người giám sát việc xây dựng và vận hành của cơ sở, nói. “Trong sáu tháng tới, nhóm các nhà khoa học, kỹ sư và kỹ thuật viên của kính viễn vọng Inouye sẽ tiếp tục thử nghiệm và đưa vào sử dụng kính viễn vọng để cộng đồng khoa học mặt trời quốc tế sẵn sàng sử dụng. Kính viễn vọng mặt trời Inouye sẽ thu thập thêm thông tin về mặt trời của chúng ta trong thời gian 5 năm đầu tiên của cuộc đời so với tất cả các dữ liệu mặt trời được thu thập kể từ khi Galileo lần đầu tiên chỉ một kính viễn vọng vào mặt trời vào năm 1612. “
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Quỹ khoa học quốc gia . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.