Місія NASA вирушила прямо до Сонця. Навіщо – і як це взагалі можливо?

Космічний зонд “Паркер”, запущений 12 серпня з мису Канаверал після перенесення старту на добу, має вперше в історії пролетіти крізь сонячну корону, фактично доторкнувшись до нашої зірки.

Ідея подібної місії обговорювалася від самого початку космічної ери, але здійснити її було неможливо: на підльоті до Сонця будь-який апарат повинен елементарно розплавитися та згоріти.

Лише не так давно технології дозволили оснастити зонд достатньім теплозахистом, що дозволить йому кілька разів впритул підлетіти до розжареної атмосфері зірки, де температура сягає сотень тисяч градусів.

“Ми десятиліттями вивчали Сонце – і нарешті вирушаємо туди, де все відбувається”, – сказав напередодні запуску один з керівників проекту NASA Алекс Янг.

Близький незнайомець

Попри відносну близькість – за космічними мірками, звичайно, – ми не так вже й багато знаємо про нашу зірку.

Наприклад, одна з головних загадок Сонця – чому зовнішня частина атмосфери зірки у сотні разів гарячіша, ніж поверхня зірки. Це можна порівняти з тим, як нам би ставало спекотніше по мірі віддалення від багаття.

Неозброєним оком з Землі ми можемо спостерігати лише незначну частину сонячного випромінювання, тому Сонце видається нам дуже спокійним і незмінним диском.

Насправді ж його в самому прямому сенсі безперервно розривають на частини потужні вибухи, в результаті чого потоки заряджених частинок й електромагнітного випромінювання – так званий сонячний вітер – розлітаються на мільярди кілометрів навколо.

Це відкриття зробив у середині XX століття американський астроном Юджин Паркер. Саме на його честь названо апарат. 91-річний вчений був на місці запуску і попрощався з “Паркером”.

На Землі пориви сонячного вітру викликають північні сяйва, магнітні бурі та інші явища, відомі під загальною назвою “космічна погода”.

Подібні спалахи не тільки впливають на наше самопочуття, а й створюють перешкоди для радіозв’язку, порушують роботу супутників, а іноді призводять до серйозних збоїв в електромережах. У 1989 році, наприклад, буря була настільки потужною, що сонячний вітер на кілька годин повністю знеструмив канадську провінцію Квебек, а північні сяйва можна було спостерігати у Флориді і в Техасі, де зазвичай їх не буває.

“Наш світ постійно омивається сонячною енергією, – пояснює один з керівників проекту з Університету Джонса Хопкінса Нікі Фокс. – Але у нас немає чіткого розуміння, що за механізми несуть до нас сонячний вітер, і саме це ми збираємося з’ясувати”.

Однак є у місії і абсолютно практичний сенс. Вчені сподіваються, що за допомогою цього дослідження вони зможуть краще зрозуміти природу сонячного вітру – і, можливо, навчитися передбачати космічну погоду.

Наприклад, найближчим часом планується відправити перших людей на Марс. Місія триватиме три з половиною роки, і якщо за час польоту на Сонце відбудеться досить інтенсивний спалах, то всі астронавти загинуть. На Землі від космічного випромінювання нас захищає магнітосфера планети, у відкритому ж космосі сховатися від сонячного вітру неможливо – його раптовий порив може знищити електроніку корабля й викликати незворотні мутації в ДНК екіпажу.

У саме пекло

“Паркер” повинен відповісти на кілька запитань – зокрема, чому прискорюється сонячний вітер, і як зарядженим частинкам вдається досягати близькосвітлових швидкостей. Для цього йому потрібно буде максимально наблизитися до Сонця, занурившись у верхні шари атмосфери зірки.

За словами однієї з керівниць місії Ніколін Віаллі, “у нас є можливість засунути термометр у саму корону (Так називають зовнішні шари атмосфери Сонця. – Ред.) і подивитися, як піднімається температура”.

Але як “засунути термометр” у Сонце так, щоб він не розплавився?

