Миссия НАСА отправилась прямо к Солнцу. Зачем - и как это вообще возможно?
Космический зонд Паркер, запущенный 12 августа с мыса Канаверал после переноса старта на сутки, должен впервые в истории пролететь сквозь солнечную корону, фактически прикоснувшись к нашей звезде.
Идея подобной миссии обсуждалась с самого начала космической эры, но осуществить ее было невозможно: на подлете к Солнцу любой аппарат должен элементарно расплавиться и сгореть.
Лишь не так давно технологии позволили оснастить зонд достаточной теплозащитой, которая позволит ему несколько раз вплотную подлететь к раскаленной атмосфере звезды, где температура достигает сотен тысяч градусов.
“Мы десятилетиями изучали Солнце - и наконец-то отправляемся туда, где все происходит“, - сказал накануне запуска один из руководителей проекта НАСА Алекс Янг.
Несмотря на относительную близость - по космическим меркам, конечно, - мы не так уж и много знаем о нашей звезде.
Читай также: В США планируют создать альтернативу GPS
Например, одна из главных загадок Солнца - почему внешняя часть атмосферы звезды в сотни раз горячее, чем поверхность звезды. Это все равно как если бы нам становилось жарче по мере удаления от костра.
Невооруженным глазом с Земли мы можем наблюдать лишь ничтожную часть солнечного излучения, поэтому Солнце представляется нам очень спокойным и неизменным диском.
На самом же деле его в самом прямом смысле непрерывно разрывают на части мощные взрывы, в результате чего потоки заряженных частиц и электромагнитного излучения - так называемый солнечный ветер - разлетаются на миллиарды километров вокруг.
Это открытие сделал в середине XX века американский астроном Юджин Паркер. Именно в его честь назван аппарат. 91-летний ученый был на месте запуска и с Паркером.
На Земле порывы солнечного ветра вызывают северные сияния, магнитные бури и другие явления, известные под общим названием “космическая погода“.
Подобные вспышки не только влияют на наше самочувствие, но и вносят помехи в радиосвязь, нарушают работу спутников, а иногда приводят к серьезным сбоям в электросетях. В 1989 году, например, буря была настолько мощной, что солнечный ветер на несколько часов полностью обесточил канадскую провинцию Квебек, а северные сияния можно было наблюдать во Флориде и в Техасе, где обычно их не бывает.
“Наш мир постоянно омывается солнечной энергией, - объясняет один из руководителей проекта из Университета Джонса Хопкинса Ники Фокс. - Но у нас нет чёткого понимания, что за механизмы несут к нам солнечный ветер, и именно это мы собираемся выяснить“.
Однако есть у миссии и совершенно практический смысл. Ученые надеются, что при помощи этого исследования они смогут лучше понять природу солнечного ветра - и, возможно, научиться предсказывать космическую погоду.
Читай также: Спутник показал последствия самого жаркого лета в Швеции
Например, в ближайшее время планируется отправить первых людей на Марс. Миссия продлится три с половиной года, и если за время полета на Солнце произойдет достаточно интенсивная вспышка, то все астронавты погибнут. На Земле от космического излучения нас защищает магнитосфера планеты, в открытом же космосе укрыться от солнечного ветра невозможно - его внезапный порыв может уничтожить электронику корабля и вызвать необратимые мутации в ДНК экипажа.
Паркер должен ответить на несколько вопросов - в частности, почему ускоряется солнечный ветер, и как заряженным частицам удается достигать околосветовых скоростей. Для этого ему нужно будет максимально приблизиться к Солнцу, окунувшись в верхние слои атмосферы звезды.
По словам одной из руководителей миссии Николин Виалл, “у нас есть возможность засунуть градусник в самую корону (так называют внешние слои атмосферы Солнца) и посмотреть, как поднимается температура“.
Но как “засунуть градусник“ в Солнце так, чтобы он не расплавился?
