Europska svemirska agencija (ESA) iza sebe ima iznimno intenzivnu godinu u kojoj je misija Proba-3 iz eksperimentalnog projekta preciznog formacijskog letenja prerasla u praktični “stroj za pomrčine Sunca na zahtjev”. Dva mala satelita, koja od prosinca 2024. lete u zajedničkoj orbiti oko Zemlje, od tada su već ostvarila više od 50 umjetnih pomrčina Sunca u svemiru i prikupila oko 250 sati kontinuiranih promatranja Sunčeve atmosfere. Upravo ti podaci popunjavaju ključnu prazninu u našem razumijevanju najzagonetnijeg dijela Sunčeve atmosfere – unutarnje korone.

Do pojave Proba-3, istraživači su se morali oslanjati na kombinaciju instrumenata koji pouzdano snimaju površinu Sunca i daleku, vanjsku koronu, dok je područje između bilo pokriveno tek fragmentarno i povremeno. Potpuni pogled na koronu bilo je moguće dobiti uglavnom samo tijekom kratkih prirodnih potpunih pomrčina Sunca, kada Mjesec na nekoliko minuta zakloni Sunčev disk. Proba-3 sada taj prirodni fenomen reproducira u orbiti – neovisno o položaju Mjeseca, vremenskim prilikama i geografiji, i to iz orbite koja omogućuje višesatne, ponovljive pomrčine.

Kako dvojac Proba-3 stvara pomrčinu Sunca u orbiti

Proba-3 je prva ESA-ina misija koja demonstrira precizno formacijsko letenje dvaju satelita s točnošću do jednog milimetra. U orbiti s vršnom visinom od oko 60 500 kilometara, dva svemirska broda – Coronagraph i Occulter – lete razdvojena oko 150 metara, ali se ponašaju poput jednog teleskopa razvučenog u svemiru. Na platformi Occulter nalazi se kružni štit promjera 1,4 metra koji sistemu služi kao umjetni Mjesec: on blokira blještavu vidljivu svjetlost Sunčeva diska i baca uski, precizno usmjeren stožac sjene na drugi satelit, Coronagraph, na kojem je smješten glavni instrument ASPIICS.

Kada se oba satelita, u trajanju od više sati, poravnaju sa Suncem, sjena promjera tek nekoliko centimetara savršeno pokriva otvor instrumenta. Na taj način ASPIICS dobiva ono što je ključ svake dobre koronografske snimke – vrlo tamnu “umjetnu noć” usred dana u kojoj dolazi do izražaja slab, ali fizički iznimno važan sjaj korone. Cijeli trik uspijeva zahvaljujući kombinaciji GPS prijamnika, laserskih mjerača udaljenosti, zvjezdanih trackera i radioveza, koje računalima na satelitima omogućuju da se autonomno drže zadane formacije bez stalnih naredbi sa Zemlje.

Orbitalno razdoblje misije iznosi približno 19 sati i 40 minuta, a u svakoj orbiti sateliti mogu ući u precizno poravnanje i održavati umjetnu potpunu pomrčinu do šest sati. Prirodne potpune pomrčine Sunca događaju se u prosjeku jednom godišnje (i to samo iz uskog pojasa na površini Zemlje) te traju tek nekoliko minuta. Proba-3, naprotiv, reproducira taj uvjet svakih dvadesetak sati – praktično kad god znanstvena zajednica zatraži – i pritom nudi višestruko dulje razdoblje totaliteta.

Popunjavanje kritične rupe u promatranju Sunčeve korone

Najveća znanstvena vrijednost misije proizlazi iz činjenice da Proba-3 cilja upravo na zonu u kojoj tradicionalna promatranja imaju najveću “slijepu pjegu”. Klasični svemirski koronografi, kod kojih su disk za zaklanjanje Sunca i teleskop na istoj platformi, obično su ograničeni unutarnom granicom vidnog polja – preblizu Suncu jednostavno ulazi previše zaostale svjetlosti i raspršenja u optici. S druge strane, ekstremno ultraljubičaste kamere na solarnim satelitima daju izvrsne detalje površine i vrlo niske korone, ali ne hvataju strukture koje se protežu prema van na nekoliko Sunčevih polumjera.