Від пекучих променів зонд сховає безпрецедентний термозахист: екран з багатошарового вуглепластику товщиною близько 12 см, а також складна система з семи датчиків, завдання якої – автономно, без сигналу з Землі, контролювати, щоб апарат завжди був повернутий до Сонця потрібною, тобто захищеною, стороною.

Варто “Паркеру” хоча б частково висунутися за захисний екран – і апарат, на створення і запуск якого витрачено 1,5 млрд доларів, ризикує у кращому випадку вийти з ладу, а в гіршому – перетворитися на згусток плазми.

Щоб зрозуміти, як 12-сантиметровий екран може захистити від руйнівної спеки зірки, потрібно пам’ятати про різницю між теплом і температурою. Температура вимірює, наскільки швидко рухаються частинки, а тепло – загальну кількість енергії, яку вони переносять. Частинки можуть рухатися з неймовірною швидкістю (висока температура), але якщо їхня кількість невелика, то і передати багато енергії вони не зможуть. Наприклад, ви можете безболісно ненадовго засунути руку в розігріту духовку – але не в киплячу воду.

У відкритому космосі – в умовах майже повного вакууму – частинок, здатних розігріти апарат, мізерно мало. Верхні шари сонячної корони надзвичайно розріджені, і хоча температура там сягає мільйонів градусів, захисний екран “Паркера” нагріється тільки до 1300-1400 градусів.

При цьому сам апарат буде працювати у досить комфортних умовах близько 30 градусів за Цельсієм, а “хвіст” триметрового зонда, відвернутий від Сонця, й зовсім буде занурений у справжній космічний холод – близько 130 градусів нижче нуля. Задню частину “Паркера” навіть доведеться нагрівати додатково, щоб могла нормально працювати розташована там електроніка.

17 років очікування

Володимир Красносельских – працівник французького Національного центру наукових досліджень й розробник одного з чотирьох встановлених на “Паркері” інструментів під назвою FIELDS. Завдання приладу – вимірювати електричні і магнітні поля навколо апарату.

Крім того, саме його команді належить ідея “вусів таргана” – тонких датчиків, винесених за межі захисного екрану для більш точного вимірювання різниці потенціалів електричного поля. Сам Володимир порівнює їх з клемами автомобільного акумулятора.

Володимир розповідає, що спочатку паралельно з “Паркером” планувалося запустити аналогічний зонд Європейського космічного агентства. Апарати повинні були проводити вимірювання на відстані 10 і 60 радіусів від Сонця, але європейську місію довелося відкласти на 2020 рік.

Роботу над проектом FIELDS Володимир почав ще у 2001 році – так що на цей запуск NASA він чекав 17 років. Вченому особливо прикро, що стартував “Паркер” тільки тоді, коли йому вже час іти на пенсію й він вже не зможе набрати власну команду для аналізу зібраної приладом інформації.

“Запуск для нас не найцікавіше, ми чекаємо перших даних, – говорить Красносельских. – Адже дотепер ніхто нічого подібного не робив. Унікальна не тільки сама місія, а й наш експеримент на ній”.

При цьому зібрані на Сонці дані вимірів апарат зможе передати вченим, тільки коли повернеться до Землі – точніше, наблизиться до неї на мінімальну відстань. А цей “тур” становить 88 днів – ще майже три місяці болісного очікування після запуску.

Водночас поки що ніхто точно не знає, які саме результати принесе місія – і коли їм вдасться знайти практичне застосування.

Володимир Красносельских сумно жартує, що наука, якою він займається, з одного боку, недостатньо фундаментальна, щоб отримувати за неї Нобелівську премію (її не заслужив навіть сам Юджин Паркер, попри всі свої відкриття), а з іншого – недостатньо прикладна, щоб на неї охоче виділяли гроші.

“Нам постійно доводиться переконувати людей в тому, що те, чим ми займаємося, дійсно потрібне, – посміхається Красносельских. – Але давайте дочекаємося чергового інтенсивного спалаху на Сонці – і тоді всі скажуть: яку ж корисну роботу робили ці вчені!”

ВВС Україна


Share on Facebook0Share on Google+0Tweet about this on TwitterEmail this to someoneShare on LinkedIn0Pin on Pinterest0Print this page
Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.