กิจกรรมของดวงอาทิตย์ที่เรียกว่า "สภาพอากาศในอวกาศ" มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะ การปะทุเป็นระยะหรือที่รู้จักกันในนาม Solar Flares ปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจำนวนมากซึ่งสามารถรบกวนทุกสิ่งตั้งแต่ดาวเทียมและการเดินทางทางอากาศไปจนถึงกริดไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จึงพยายามมองดวงอาทิตย์ให้ดีขึ้นเพื่อให้พวกเขาสามารถทำนายรูปแบบสภาพอากาศของมันได้
นี่คือจุดประสงค์ที่อยู่เบื้องหลังกล้องโทรทรรศน์กล้องโทรทรรศน์สุริยจักรวาลเคเคอิโนอุเอะ (DKIST) ขนาด 4 เมตร (13 ฟุต) หรือที่รู้จักกันในชื่อกล้องโทรทรรศน์สุริยะเทคโนโลยีขั้นสูงซึ่งตั้งอยู่ที่หอดูดาว Haleakala บนเกาะเมาอิฮาวาย เมื่อเร็ว ๆ นี้สถานที่นี้เปิดตัวภาพแรกบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ซึ่งเผยรายละเอียดในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อนและเสนอตัวอย่างของสิ่งที่กล้องโทรทรรศน์นี้จะเปิดเผยในไม่กี่ปีข้าง
ภาพเหล่านี้ให้มุมมองพื้นผิวของดวงอาทิตย์อย่างใกล้ชิดซึ่งแสดงพลาสมาที่ปั่นป่วนซึ่งจัดวางในรูปแบบของโครงสร้างคล้ายเซลล์ เซลล์เหล่านี้เป็นเครื่องบ่งชี้ว่ามีการเคลื่อนไหวอย่างรุนแรงที่ส่งพลาสมาแสงอาทิตย์ร้อนจากภายในดวงอาทิตย์ไปยังพื้นผิว กระบวนการนี้เรียกว่าการพาความร้อนเห็นพลาสม่าที่สว่างขึ้นมาถึงพื้นผิวในเซลล์จากนั้นมันจะเย็นตัวลงและจมลงใต้พื้นผิวในเลนที่มืด
นักดาราศาสตร์หวังว่าจะสามารถพัฒนาความเข้าใจในกระบวนการนี้เพื่อให้พวกเขาสามารถทำนายการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันของสภาพอากาศในอวกาศได้ ในฐานะ France Córdovaผู้อำนวยการ NSF อธิบายว่า:
“ เนื่องจาก NSF เริ่มทำงานกับกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินเราจึงรอภาพแรกอย่างกระตือรือร้น ตอนนี้เราสามารถแบ่งปันรูปภาพและวิดีโอเหล่านี้ซึ่งมีรายละเอียดมากที่สุดเกี่ยวกับดวงอาทิตย์ของเราจนถึงปัจจุบัน Inouye Solar Telescope ของ NSF จะสามารถทำแผนที่สนามแม่เหล็กภายในโคโรนาของดวงอาทิตย์ซึ่งเกิดการปะทุของดวงอาทิตย์ขึ้นซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก กล้องโทรทรรศน์นี้จะปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับสิ่งที่ขับเคลื่อนสภาพอากาศในอวกาศและในที่สุดจะช่วยให้นักพยากรณ์ทำนายพายุสุริยะได้ดีขึ้น”
เพื่อกล่าวอย่างชัดเจนว่าดวงอาทิตย์เป็นดาวลำดับหลัก G-type (ดาวแคระเหลือง) ที่มีอยู่ประมาณ 4.6 พันล้านปี สิ่งนี้ทำให้ประมาณครึ่งทางผ่านวงจรชีวิตของมันซึ่งจะมีอายุประมาณ 5 พันล้านปี กระบวนการฟิวชั่นนิวเคลียร์แบบยั่งยืนด้วยตัวเองซึ่งให้พลังงานแก่ดวงอาทิตย์ (และให้แสงสว่างความร้อนและพลังงานทั้งหมดของเรา) ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนประมาณ 5 ล้านตันทุกวินาที
พลังงานทั้งหมดที่สร้างโดยกระบวนการนี้แผ่รังสีออกสู่อวกาศในทุกทิศทางและไปถึงขอบสุดของระบบสุริยะ ตั้งแต่ปี 1950 นักวิทยาศาสตร์ได้เข้าใจว่าโลกอยู่ในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์และการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อโลก แม้ตอนนี้หลายทศวรรษต่อมายังมีกระบวนการที่สำคัญที่สุดของดวงอาทิตย์ที่ยังไม่ทราบ
