NASA впервые в истории отправила зонд к Солнцу: зачем и как это 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, пишет Русская служба Би-би-си.

Фото: NASA

Идея подобной миссии обсуждалась с самого начала космической эры, но осуществить её было невозможно: на подлёте 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 всё происходит”, – сказал накануне запуска один из руководителей проекта NASA Алекс Янг.

Близкий незнакомец

Несмотря на относительную близость – по космическим меркам, конечно, – мы не так уж и много знаем о нашей звезде.

Например, одна из главных загадок Солнца – почему внешняя часть атмосферы звезды в сотни раз горячее, чем поверхность звезды. Это всё равно как если бы нам становилось жарче по мере удаления от костра.

Невооружённым 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.

Фото: NASA

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 попрощался 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 серьёзным 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. Учёные надеются, что при помощи этого исследования они смогут лучше понять природу солнечного ветра – и, возможно, научиться предсказывать космическую погоду.

Например, в ближайшее время планируется отправить первых людей на Марс. Миссия продлится три с половиной года, и если за время полёта на Солнце произойдёт 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.

В самое пекло

“Паркер” должен ответить на несколько вопросов – в частности, почему ускоряется солнечный ветер и как заряженным частицам удаётся 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 – ред.) 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 повёрнут к Солнцу нужной, то есть защищенной, стороной.

Фото: NASA

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” трёхметрового зонда, отвёрнутый от Солнца, и вовсе будет погружён в настоящий космический холод – около 130 градусов ниже ноля. Заднюю часть “Паркера” даже придётся нагревать дополнительно, чтобы могла нормально работать расположенная там электроника.

17 лет ожидания

Владимир Красносельских – сотрудник французского Национального центра научных исследований, его команда отвечает за магнитные датчики одного из четырёх 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 ещё в 2001 году – так что этого запуска NASA он ждал 17 лет. Ученому особенно обидно, что стартовал “Паркер” только тогда, когда ему уже пора на пенсию и он 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 учёным, только когда вернётся 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 неё Нобелевские премии (её 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 учёные!”.

Читайте также на ForumDaily:

NASA представило проекты жилых поселений на Марсе. ФОТО

Персеиды-2018: где и как увидеть самый красивый метеоритный дождь

Как российские специалисты работают в NASA

Американский астронавт NASA усыновил мальчика из Украины

Основатель Amazon готов отвезти туристов в космос уже в 2019 году: сколько стоит билет

Хотите больше важных и интересных новостей о жизни в США и иммиграции в Америку? Подписывайтесь на нашу страницу в Facebook. Выбирайте опцию “Приоритет в показе” –  и читайте нас первыми. И не забудьте подписаться на ForumDaily Woman и на ForumDaily New York – там вас ждет масса интересной и позитивной информации.