Oog in oog met de zonsverduistering van Proba-3

Voordat het Proba-3-paar later dit jaar wordt gelanceerd, konden de wetenschappers die de waarnemingen van de Proba-3 gaan gebruiken, de satellieten met eigen ogen bekijken. De leden van dit team gaan de voor de missie ontwikkelde hardware in april van dit jaar testen tijdens een echte zonsverduistering boven Noord-Amerika.

De definitieve integratie van de twee satellieten vindt op dit moment plaats in de gebouwen van Redwire in de buurt van Antwerpen. Het bedrijf ontving bezoek van het Science Working Team van Proba-3, een groep van 45 zonnefysici uit heel Europa en daarbuiten.

Veel van deze experts bezoeken regelmatig zonsverduisteringen over de hele wereld, maar kijken uit naar het nieuwe perspectief van Proba-3 op de nauwelijks waarneembare corona van de zon. Dit mysterieuze gebied is belangrijk omdat het de plaats is waar coronale massa-uitstoten ontstaan: enorme erupties van geladen deeltjes die zonnestormen veroorzaken. Ook wordt hier de snelheid van de zonnewind beïnvloed, die belangrijk is voor het bepalen van het weer in de ruimte.

“Het was heel bijzonder om de hardware van de satelliet van dichtbij te zien,” aldus Joe Zender, wetenschapper bij het Proba-3-project van ESA. “Ik was vooral verbaasd over hoe dicht de cameralens van het Coronagraaf-ruimtevaartuig bij de zonnepanelen staat: op minder dan een meter afstand. Terwijl de panelen veel zonlicht nodig hebben, moet de camera volledig in het duister blijven, zonder ook maar een spoortje lichtinval. Dat geeft meteen aan hoe nauwkeurig die kleine schaduw van de Occulter op zijn plek moet worden gehouden. We mochten ook even kijken naar de zorgvuldig bewerkte rand van de schijf van het Occulter-ruimtevaartuig, die doorgaans tot de lancering onder een beschermende hoes zit. De ronding van deze rand is speciaal ontworpen om diffractie van het zonlicht te beperken, omdat dit anders de prestaties van de opnames zou beïnvloeden.”

Ook aanwezig was de bekende Amerikaanse astrofysicus Russell Howard van het Applied Physics Lab van de John Hopkins University, die een toonaangevende rol speelde in NASA’s Parker Solar Probe en de SOHO-missie van ESA-NASA: “De ruimtevaartuigen zijn kleiner dan die waarbij ik betrokken ben geweest, hoofdzakelijk omdat dit slechts een enkele beeldvormer is, bestaande uit twee veel kleinere instrumenten. Echter, het idee van de missie is heel uniek: het plaatsen van een occulter op 150 meter van de telescoop om een kunstmatige zonsverduistering te creëren en uiterst dicht bij de rand van de zon beelden te kunnen maken, is nog nooit eerder gedaan. We zullen de rand van de zon niet van net zo dichtbij zien als bij een zonsverduistering op aarde, maar het feit dat we urenlang over deze beelden kunnen beschikken en niet maar 5-10 minuten zoals bij een natuurlijke zonsverduistering, is spectaculair.”

Aangekomen bij de Koninklijke Sterrenwacht van België in Brussel bespreekt het team de voorbereidingen voor de missie in Brussel, waaronder de plannen voor het verwerken en verspreiden van de gegevens, het plannen van gezamenlijke waarnemingen met andere ruimtemissies en het beoordelen van de relatieve prestaties van Proba-3 in vergelijking met de bestaande ‘coronagraaf’-instrumenten die worden ingezet voor coronale waarnemingen.

Dit zijn telescopen met interne schijven (de zogenoemde ‘occulters’) die de zonneschijf verduisteren. Het probleem is dat de randen van deze interne schijven toch nog wat licht doorlaten, een verschijnsel dat diffractie wordt genoemd, waardoor juist de extreem zwakke signalen die van belang zijn, niet meer zichtbaar zijn.

Damien Galano, projectmanager Proba-3 bij ESA, merkt op: “De beste manier om de diffractie te beperken is het vergroten van de afstand tussen de occulter en de coronagraaf. Dat is precies wat er bij Proba-3 gebeurt. De coronagraaf en de occulter zullen voor het eerst op aparte platforms vliegen, op 150 meter afstand van elkaar gedurende maximaal zes uur per omloop rond de aarde, met een reeks technologieën voor plaatsbepaling om deze nauwkeurig op hun plaats te houden.”

Het is per definitie onmogelijk om Proba-3 volledig en van begin tot eind hier op aarde te testen. Echter, op de bijeenkomst kreeg men te horen hoe de reeks filterwielen die is ontwikkeld voor Proba-3’s ASPIICS (Association of Spacecraft for Polarimetric and Imaging Investigation of the Corona of the Sun), gebruikt zullen worden bij het observeren van de zonsverduistering boven Noord-Amerika op 8 april 2024, in combinatie met een parallelle technologie voor LC-beelden.

“Met de filterwielen kunnen we de corona uit verschillende polarisatiehoeken waarnemen, alsof je afwisselend zonnebrillen met verschillende polarisaties opzet,” voegt Joe toe. “Het mooie van het waarnemen tijdens een echte zonsverduistering is dat we geen occulter nodig hebben om inzicht te krijgen in het soort resultaten dat Proba-3 precies zal opleveren.”

Het Science Working Team besprak ook de DARA (Digital Absolute Radiometer), het tweede instrument van Proba-3, dat de totale stralingssterkte van de zon gaat meten: de precieze hoeveelheid energie die de zon op een bepaald ogenblik vrijgeeft. 

“Als we ervan uitgaan dat de vrijgekomen energie van de zon van invloed is op het klimaat op aarde, is het belangrijk om eventuele variaties zo precies mogelijk te meten,” merkt Joe op.

De lancering van Proba-3 staat gepland voor september dit jaar, op de PSLV-lanceerraket uit India.