Mise Solar Orbiter bude studovat Slunce z dosud nejbližší vzdálenosti, a to pro lepší pochopení slunečního větru, erupcí a pomoc při předpovědích solární aktivity. Přiblíží se přitom k centrální a jediné hvězdě sluneční soustavy blíže než planeta Merkur. Pomocí dosud nejdetailnějšího pozorování Slunce patří mezi cíle mise také nalezení odpovědí na otázky ohledně původu vysoké teploty sluneční koróny, tvorby slunečního větru nebo slunečního cyklu. Jedná se o dodnes nevysvětlené záhady, které jsou klíčové pro důkladné pochopení fungování Slunce.

Ve středu pozornosti výzkumu družice Solar Orbiter bude stát centrální otázka heliofyziky, tedy jak Slunce vytváří a kontroluje heliosféru (oblast pod vlivem Slunce). Z tohoto širokého zaměření mise jsou dále blíže specifikovány 4 podoblasti zájmu, s tím že zároveň bude studován efekt všech zmíněných procesů a fenoménů na naši planetu. Poprvé se bude věnovat původu magnetického pole koróny a solárního větru pomocí měření vlastností slunečního větru v rozdílných zdrojových oblastech záření. Blíže se podívá na nevysvětlené mechanismy ohřevu koróny (teplota kolem 1 000 000 ° C ve srovnání s 5 500 ° C na povrchu Slunce) a akcelerace solárního větru, která dosahuje rychlosti až několik stovek kilometrů za sekundu.

Druhá podotázka je zacílená na náhlé sluneční události jako jsou sluneční erupce, výrony koronální hmoty (CME), proturberance a šokové vlny, které výrazně ovlivňují kosmické počasí v okolí Země. Blízkost k Slunci umožní satelitu Solar Orbiter jedinečné měření těchto jevů, což může do budoucna přispět k pokusům o jejich předpovědi. Poslední dvě otázky jsou zaměřeny na výzkum slunečních energetických částic (SEP) a původu slunečního dynama. Pro bližší pochopení – sluneční dynamo je proces generující magnetické pole Slunce, které zase pohání sluneční cyklus (11-leté období kolísající sluneční aktivity a změny polarity tohoto pole). Solar Orbiter poskytne nové informace k těmto nejasnostem díky přeletu přes póly Slunce a měření proudů, které hýbou s magnetickým polem Slunce.

Na palubě družice se nachází 10 instrumentů s celkovou hmotností 209 kg, přičemž 6 z nich jsou teleskopy na dálkový průzkum Slunce (zaměřené na Slunce, jeho okolní atmosféru a kůru; PHI, EUI, SPICE, STIX, Metis a SoloHI) a zbývající 4 jsou určené na výzkum bezprostředního okolí satelitu (měří sluneční vítr, magnetické a elektrické pole; EPD, MAG, RPW a SWA). Konkrétně se například jedná o koronograf (Metis), spektrometr zaměřený na rentgenové záření (STIX – Spectrometer Telescope for Imaging X-rays), instrument pozorující magnetické a elektrické pole Slunce (RPW – Radio and Plasma Waves) nebo senzory měřící vlastnosti iontů a elektronů solárního větru (SWA – Solar Wind Analyser). Na vývoji všech těchto 4 vyjmenovaných nástrojů se podílela i Česká republika. Na satelitu bude rovněž přítomen tepelný štít potřebný pro ochranu před poškozením, protože družice bude pohybovat v oblastech s 20krát vyšším slunečním zářením jako na Zemi. Jeho vnější vrstva  natřená speciálním preparátem SolarBlack z fosforečnanu vápenatého je složena z 20 tenkých vrstev titanu, které jsou schopny vydržet teplotu do 500 °C.

Solar Orbiter vystartoval do vesmíru 10. února 2020 o 04:03 UTC raketou Atlas V 411 z rampy SLC-41 základny Cape Canaveral ve státě Florida, USA. Při startu disponoval hmotností 1800 kg, rozměry 2,5 x 3,1 x 2,7 m a 6 solárními panely se společnou délkou 18 m. Pohybovat se bude po vysoce eliptické dráze (HEO – highly elliptical orbit), na kterou se podle plánů dostane po 3 gravitačních manévrech (2 s Venuší a 1 se Zemí) v listopadu 2021. Její afélium (nejvzdálenější bod od Slunce) bude představovat 1, 2 AU (astronomical unit – jednotka délky, která se zhruba rovná průměrné vzdálenosti mezi Zemí a Sluncem) a perihélium 0,28 AU. V nejbližším bodě, který představuje přibližně čtvrtinu vzdálenosti Země od centrální hvězdy sluneční soustavy, se tak dostane do vzdálenosti 42 milionů kilometrů od Slunce. Merkur se pro srovnání nejblíže přibližuje ke Slunci do vzdálenosti 46 milionů kilometrů, přičemž tehdy teplota na jeho povrchu dosahuje až 430°C (více než teplota tání olova).

Družice se bude ke Slunci přibližovat každých 6 měsíců, přičemž bude v nejbližších a zároveň nejrychlejších fázích letu umístěna nad přibližně stejnou oblastí sluneční atmosféry (podobně jako geostacionární družice). Očekávaná doba provozu mise je 7 až 10 let, zatímco sklon oběžné dráhy má během nominální mise (prvních 7 let) představovat 24° a v prodloužené fázi má představovat 33° (čímž se naskytne ještě přímější pohled na polární regiony Slunce).

Mise Solar Orbiter je prováděna pod taktovkou ESA s významnou podporou ze strany americké NASA (poskytla raketu Atlas V a některé instrumenty). Hlavním smluvním partnerem při designu a konstrukci satelitu byla firma Airbus Defence and Space s dalšími subdodavateli. Na projektu se přímo podílela i Česká republika, a to díky zapojení Astronomického ústavu (AsÚ AV ČR) i Ústavu fyziky atmosféry (ÚFA AV ČR) Akademie věd ČR a Univerzity Karlovy.

Zdroje:

ESA, https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Solar_Orbiter_overview

Airbus, https://www.airbus.com/space/space-exploration/solar-orbiter.html

Astro.cz, https://www.astro.cz/clanky/slunecni-soustava/solar-orbiter-mise-ke-slunci-s-ceskou-ucasti.html