Matt Mountain เป็นประธานของสมาคมมหาวิทยาลัยเพื่อการวิจัยด้านดาราศาสตร์ซึ่งจัดการกล้องโทรทรรศน์สุริยะ ในขณะที่เขาอธิบายเป้าหมายของดาราศาสตร์พลังงานแสงอาทิตย์:
“ บนโลกเราสามารถทำนายได้ว่าฝนจะตกลงมามากแค่ไหนในโลกนี้อย่างแม่นยำและสภาพอากาศในอวกาศก็ยังไม่มี การคาดการณ์ของเราล่าช้ากว่าสภาพอากาศภาคพื้นดินโดย 50 ปีหากไม่มากไปกว่านั้น สิ่งที่เราต้องการคือการเข้าใจฟิสิกส์พื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังสภาพอากาศในอวกาศและสิ่งนี้เริ่มต้นที่ดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นสิ่งที่กล้องโทรทรรศน์อุนาเยะจะศึกษาในทศวรรษหน้า”
นักดาราศาสตร์ได้พิจารณาแล้วว่าการเคลื่อนที่ของพลาสมาของดวงอาทิตย์เกี่ยวข้องกับพายุสุริยะเนื่องจากวิธีการที่พวกมันทำให้เส้นสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์บิดและพันกัน การวัดและกำหนดลักษณะสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์นั้นมีความสำคัญต่อการกำหนดสาเหตุของกิจกรรมสุริยะที่อาจเป็นอันตรายซึ่งเป็นสิ่งที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศอินนูเยมีคุณสมบัติพิเศษ
ตามที่ Thomas Rimmele ผู้อำนวยการกล้องโทรทรรศน์ Inouye Solar พบว่ามันลงมาที่สนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ “ เพื่อไขความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของดวงอาทิตย์เราไม่เพียง แต่จะสามารถเห็นโครงสร้างเล็ก ๆ เหล่านี้อย่างชัดเจนจากระยะทาง 93 ล้านไมล์ แต่ยังสามารถวัดความแรงของสนามแม่เหล็กและทิศทางใกล้กับพื้นผิวและติดตามสนามได้อย่างแม่นยำ - ปริญญาโคโรนาชั้นบรรยากาศด้านนอกของดวงอาทิตย์”
หนึ่งในผลประโยชน์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่มาจากความเข้าใจที่ดีขึ้นของการเปลี่ยนแปลงพลังงานแสงอาทิตย์คือความสามารถในการทำนายเหตุการณ์สภาพอากาศที่สำคัญ ในปัจจุบันรัฐบาลและหน่วยงานอวกาศสามารถคาดการณ์เหตุการณ์ได้ล่วงหน้าประมาณ 48 นาที แต่ต้องขอบคุณการวิจัยที่ดำเนินการโดย Inouye Solar Telescope และหอสังเกตการณ์พลังงานแสงอาทิตย์อื่น ๆ นักดาราศาสตร์คาดว่าจะได้รับสิ่งนี้ถึง 48 ชั่วโมง
สิ่งนี้จะช่วยให้เรามีเวลามากขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าเหตุการณ์เหล่านี้จะไม่ทำให้เกิดกริดพลังงานโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญดาวเทียมและสถานีอวกาศ โดยปกติแล้วธุรกิจในการติดตามดวงอาทิตย์ไม่ใช่เรื่องง่ายและมาพร้อมกับอันตรายที่พอเหมาะ ด้วยเหตุนี้ Inouye Solar Telescope ใช้ประโยชน์จากการพัฒนาล่าสุดในแง่ของการก่อสร้างวิศวกรรมและดาราศาสตร์
ซึ่งรวมถึงกระจก 4 ม. (13 ฟุต) (ใหญ่ที่สุดของกล้องโทรทรรศน์สุริยะใด ๆ ) เลนส์ปรับตัวเพื่อชดเชยความผิดเพี้ยนที่เกิดจากชั้นบรรยากาศโลกและสภาพการดูที่บริสุทธิ์บนยอด Haleakala กว่า 3,000 เมตร (10,000 ฟุต) กล้องยังใช้ระบบป้องกันหลายอย่างเพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่ทำให้ร้อนมากเกินไปจากการโฟกัสพลังงานแสงอาทิตย์ 13 กิโลวัตต์จากดวงอาทิตย์
