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

Давайте вместе противостоять кризису и поддерживать друг друга

Никто в мире не ожидал пандемии коронавируса, но она пришла, нарушив привычный ритм жизни и работы миллиардов людей, вызвав панику и неуверенность в завтрашнем дне.

ForumDaily также столкнулся с финансовыми трудностями из-за потери части рекламодателей на фоне экономического спада и карантина. Но мы не сокращаем количество материалов и режим работы, поскольку хотим, чтобы наши читатели своевременно получали актуальную и проверенную информацию в это непростое время. Кроме того, мы поддерживаем локальные малые бизнесы в США, которые страдают сильнее всего.

Но ForumDaily — это тоже малый бизнес. Несмотря на потерю части доходов, мы изо всех сил стараемся, чтобы вы были информированы и вооружены всеми необходимыми знаниями для противодействия пандемии и решения других важных вопросов во время карантина.

Для поддержания такого ритма работы нам нужна ваша помощь. Мы будем благодарны за любую сумму, которую вы готовы выделить на поддержку нашей команды.

Давайте противостоять кризису вместе!

Безопасность взносов гарантируется использованием надежно защищенной системы Stripe.

Всегда ваш, ForumDaily!

Processing ...

Поддержать ForumDaily 

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.