Полярные области Солнца остаются одними из наименее изученных в солнечной науке. Космические обсерватории и наземные телескопы ведут наблюдения из плоскости эклиптики — узкой зоны, по которой вращаются Земля и большинство планет. Такой угол обзора ограничивает возможности изучения высокоширотных полюсов Солнца.

Магнитные поля полярных областей играют ключевую роль в глобальном динамо-процессе Солнца и формируют следующий солнечный цикл. Данные космического аппарата Ulysses показали, что быстрый солнечный ветер зарождается в обширных корональных дырах у полюсов.

Магнитный цикл Солнца — это повторяющийся процесс длительностью около 11 лет, сопровождающийся изменением числа солнечных пятен и полной сменой магнитных полюсов. Дифференциальное вращение вызывает магнитную активность, а меридиональная циркуляция переносит магнитный поток к полюсам.

Десятилетия гелиосейсмических исследований выявили противоречивые данные о поведении этих потоков в глубине конвективной зоны. Некоторые данные указывают на потоки к полюсам у основания зоны.

Быстрый солнечный ветер — это сверхзвуковой поток заряженных частиц, который возникает в полярных корональных дырах и заполняет большую часть гелиосферы. Ученые не знают точно, как он зарождается — из плотных струй внутри корональных дыр или из разреженных областей между ними.

Космическая погода — это изменения солнечного ветра и солнечные выбросы, нарушающие космическую среду. Мощные вспышки и корональные выбросы массы вызывают геомагнитные бури на Земле, создавая полярные сияния и угрожая спутникам, системам связи и электросетям.

Ученые давно осознают важность наблюдений солнечных полюсов. Миссия Ulysses, запущенная в 1990 году, стала первым аппаратом, покинувшим плоскость эклиптики и исследовавшим солнечный ветер над полюсами. Его инструменты подтвердили ключевые свойства быстрого солнечного ветра, но не имели возможности получать изображения.

Аппарат Solar Orbiter Европейского космического агентства постепенно выходит из плоскости эклиптики и в ближайшие годы достигнет широт около 34°.

За последние десятилетия было предложено множество концепций миссий, включая Solar Polar Imager (SPI), POLAR Investigation of the Sun (POLARIS), Solar Polar ORbit Telescope (SPORT), миссию Solaris и High Inclination Solar Mission (HISM). Некоторые предполагали использование солнечных парусов, другие — гравитационные маневры.

Обсерватория Solar Polar-orbit Observatory (SPO) запланирована к запуску на январь 2029 года. SPO использует гравитационный маневр у Юпитера для вывода траектории из плоскости эклиптики. После пролётов Земли и встречи с Юпитером аппарат выйдет на орбиту с периодом 1,5 года, перигелием около 1 а.е. и наклонением до 75°. В расширенной миссии SPO достигнет 80°.

Срок службы миссии — 15 лет, включая 7-летний расширенный период. Это позволит охватить минимум и максимум солнечной активности, включая период около 2035 года, когда ожидается следующий максимум и смена полярных магнитных полей.

SPO будет оснащён магнитно-гелиосейсмическим имиджером (MHI), телескопами экстремального ультрафиолета (EUT) и рентгеновским имиджером (XIT), видимым коронографом (VISCOR) и коронографом с очень большим углом (VLACOR) для отслеживания короны до 45 солнечных радиусов. Комплекс in-situ включает магнитометр и детекторы частиц.

SPO будет взаимодействовать с флотом солнечных миссий: STEREO, Hinode, Solar Dynamics Observatory (SDO), Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS), Advanced Space-based Solar Observatory (ASO-S), Solar Orbiter, Aditya-L1, PUNCH, а также будущими миссиями к точке L5 (Vigil ESA и LAVSO Китая).