Одним августовским утром небо над мысом Канаверал (штат Флорида, США) «загорится» с запуском Parker Solar Probe. 6 августа 2018 года Объединенный ракетный комплекс Delta IV Heavy будет громко подниматься с земли с космическим кораблем размером с автомобиль, который подлетит к Солнцу ближе, чем любой объект, когда-либо созданный человеком. Зонд будет находиться всего в 6,2 миллионах километров от поверхности Солнца, где будет взаимодействовать с короной звезды или с ее внешней атмосферой.
20 июля 2018 года ученые проекта Parker Solar Probe озвучили основные научные цели новой миссии космического агентства США на телевизионной пресс-конференции в Космическом центре NASA, – сообщает портал EurekAlert.org.
«Мы изучаем Солнце на протяжении десятилетий, и теперь мы, наконец, собираемся добраться до самой горячей точки», – сказал Алекс Янг (Alex Young), заместитель директора по науке в Отделе гелиофизики в Центре космических полетов имени Годдарда NASA.
Наше Солнце гораздо сложнее, чем кажется на первый взгляд. Человек поднимет глаза на небесное светило и видит ровный, спокойный диск. На деле же Солнце –динамичная, активная звезда. Ее жизнь буквально кипит: то возникают солнечные вспышки, то из солнечной короны выбрасывается масса, то рождается солнечный ветер... Энергия Солнца пронизывает всю нашу солнечную систему далеко за пределы орбиты Плутона и влияет на каждый мир на этом пути. Чтобы понимать, как именно влияет солнечная активность на Землю и другие миры, необходимо разбираться в процессах самого Солнца.
«Энергия Солнца всегда протекает через наш мир, – отметил Никки Фокс (Nicky Fox), ученый из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса. – И хотя нам не видим сам солнечный ветер, мы можем его наблюдать как прекрасное сияние на полюсах. У нас нет четкого понимания механизмов, которые посылают этот ветер к нам, – и это то, что мы собираемся открыть».
Именно тут в игру вступает Parker Solar Probe. У этого космического аппарата – целый ряд инструментов для исследования Солнца: некоторые из них собирают информацию на расстоянии от центральной звезды, а другие – непосредственно на Солнце. Вместе данные, полученные с помощью этих современных инструментов, должны помочь ученым ответить на три фундаментальных вопроса о центральной звезде нашей системы.
Три кита неизвестности
Одним из таких вопросов является тайна ускорения солнечного ветра – постоянного оттока «материала» звезды. Хотя мы в целом понимаем происхождение солнечного ветра на Солнце, мы знаем, что есть некая точка, пока еще не наблюдаемая, где солнечный ветер ускоряется до сверхзвуковых скоростей. Данные показывают, что это изменение происходит в короне – области атмосферы Солнца, которую пересечет Parker Solar Probe. Ученые планируют использовать дистанционные и локальные измерения космического аппарата, чтобы пролить свет на процесс в солнечной короне.
Во-вторых, ученые надеются раскрыть секрет чрезвычайно высоких температур короны. Температура ядра Солнца достигает более 15,5 миллионов градусов по Цельсию, поверхность звезды нагревается примерно до 5500 градусов, а корона, которая находится дальше от самого горячей точки, в сотни раз горячее поверхности, ее температура – около 1,5 миллиона градусов. Это кажется нелогичным. «Как будто мы отошли от костра и нам стало вдруг намного жарче», – привел сравнение Фокс.
Наконец, приборы Parker Solar Probe должны выявить механизмы работы ускорения солнечных энергетических частиц, которые могут достигать скорости, более чем вполовину превышающей скорость света, когда они отлетают от Солнца. Такие частицы могут мешать работе спутников – особенно тем, которые летают вне магнитного поля Земли.
А что внутри?
Чтобы ответить на поставленные выше вопросы, новый космический аппарат использует четыре набора инструментов.
Первый – FIELDS, разработанный специалистами из Калифорнийского университета в Беркли. Он измеряет электрические и магнитные поля вокруг космического корабля. FIELDS с высоким разрешением регистрирует волны и турбулентные завихрения во внутренней области гелиосферы.