Rezultat toga je da je područje između otprilike 1,1 i 2 Sunčeva polumjera iznad površine desetljećima ostajalo najslabije pokriveno opažanjima. Upravo tamo Sunčev vjetar ubrzava do brzina od nekoliko stotina kilometara u sekundi, a mnoge koronalne izbačaje mase (CME) – golemi oblaci plazme i magnetnog polja – formiraju se i odvajaju od Sunca. Proba-3 svojim konceptom “rastegnutog” koronografa razdvaja zasjenjivač i teleskop na dvije platforme i tako drastično smanjuje količinu zaostale svjetlosti koja ulazi u instrument. ASPIICS može gledati koronu praktički od samog ruba Sunčeva diska, do udaljenosti nekoliko sunčevih radijusa, u jednom neprekinutom kadru.

Za znanstvenike koji se bave Sunčevom fizikom to znači da mogu pratiti kako magnetne strukture i plazma mijenjaju oblik i energiju od površine pa sve do vanjske korone. Posebno je važan dugogodišnji misterij zašto je korona zagrijana na više od milijun Celzijevih stupnjeva, dok je vidljiva površina Sunca, fotosfera, “tek” na oko 5800 K. Istovremeno, detaljan pogled na regiju gdje solarni vjetar dobiva ubrzanje presudan je za razumijevanje svemirske vremenske prognoze, jer isti procesi koji pokreću vjetar stoje i iza najjačih geomagnetskih oluja.

Prve slike: kontinuirani pogled od površine do visoke korone

Već prve faze rada ASPIICS-a pokazale su što Proba-3 može. ESA je u lipnju 2025. objavila prve slike unutarnje korone snimljene tijekom umjetne potpune pomrčine, uključujući i spektakularnu snimku s 23. svibnja 2025. na kojoj korona svijetli zelenkasto – upravo onako kako bi je ljudsko oko vidjelo tijekom potpune pomrčine, promatrano kroz odgovarajući filtar. U tom “zamrznutom” kadru jasno se razabiru fine niti plazme, lukovi magnetnih struktura i tamnije šupljine iznad aktivnih regija na površini.

Još dojmljiviji su time-lapse prikazi koji nastaju kombinacijom više instrumenata: ekstremno ultraljubičaste kamere SWAP na misiji Proba-2, koja prikazuje Sunčev disk i vrlo nisku koronu; klasičnog koronografa LASCO C2 na misiji SOHO, zaduženog za višu koronu; te ASPIICS-a na Proba-3, koji “pokriva” kritičan među-prostor. Na takvim kompozitnim animacijama koronalna izbačaj mase postaje vidljiva već na rubu Sunčeva diska, zatim se širi kroz unutarnju koronu koju je do sada bilo gotovo nemoguće snimiti, i nastavlja prema van gdje je preuzimaju instrumenti poput LASCO-a.

Za istraživače poput Andreja Žukova iz Kraljevskog opservatorija Belgije, glavnog istraživača ASPIICS-a, ta je “kontinuirana priča” ključni iskorak. Umjesto da popunjavaju praznine modelima ili numeričkim simulacijama, sada mogu izravno promatrati kako se CME rađa, ubrzava i mijenja oblik kroz cijeli raspon visina u koroni. To ne samo da pomaže u razumijevanju fizike Sunca, nego i u izgradnji preciznijih modela prognoze svemirskog vremena, koji su temelj za zaštitu satelita, komunikacijskih sustava i električnih mreža na Zemlji.

Više od 50 umjetnih pomrčina i 250 sati promatranja

Od početka operativne faze misije do sredine prosinca 2025. Proba-3 je izvela već više od 50 uspješnih umjetnih pomrčina i ostvarila približno 250 sati promatranja korone u uvjetima totaliteta. To je količina podataka koju bi na Zemlji bilo moguće prikupiti tek tijekom tisuća prirodnih pomrčina. ESA procjenjuje da dosadašnji skup promatranja odgovara onome što bismo dobili da organiziramo oko 6000 zasebnih ekspedicija za opažanje potpunih pomrčina Sunca na različitim mjestima planeta.

