Миссия к солнцу защитит нас от солнечных бурь и поможет в освоении космоса

Молитвы, жертвоприношения, солнечные ванны — можно сказать, люди поклоняются солнцу с незапамятных времен. И это неудивительно. Оно всего в 150 миллионах километров — это достаточно близко, чтобы его свет, тепло и энергия поддерживали всю человеческую расу. Но несмотря на то, что наша родная звезда давно изучается при помощи телескопов, мы очень многого о ней не знаем. Именно поэтому NASA недавно объявило о планах запустить революционный зонд в 2018 году, чтобы буквально прикоснуться к светилу. Изначально названная Solar Probe Plus миссия сейчас сменила название на Parker Solar Probe. Зонд переименовали в честь физика Юджина Паркера, который проводил важные работы по солнечному ветру — потоку заряженных частиц, выходящему с солнца.

Миссий по исследованию солнца было предостаточно. В 1976 году космический аппарат «Гелиос-2» приблизился к зоне в 43 миллионах километров от атмосферы солнца. Зонд Parker стоимостью 1,5 миллиарда долларов подойдет аж на 6 миллионов километров к солнечной поверхности — в девять раз ближе, чем любой космический аппарат до него. Это откроет для нас новую эпоху понимания Солнца, потому что датчики получат возможность регистрировать и анализировать явления, происходящие на Солнце.

В то время как высота облета миссии может показаться безопасной — ведь это миллионы километров — огромная энергия солнца будет беспощадно бомбардировать ценный груз зонда. Кожух из углеродного композита толщиной 11,5 см, похожий на покрытие современных автомобилей «Формулы-1», защитит чувствительное оборудование. Это необходимо, потому что температуры поднимутся до 1400 градусов и выше.

При таких высоких температурах солнечные батареи, питающие космический аппарат, будут убраны. Этот маневр позволит удержать инструменты и источники питания в близкой к комнатной температуре в тени углеродных композитных щитов. Кроме того, космический аппарат будет испытывать радиацию в 475 раз интенсивнее, чем на орбите Земли.

Любые ошибки в запланированных траекториях космического аппарата приведут к тому, что зонд погрузится глубже в атмосферу Солнца, где его будут ждать уже несколько миллионов градусов. Конечно, это мгновенно уничтожит зонд.

Солнечная наука

Что мы можем извлечь из этой рискованной миссии? Динамическая активность, вызванная заряженными частицами и излучением, испускаемым Солнцем, когда они сталкиваются с Землей, называется солнечной погодой. Последствия солнечной погоды могут быть катастрофическими, включая потерю спутниковой связи, изменения орбиты космических аппаратов возле Земли и повреждения глобальных энергосетей. Что более важно, это риск облучения астронавтов мощным ионизирующим излучением.

Разрушительная стоимость таких жестких электромагнитных штормов оценивается в 2 триллиона долларов США, и космическая погода была официально включена в Национальный реестр рисков Великобритании.

Новый солнечный зонд может перевернуть наше понимание условий, которые необходимы солнечной атмосфере, чтобы генерировать мощные порывы космической погоды, благодаря прямому измерению магнитных полей, плотности плазмы и температур атмосферы. Подобно тому как эластичная лента может лопнуть после продолжительного растяжения, постоянное скручивание и перетягивание линий магнитного поля, которые пронизывают атмосферу солнца, может разгонять частицы и вызывать радиационную бомбардировку. Как только магнитные поля рушатся, мы ощущаем последствия космической погоды.

К сожалению, в настоящее время у нас нет прямого способа изучать магнитные поля солнца. Ученые пытаются найти новые методы, которые позволят определить скручивания, силу и направления мощных полей солнца, но пока они выдают недостаточно точные результаты. В этом нам должен помочь зонд «Паркер»: он сможет изучать мощные поля солнца прямо возле светила.

Регулярные наблюдения и прямые измерения атмосферных условий, ответственных за повышение активности космической погоды, имеют первостепенное значение для обеспечения критического предупреждения о неизбежных солнечных угрозах. Набор инструментов на борту зонда FIELDS должен предоставить эту беспрецедентную информацию. Затем ученые смогут наложить ее на компьютерные модели и обеспечить космическим, авиационным, энергетическим и телекоммуникационным ведомствам постоянное предупреждение о возможных беспорядках космической погоды.

Конечно, понимание истоков космической погоды пригодится и в других важных областях астрофизических исследований. Космические агентства смогут лучше защищать космонавтов во время будущих пилотируемых полетов на Марс, когда от поступающей солнечной радиации их будет защищать лишь тонкая атмосфера Красной планеты.

Кроме того, имея возможность точно смоделировать влияние потоков солнечного ветра, будущий космический аппарат сможет эффективнее использовать солнечные паруса, при помощи которых ученые надеются продвинуться дальше в глубины Солнечной системы. Возможно, именно они откроют для нас настоящие межзвездные путешествия.