Впервые космический зонд вошел в атмосферу Солнца
Всего несколько недель назад сообщалось, что самый быстрый космический аппарат человечества, солнечный зонд НАСА Parker Solar Probe, установил два новых рекорда — по скорости и по близости к нашей звезде, победив самого себя в собственной игре. И на этом его подвиги не закончились... На пресс-конференции, состоявшейся во вторник на осенней встрече Американского геофизического союза (AGU), проект объявил о еще более захватывающем событии для исследователей: 28 апреля 2021 года зонд вошел в солнечную корону, став первым объектом созданным человеком, побывавшим в этой области.
Если бы вы были на борту зонда в это время, ваша жизнь была бы настолько коротка, что вы, вероятно, даже не успели бы ничего заметить... Действительно, подойдя так близко к Солнцу (на несколько часов), маленький космический аппарат НАСА столкнулся с враждебной средой с экстремальными температурами, превышающими миллион градусов Цельсия.
Согласно предыдущим исследованиям, этот интенсивный нагрев солнечной короны является результатом волн Альвена, типа электромагнитных волн, излучаемых Солнцем. Именно на этом пределе ученые называют "точкой Альвена" - точкой, в которой солнечный ветер превышает критическую скорость и может вырваться из короны и магнитного поля звезды. До 28 апреля исследователи заметили, что трижды зонд буквально пролетал мимо этой точки перед входом в атмосферу.
Что касается определения короны Солнца в целом, то это самый внешний слой атмосферы Солнца, простирающийся примерно на десять миллионов километров над его поверхностью (известной как фотосфера). Она состоит в основном из газа, не говоря уже о сильных магнитных полях, которые связывают плазму и не дают турбулентному солнечному ветру вырваться наружу. Фактически, по мнению ученых проекта, эта плазма представляет собой настоящую лабораторию, которая может рассказать нам о процессах, происходящих почти в каждом астрономическом объекте космоса.
Однако в настоящее время мы не знаем, что произошло во время этого подхода. Полноценная связь возможна только тогда, когда зонд находится достаточно далеко от Солнца, чтобы его антенна могла быть направлена на Землю. Передача данных запланирована на конец декабря.
Подробности этого достижения, ставшего возможным благодаря крупному научному сотрудничеству, были опубликованы в журнале Physical Review Letters. Исследователи смогли подтвердить вхождение зонда Parker (PSP) в корону Солнца, проанализировав данные, собранные с помощью Solar Probe Cup, сверхпрочного металлического датчика, разработанной Центром астрофизики, Гарварда и Смитсоновского института (CfA), который измеряет некоторые свойства частиц из атмосферы Солнца.
По словам астрофизика Энтони Кейса из CfA, главного научного сотрудника прибора Solar Probe Cup, сам прибор является невероятным достижением инженерной мысли. Эти слова ни в коем случае не являются преувеличением, и чтобы понять это, нужно знать, что в отличие от почти всего остального на зонде, датчик не защищена тепловым экраном. Прибор не имеет защиты, поэтому он способен выдерживать экстремальные температуры — местами более 1000 °C - и при этом производить точные измерения. Чтобы предотвратить повреждения, этот прибор и остальные части космического корабля изготовлены из материалов с высокой температурой плавления, таких как вольфрам, ниобий, молибден и сапфир.
"Цель всей этой миссии — узнать, как работает Солнце. Мы можем сделать это, войдя в солнечную атмосферу", — объясняет в своем заявлении Майкл Стивенс, астрофизик из CfA, который участвует в мониторинге и анализе данных, полученных с помощью Solar Probe Cup. "Единственный способ сделать это — пересечь космическим аппаратом внешнюю границу, которую ученые называют точкой Альвена. Поэтому фундаментальная часть этой миссии заключается в том, чтобы иметь возможность измерить, пересекли ли мы эту критическую точку или нет".
"Если вы посмотрите на фотографии Солнца крупным планом, то иногда увидите эти яркие петли или волоски, которые как бы отрываются от Солнца, но затем снова соединяются", — говорит Стивенс. "Это область, в которую мы влетели — область, где плазма, атмосфера и ветер имеют магнитные связи и взаимодействуют с Солнцем".
"Мы не знаем, почему внешняя атмосфера Солнца намного горячее, чем само Солнце", — добавляет Стивенс. "Солнце имеет температуру 5500 градусов Цельсия, но ее атмосфера имеет температуру около 2 миллионов градусов. [...] Мы знаем, что энергия возникает в результате перемешивания магнитных полей на поверхности Солнца, но мы не знаем, как атмосфера поглощает эту энергию".
Так много загадок о нашей звезде, которые зонд "Паркер" должен помочь раскрыть в ближайшие годы. Тем более что некоторые из изучаемых явлений, такие как вспышки и высокоскоростные солнечные ветры, могут оказать прямое воздействие на нашу планету, нарушив работу энергосистем и коммуникаций. PSP поможет нам лучше понять все эти явления, собирая ценные данные, которые ученые смогут проанализировать. "Успех зонда Паркер — это больше, чем технологическая инновация. Существует множество загадок о ближайшей к Земле звезде, которые, как надеются ученые, зонд поможет разгадать", — говорится в заявлении.
А как насчет характеристик солнечной атмосферы, зафиксированных зондом? Как говорится в исследовательской работе, время, проведенное PSP ниже точки Альвена, было слишком коротким, чтобы полностью охарактеризовать магнитную атмосферу и исследовать внутреннюю область. По словам исследователей, для такой полной характеристики потребуется несколько дополнительных записей с различными магнитными конфигурациями и солнечными условиями.