Operativni ritam misije temelji se na činjenici da se umjetna pomrčina može planirano ponavljati jednom u svakoj orbiti, dakle otprilike svakih 19,6 sati. Na taj način se u prosjeku mogu ostvariti dvije potpune pomrčine tjedno, a u dvogodišnjem nominalnom trajanju misije očekuje se blizu 200 pomrčina i više od tisuću sati totaliteta. Već u prvim mjesecima rada najduža pojedinačna pomrčina trajala je oko pet sati, a cilj je standardno dosezati šest sati neprekidnog promatranja u svakoj orbiti. Tako dugotrajno i često ponavljano “gašenje Sunca” u orbiti nema presedana u povijesti heliosfernih istraživanja.

Prirodne pomrčine pri tome nisu izgubile znanstvenu vrijednost – one i dalje omogućuju opažanja iz drugačijih perspektiva, s različitim instrumentima i u različitim valnim duljinama. No Proba-3 je pokazala da ključne dijelove posla sada može obavljati i potpuno autonomni svemirski laboratorij, neovisan o nepredvidivom rasporedu pomrčina na nebu. To znači da znanstvena zajednica može planirati kampanje promatranja vezane uz najavljene pojačane aktivnosti na Suncu, recimo tijekom razdoblja povećanog broja pjega ili nakon pojave posebice aktivnih regija.

Od lansiranja do autonomnog formacijskog leta

Put Proba-3 od lansiranja do sofisticiranog operativnog pogona odvijao se u više faza. Dva su satelita 5. prosinca 2024. poletjela s indijskog kozmodroma Satish Dhawan na raketi PSLV-XL. Nakon ulaska u ciljanu visoko eliptičnu orbitu, platforme su ostale mehanički spojene još šest tjedana, tijekom kojih su inženjeri detaljno testirali sve sustave. Tek nakon toga uslijedilo je razdvajanje i polagano uhodavanje formacijskog leta, prvo s većim razmacima i kraćim periodima poravnanja.

U ožujku 2025. misija je ostvarila prvi autonomni formacijski let s razmakom od 150 metara i višesatnim održavanjem formacije bez aktivnog upravljanja sa Zemlje. Već sljedećih tjedana preciznost je dodatno poboljšana do razine milimetra, što je preduvjet da sjena s Occultera stabilno “pogodi” otvor ASPIICS-a. Nakon toga krenule su i prve prave umjetne potpune pomrčine, isprva kraće, zatim sve dulje, kako su timovi stjecali iskustvo.

Ključno obilježje misije je postupan prijelaz na sve veću razinu autonomije. Tijekom prvih formacijskih letova timovi na Zemlji aktivno su nadzirali svaki manevar i bili spremni intervenirati ako se sateliti udalje od zadane geometrije. Kako su se algoritmi navigacije potvrdili u praksi, uloga kontrolora se prebacuje na nadzor iz pozadine – konačni je cilj da sateliti rutinski izvode poravnanja i pomrčine uz minimalan nadzor, što je važan korak prema budućim flotama autonomnih svemirskih teleskopa.

ASPIICS: pogled u samu unutrašnjost korone

Srce znanstvenog dijela misije je koronograf ASPIICS (Association of Spacecraft for Polarimetric and Imaging Investigation of the Corona of the Sun), razvijen u europskom konzorciju pod vodstvom Centra Spatial de Liège iz Belgije. Riječ je o instrumentu koji koristi klasični koncept vanjskog zasjenjivača, ali ga prilagođava formacijskom letu: budući da je disk koji zaklanja Sunce fizički smješten na zasebnom satelitu, optički sustav na Coronagraphu izložen je znatno manjoj količini raspršene svjetlosti.

