Zahlavi

METIS přístroj na palubě Solar Orbiteru

Metis je jedním ze šesti přístrojů na palubě satelitu Solar Orbiter, určených pro dálkový průzkum Slunce (tzv. remote sensing). Jedná se o teleskop - koronograf pro pozorování celé sluneční koróny, a to jak ve viditelném světle, tak současně v UV části spektra. Poprvé tak budeme schopni získat simultánní zobrazení koróny ve viditelném polarizovaném světle (580-640 nm) a zároveň v ultrafialové čáře vodíku Lyman-α (121,6±10 nm). Taková pozorování přispějí k pochopení vztahů mezi sluneční atmosférou a okolní heliosférou. Konkrétně je Metis zaměřen na průzkum oblastí sluneční koróny, které stojí za zrodem slunečního větru a dále oblastí vzniku a šíření tzv. výronů koronální hmoty, což jsou gigantické procesy často ovlivňující i naší Zemi. Garantem a vedoucím experimentu je italská agentura ASI, konkrétně observatoř v Turíně. Astronomický ústav Akademie věd České republiky se v roce 2009 stal členem konsorcia projektu Metis, spolu s Itálií a Německem.

Český příspěvek v rámci programu ESA-PRODEX spočíval v návrhu, vývoji a výrobě hlavních optických součástí koronografu, a to dvou zrcadel označených jako M1 a M2. Jejich optická kvalita, tj. přesnost povrchu, je velmi vysoká, což vyžadují všechna pozorování v krátkovlnné UV oblasti spektra. Tato zrcadla mají tvar mezikruží, což je dáno celkovou konstrukcí koronografu, který je určen k pozorování slabé sluneční koróny. Toho je dosaženo odstíněním jasného slunečního disku pomocí speciálních clonek, které působí podobně jako Měsíc při úplném zatmění Slunce. Kontrakt na výrobu zrcadel získaly optomechanické laboratoře TOPTEC, které jsou součástí Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd ČR.  

Metis je schopný zobrazovat viditelné a zároveň ultrafialové záření sluneční koróny a zachytit s velkým časovým a prostorovým rozlišením strukturu a dynamiku celé koróny v rozsahu 1,6–3 slunečních poloměrů v případě největšího přiblížení sondy ke Slunci, nebo 2,8–5,5 poloměrů při vzdálenosti 0,5 astronomické jednotky (astronomická jednotka = vzdálenost Země – Slunce). Studium dynamických jevů v rozsáhlé koróně je jedním z nejdůležitějších cílů mise Solar Orbiter. Mezi hlavní vědecké otázky patří původ a urychlení pomalých i rychlých proudů slunečního větru, původ, zrychlení a transport energetických částic ve sluneční atmosféře a výrony koronální hmoty (Coronal Mass Ejections). Částice, vlny a magnetická pole související s těmito procesy pak budou detekovat v místě jejich průchodu vnitřní heliosférou další přístroje na palubě sondy Solar Orbiter, které nazýváme “in situ instruments”. Metis může také přispět ke studiu vlastností a vývoje komet obíhajících kolem Slunce, podobně jako tomu bylo již v případě jiných kosmických koronografů jako LASCO na sondě SOHO. Bude také schopný analyzovat vlastnosti koronálních oblastí, kterými prolétne americká sonda Solar Probe Plus během svého průchodu v blízkosti Slunce. Za účelem maximalizace vědeckého přínosuv každé fázi mise je princip měření založen na koordinaci činností Metisu s ostatními přístroji sondy Solar Orbiter. Více podrobností o tomto kosmickém koronografu lze získat na stránkách konsorcia Metis: http://metis.oato.inaf.it/

Vědecké cíle projektu Metis navazují na předchozí zkušenosti s kosmickou koronografií získanou během mise ESA SOHO, kde pracovaly koronografy LASCO a UVCS. LASCO sledoval korónu v bílém světle, zatímco UVCS byl koronograf se spektrografem a detekoval také vodíkovou čáru Lyman-α. Metis však bude tato pozorování provádět současně, což dříve nebylo možné. Vědci na Astronomickém ústavu AV ČR již delší dobu analyzují ve spolupráci s kolegy z italského Turína pozorování výronů koronální hmoty ze SOHO s cílem připravit metodiku zpracování dat z koronografu Metis. Původně byl Metis zamýšlem také jako UV spektrograf, ale z důvodu vysoké finanční nákladnosti je nakonec koncipován jako zobrazovací přístroj, kde místo UV spektrografu je speciální úzkopásmový filtr pro čáru Lyman-α.


Fotografie letového kusu přístroje před jeho integrací do satelitu.


Zobrazení sluneční koróny ze dvou limitních vzdáleností sondy od Slunce.