Другой инструмент – WISPR, широкоформатный тепловизор – является единственным инструментом для съемки на борту космического корабля. WISPR делает снимки таких структур, как выбросы корональной массы и выбросы вещества на поверхности Солнца. С помощью этих снимков ученым удастся найти взаимосвязь между процессами в короне Солнца с подробными физическими измерениями, которые фиксируются непосредственно в среде близкого к Солнцу. WISPR возглавляет Военно-морская исследовательская лаборатория в Вашингтоне.
Следующий набор – под названием SWEAP (сокращение от Alpha Solar Electron Alphans и Protons Investigation) – объединяет инструменты, которые подсчитывают количество самых распространенных частиц солнечного ветра – электронов, протонов и ионов гелия – и измеряют такие его свойства, как скорость, плотность и температура. Над данными SWEAP будут работать Мичиганский университет, Калифорнийский университет и Смитсоновская астрофизическая обсерватория в Кембридже.
Наконец, последний инструмент – набор IS?IS (Integrated Science Investigation of the Sun). Символ «?» в названии – не опечатка, а символ Солнца. Этот инструмент измеряет частицы в широком диапазоне энергий. Измеряя электроны, протоны и ионы, IS?IS будет понимать жизненные циклы частиц – откуда они пришли, как они ускорялись и как они выходят из Солнца в межпланетное пространство. За этот инструмент отвечает Принстонский университет.
Последний писк космической «моды»
Parker Solar Probe – это проект, который разрабатывался около шестидесяти лет. В 1958 году астроном Юджин Ньюмен Паркер опубликовал новаторскую научную статью, в которой описана теория существование солнечного ветра. Миссия была названа в его честь.
Только за последние несколько десятилетий технологии вышли на такой уровень, чтобы сделать Parker Solar Probe реальностью. О таком рискованном путешествии нельзя было бы и подумать, до того как появились новейшие технологии: тепловой экран, система охлаждения солнечной батареи и усовершенствованная бортовая система устранения неполадок.
Система тепловой защиты (теплозащитный экран) является одной из технологий, без которой не обойдется ни один космический аппарат, отправляющийся в далекое путешествие. Экран защищает аппарат от высоких температур. Теплозащитный экран Parker Solar Probe, – это «сэндвич» из углеродного композита, который окружает с двух сторон «начинку» из пены, толщиной почти в 11 сантиметров. Масса такой конструкции невелика: благодаря легким материалам экран добавляет всего около 73 килограммов к массе Parker Solar Probe. И сам по себе космический аппарат небольшой – размером с маленький автомобиль.
Другими важными нововведениями являются система охлаждения солнечной батареи и бортовая система управления отказами. Первая позволяет солнечным батареям вырабатывать энергию, не перегреваясь от палящих солнечных лучей, а вторая защищает зонд в течение долгого времени, когда тот не может связаться с Землей. Если система обнаружит проблему, Parker Solar Probe будет самостоятельно корректировать свой курс и следить за тем, чтобы его научные инструменты оставались холодными и исправно работали.
Но самое главное, что требуется космическому зонду, – это энергия. Очень много энергии. «Энергия запуска для достижения Солнца в 55 раз выше, чем требуется, чтобы добраться до Марса, и два раза превышает энергию, необходимую для того, чтобы достичь Плутона», – подчеркнул Яньпин Го (Yanping Guo) из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса, который разработал траекторию миссии. «Летом Земля и другие планеты нашей Солнечной системы находятся в наиболее благоприятном положении, чтобы позволить нам приблизиться к Солнцу». Поэтому запуск назначен на начало августа.
Первая «остановка» Parker Solar Probe в его длинном путешествии – Венера. И дальше – основой пункт назначения, Солнце. «Изучая нашу звезду, мы можем узнать не только о Солнце, – сказал Томас Зурбухен (Thomas Zurbuchen) из Управления научной миссии в штабе NASA. – Мы также можем узнать больше обо всех других звездах во всей галактике, и даже во всей Вселенной».
[Фото: EurekAlert]
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-07/nsfc-npt072018.php