สิ่งนี้ทำผ่านพรูโลหะระบายความร้อนด้วยของเหลวที่มีเทคโนโลยีสูง (“ heat-stop”) ที่ทำให้แสงแดดส่วนใหญ่อยู่ห่างจากกระจกหลักและแผ่นทำความเย็นที่ครอบคลุมโดมและรักษาอุณหภูมิรอบกล้องให้คงที่ ภายในหอดูดาวยังคงความเย็นโดยใช้ท่อน้ำหล่อเย็น 11.25 กม. (7 ไมล์) ซึ่งถูกแช่แข็งด้วยน้ำแข็งบางส่วนที่สะสมในตอนกลางคืนและบานประตูหน้าต่างภายในที่ให้การไหลเวียนของอากาศและร่มเงา
“ ด้วยรูรับแสงที่ใหญ่ที่สุดของกล้องโทรทรรศน์สุริยะใด ๆ การออกแบบที่ไม่เหมือนใครและเครื่องมือล้ำสมัยทำให้กล้องโทรทรรศน์ Inouye Solar เป็นครั้งแรก - จะสามารถทำการตรวจสอบดวงอาทิตย์ที่ท้าทายที่สุดได้” Rimmele กล่าว . “ หลังจากทำงานมานานกว่า 20 ปีโดยทีมงานขนาดใหญ่ที่ทุ่มเทให้กับการออกแบบและสร้างหอสังเกตการณ์การวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์ชั้นนำเราอยู่ใกล้กับเส้นชัย ฉันรู้สึกตื่นเต้นอย่างยิ่งที่ได้อยู่ในตำแหน่งที่จะสังเกตเห็นจุดดับแรกของวัฏจักรสุริยะใหม่ที่เพิ่งเกิดขึ้นด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่น่าทึ่งนี้”
David Boboltz ผู้อำนวยการโปรแกรมในแผนกวิทยาศาสตร์ดาราศาสตร์ของ NSF ยังรับผิดชอบดูแลการก่อสร้างและการดำเนินงานของโรงงาน ดังที่เขาระบุไว้ภาพเหล่านี้เป็นเพียงส่วนเล็กของภูเขาน้ำแข็งสำหรับกล้องโทรทรรศน์สุริยุปราคาอิโนเยะ:
“ ในอีกหกเดือนข้างหน้าทีมนักวิทยาศาสตร์วิศวกรและช่างเทคนิคของกล้องโทรทรรศน์ Inouye จะทำการทดสอบและทดสอบกล้องต่อไปเพื่อให้พร้อมใช้งานโดยชุมชนวิทยาศาสตร์พลังงานแสงอาทิตย์ระหว่างประเทศ กล้องโทรทรรศน์สุริยะของอิโนอุเอะจะรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับดวงอาทิตย์ของเราในช่วง 5 ปีแรกของชีวิตกว่าข้อมูลสุริยคติทั้งหมดที่รวบรวมมาตั้งแต่กาลิเลโอเล็งกล้องโทรทรรศน์ไปที่ดวงอาทิตย์ในปี 1612 เป็นครั้งแรก”
กล้องโทรทรรศน์สุริยะอิโนเยะเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องมือสามอย่างที่จะปฏิวัติดาราศาสตร์พลังงานแสงอาทิตย์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า มันเข้าร่วมโดย Parker Solar Probe ของนาซ่า (ซึ่งกำลังโคจรรอบดวงอาทิตย์) และ ESA / NASA Solar Orbiter (ซึ่งจะเปิดตัวเร็ว ๆ นี้) ดังที่ Valentin Pillet สรุป (ผู้อำนวยการหอสังเกตการณ์แสงอาทิตย์แห่งชาติของ NSF) มันเป็นเวลาที่น่าตื่นเต้นในการเป็นนักฟิสิกส์แสงอาทิตย์:
“ กล้องโทรทรรศน์สุริยะอิโนเยะจะให้ความรู้สึกจากระยะไกลของชั้นนอกของดวงอาทิตย์และกระบวนการทางแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในพวกเขา กระบวนการเหล่านี้เผยแพร่สู่ระบบสุริยะที่ภารกิจของ Parker Solar Probe และ Solar Orbiter จะวัดผลที่ตามมา พวกเขาทั้งหมดประกอบขึ้นเป็นผู้ส่งสารหลายคนอย่างแท้จริงเพื่อทำความเข้าใจว่าดาวและดาวเคราะห์ของพวกเขามีความสัมพันธ์ทางแม่เหล็กอย่างไร”