От палящих лучей зонд укроет беспрецедентная термозащита: экран из многослойного углепластика толщиной около 12 см и сложная система из семи датчиков, задача которой - автономно, без сигнала с Земли, контролировать, чтобы аппарат всегда был повернут к Солнцу нужной, то есть защищенной, стороной.
Стоит Паркеру хотя бы частично высунуться за защитный экран - и аппарат, на создание и запуск которого потрачено 1,5 млрд долларов, рискует в лучшем случае выйти из строя, а в худшем - превратиться в сгусток плазмы.
Чтобы понять, как 12-сантиметровый экран может защитить от разрушительного жара звезды, нужно помнить о разнице между теплом и температурой. Температура измеряет, насколько быстро движутся частицы, а тепло - общее количество переносимой ими энергии. Частицы могут двигаться с невероятной скоростью (высокая температура), но если их количество невелико, то и передать много энергии они не смогут. Например, вы можете безболезненно ненадолго засунуть руку в разогретую духовку - но не в кипящую воду.
В открытом космосе - в условиях почти полного вакуума - частиц, способных разогреть аппарат, ничтожно мало. Верхние слои солнечной короны чрезвычайно разрежены, и хотя температура там достигает миллионов градусов, защитный экран “Паркера“ нагреется только до 1300-1400 градусов.
При этом сам аппарат будет работать в весьма комфортных условиях около 30 градусов по Цельсию, а “хвост“ трехметрового зонда, отвернутый от Солнца, и вовсе будет погружен в настоящий космический холод - около 130 градусов ниже ноля. Заднюю часть Паркера даже придётся нагревать дополнительно, чтобы могла нормально работать расположенная там электроника.
Читай также: В атмосфере Земли зафиксировали гигантскую аномалию
Владимир Красносельских - сотрудник французского Национального центра научных исследований и разработчик одного из четырех установленных на Паркере инструментов под названием FIELDS. Задача прибора - измерять электрические и магнитные поля вокруг аппарата.
Именно разработчикам FIELDS из Университета Беркли принадлежит идея “тараканьих усов“ - тонких датчиков, вынесенных за пределы защитного экрана для более точного измерения разности потенциалов электрического поля. Сам Владимир сравнивает их с клеммами автомобильного аккумулятора.
Владимир рассказывает, что изначально параллельно с Паркером планировалось запустить аналогичный зонд Европейского космического агентства. Аппараты должны были проводить измерения на расстоянии 10 и 60 радиусов от Солнца, но европейскую миссию пришлось отложить на 2020 год.
Работу над проектом FIELDS Владимир начал еще в 2001 году - так что этого запуска НАСА он ждал 17 лет. Ученому особенно обидно, что стартовал Паркер только тогда, когда ему уже пора на пенсию и он уже не сможет набрать собственную команду для анализа собранной прибором информации.
“Запуск для нас не самое интересное, мы ждём первых данных, - говорит Красносельских. - Ведь до настоящего времени никто ничего подобного не делал. Уникальна не только сама миссия, но и наш эксперимент на ней“.
При этом собранные на Солнце данные замеров аппарат сможет передать ученым, только когда вернется к Земле - точнее, приблизится к ней на минимальное расстояние. А этот “тур“ составляет 88 дней - ещё почти три месяца мучительного ожидания после запуска.
При этом пока никто точно не знает, какие именно результаты принесёт миссия - и когда им удастся найти практическое применение.
Владимир грустно шутит, что наука, которой он занимается, с одной стороны, недостаточно фундаментальная, чтобы получать за нее Нобелевские премии (ее не удостоился даже сам Юджин Паркер, несмотря на все свои открытия), а с другой - недостаточно прикладная, чтобы на неё охотно выделяли деньги.
“Нам постоянно приходится убеждать людей в том, что то, чем мы занимаемся, действительно нужно, - улыбается Красносельских. - Но давайте дождёмся очередной интенсивной вспышки на Солнце - и тогда все скажут: какую же полезную работу делали эти ученые!“
Напомним, 30 июля NASA показало проекты марсианского жилья.