ASPIICS se zbog toga može “približiti” Suncu više nego bilo koji prethodni svemirski koronograf, promatrajući strukture korone već od oko 0,04 Sunčeva radijusa iznad površine. Kamera pritom radi u vidljivoj svjetlosti, u uskom spektralnom području koje je posebno osjetljivo na strukture plazme i magnetskog polja. Svaka pojedinačna slika zapravo je kombinacija tri ekspozicije različitih trajanja, od kratkih, koje ne “pregore” najsjajnije dijelove, do duljih, koje hvataju najtamnije dijelove vanjske korone. Spajanjem tih ekspozicija dobiva se dinamički bogata slika s detaljima od ruba diska do kraja vidnog polja.

Podaci koje ASPIICS prikuplja obrađuju se u znanstveno-operativnom centru smještenom u Kraljevskom opservatoriju Belgije. Ondje tim stručnjaka iz dana u dan planira nove kampanje promatranja, šalje naredbe instrumentu i preuzima snimke te ih distribuira međunarodnoj zajednici. Već sada se pokazalo da je kvaliteta sirovih podataka toliko dobra da mnoge strukture u koroni postaju vidljive i bez agresivne numeričke obrade, što je ohrabrujući znak za buduće kvantitativne analize.

DARA i 3DEES: kompletna slika Sunčeve energije i svemirskih čestica

Proba-3 nije “samo” koronograf. Uz ASPIICS, misija nosi još dva znanstvena instrumenta koji dopunjuju sliku o Sunčevu utjecaju na okolni prostor. Digitalni apsolutni radiometar (DARA) mjeri ukupnu Sunčevu ozračenost – točnije, koliko energije po jedinici vremena Sunce šalje prema Zemlji. Dugoročni zapisi takvih mjerenja ključni su za razumijevanje promjena u Sunčevom zračenju koje mogu imati utjecaja na Zemljinu klimu i gornje slojeve atmosfere.

Treći instrument, 3D Energetic Electron Spectrometer (3DEES), fokusiran je na elektrone visokih energija u Zemljinim pojasima zračenja. Dok ASPIICS gleda prema Suncu, 3DEES prati kako Sunčev vjetar i CME-ovi ubrizgavaju čestice u magnetosferu i kako se te čestice kreću oko planeta. Ta kombinacija “pogleda prema izvoru” i “pogleda na posljedice” omogućuje istraživačima da bolje povežu solarne događaje s promjenama u prostoru oko Zemlje koje izravno utječu na rad satelita i drugih svemirskih sustava.

Digitalne pomrčine i novi modeli svemirskog vremena

Velika količina visokokvalitetnih podataka koju Proba-3 šalje prema Zemlji već potiče razvoj naprednih numeričkih modela. Timovi diljem Europe uspoređuju stvarne snimke s rezultatima računalnih simulacija kako bi poboljšali opis kretanja plazme i magnetnih polja u koroni. Posebno važnu ulogu imaju modeli koji stvaraju tzv. “digitalne pomrčine” – sintetske prikaze korone kakav bi vidio koronograf poput ASPIICS-a.

Jedan od takvih modela, COCONUT, razvijen na Katoličkom sveučilištu u Leuvenu, već je integriran u Virtualni centar za modeliranje svemirskog vremena ESA-e. Uspoređujući simulirane i stvarne slike iz Proba-3, istraživači mogu precizno kalibrirati model i bolje povezati aktivne regije na površini Sunca s pojavama u koroni i heliosferi. Dugoročno, to treba dovesti do pouzdanijih prognoza kada će konkretan CME pogoditi Zemlju, kojom snagom i kakav će odgovor izazvati u magnetosferi i ionosferi.

Koristi na Zemlji: od aurore do preopterećenih mreža

Naizgled apstraktna istraživanja korone imaju vrlo opipljive posljedice. Jaki CME-ovi i brzi tokovi Sunčeva vjetra mogu pokrenuti geomagnetske oluje koje stvaraju spektakularne polarnu svjetlost, ali i uzrokuju probleme u energetskim mrežama, satelitskoj navigaciji, radiovezama i komunikacijskim sustavima. Tijekom svibnja 2024. snažan val solarne aktivnosti uzrokovao je jednu od najjačih geomagnetskih oluja posljednjih desetljeća, s vidljivim posljedicama u mnogim zemljama.

Za operatore prijenosnih mreža, zrakoplovne kompanije i pružatelje satelitskih usluga, pouzdana prognoza takvih događaja jednako je važna kao i točna vremenska prognoza na površini Zemlje. Proba-3 nudi upravo ono što je do sada nedostajalo: mogućnost da se CME i druge koronalne strukture prate od trenutka formiranja pa sve do trenutka kada napuštaju koronu. Time se smanjuje neizvjesnost u procjeni smjera, brzine i potencijalne energije udara na Zemljino magnetsko polje.

Kako se Sunce približava maksimumu 25. ciklusa aktivnosti, očekuje se da će broj snažnih događaja rasti. To Proba-3 pretvara u idealan alat za testiranje i poboljšavanje sustava ranog upozorenja na svemirsko vrijeme. Svaka nova umjetna pomrčina donosi novu seriju podataka, a svaki novi val solarne aktivnosti priliku da se testira koliko modelirane prognoze odgovaraju stvarnosti.

Tehnologija za buduće misije

Osim znanstvene, Proba-3 ima izrazito jaku tehnološku komponentu. Precizno formacijsko letenje dvaju satelita otvorit će put novim konceptima svemirskih teleskopa kod kojih se optički elementi nalaze na više odvojenih platformi: primjerice, misijama za lov na egzoplanete s ekstremno jakim “star-shadeom” ili interferometrijskim teleskopima koji koriste više satelita kao segmentirana zrcala. Tehnologije razvijene za Proba-3 – od algoritama navigacije do minijaturnih senzora – već sada su demonstrirale da je takav pristup izvediv u praksi.

Misiju vodi ESA uz potporu konzorcija kojim upravlja španjolska tvrtka Sener, a u kojem sudjeluje više od 29 industrijskih partnera iz 14 država članica ESA-e i Kanade. Među ključnim sudionicima su i kompanije GMV i Airbus Defence and Space iz Španjolske te Redwire Space i Spacebel iz Belgije. Proba-3 je tako i vitrina europske industrijske sposobnosti da realizira vrlo složene, visoko integrirane svemirske sustave u relativno kompaktnoj i financijski dostupnoj misiji.

Što Proba-3 znači za budućnost promatranja Sunca

Manje od godinu nakon lansiranja, Proba-3 je već isporučila ono što je obećano – i više od toga. Umjetne potpune pomrčine postale su alat kojim se svakodnevno služe solarni fizičari, a prvi rezultati pokazuju da unutarnja korona više nije nedostupno područje između različitih tipova instrumenata. Uz više od 50 pomrčina i stotine sati promatranja, misija je potvrdila da se “nedostatak prirodnih pomrčina” može nadoknaditi preciznom tehnologijom, dobro osmišljenom orbitom i pametnim planiranjem kampanja.

Kako se operacije nastavljaju prema prosincu 2025. i dalje, očekuje se da će se količina podataka lavinski povećavati. Svaka nova serija snimaka korone dodat će još jedan komad slagalice u razumijevanje Sunčeva ponašanja, a svaka nova uspješno izvedena umjetna pomrčina učvrstiti će povjerenje u tehnologije formacijskog letenja. Proba-3 je na taj način postala i znanstveni instrument i demonstrator budućnosti – dvostruka uloga koja je u svemirskoj industriji iznimno tražena.

Za znanost o Suncu, misija označava prijelaz iz ere oslanjanja na rijetke i kratke prirodne pomrčine u razdoblje “digitalnih pomrčina” koje se mogu planirati, ponavljati i trajno analizirati. Za širu javnost, možda je još važnije što ta istraživanja doprinose boljoj zaštiti tehnologije na kojoj počiva suvremeno društvo. A za svemirsku industriju, Proba-3 dokazuje da europski timovi mogu na milimetar točno kontrolirati dva odvojena satelita na desecima tisuća kilometara od Zemlje – i pritom, usput, otkrivati skrivene slojeve Sunčeva svjetlucavog “hala”.