Eng

Солнце из космоса

Добрый день, уважаемые читатели блога #КосмосИзДома!

Как гласит известная среди астрономов присказка, в телескоп на Солнце можно посмотреть только два раза: сперва одним глазом, а потом оставшимся. Хотя это своего рода профессиональный анекдот, доля шутки здесь минимальна: действительно можно лишиться зрения, глядя на наше светило в телескоп, так что не пытайтесь повторить это дома! О том, как пронаблюдать Солнце так, чтобы не было мучительно больно, в сегодняшнем блоге расскажет ведущий экскурсовод центра «Космонавтика и авиация» Анастасия Стебалина.



Можно без преувеличения сказать, что мы живем благодаря Солнцу — его тепло позволяет воде на нашей планете быть в жидком состоянии, что важно для формирования и сохранения жизни, и согревает все живое. Однако все не так безобидно, как кажется на первый взгляд. Свирепая энергия Солнца может быть и губительной — потоки заряженных частиц, на огромной скорости бомбардирующих все на своем пути, излучения в различных диапазонах и выбросы высокотемпературной плазмы не очень-то полезны. Поэтому изучать нашу звезду важно не только для фундаментальной науки. К примеру, слежение за солнечной активностью помогает предсказать магнитные бури, которые способны нарушать работу находящихся на околоземной орбите спутников, а иногда даже наземной техники, и могут влиять на самочувствие людей. Взаимодействия солнечных выбросов с нашей планетой называют космической погодой, и космические аппараты могут помочь предсказать ее — почти как в случае с обычной погодой.

Электромагнитный спектр. Слева направо: гамма-излучение, рентгеновское излучение, ультрафиолетовые лучи, видимый диапазон, инфракрасное излучение, микроволновое излучение, радиоволны. Доступный для наблюдения человеческим глазом видимый диапазон очень узок

Наблюдать Солнце человеческим глазом не только опасно, но и неэффективно. Видимый свет — лишь крайне узкая полоска весьма обширного электромагнитного спектра, так что телескопы приходится оборудовать специальными приборами, способными уловить инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское и прочие виды излучения. Еще при изучении Солнца возникает характерная для практически всех астрономических наблюдений проблема — помехи, создаваемые земной атмосферой. Она прозрачна только в радиодиапазоне, любое другое излучение искажается, поэтому для большей точности получаемых результатов телескоп хорошо бы выводить за ее пределы.

Давайте познакомимся с некоторыми из наиболее значимых космических аппаратов для изучения Солнца.


Космический аппарат SOHO на фоне Солнца. Представление художника

Запущенный 2 декабря 1995 года аппарат SOHO (SOlar and Heliospheric Observatory, обсерватория для изучения Солнца и гелиосферы) работает по сей день и находится в точке Лагранжа L1 системы Солнце — Земля. Это одна из нескольких точек, при нахождении в которых тело пренебрежимо малой массы по сравнению с массами Земли и Солнца (что верно для космического аппарата) остается неподвижным относительно них. L1 расположена в 1,5 млн км от нашей планеты и идеальна для наших целей, так как при таком расположении обсерватория всегда сможет «видеть» звезду, здесь ни Земля, ни Луна не могут ей помешать. SOHO — совместный проект NASA и Европейского космического агентства.


Расположение точек Лагранжа в системе Земля — Солнце

26 октября 2006 года были запущены два космических аппарата, составляющие единый проект STEREO (Solar and TErrestrial RElations Observatory, обсерватория для изучения солнечно-земных связей). Само название говорит нам об очень важном моменте: конечно, для науки можно исследовать Солнце без привязки к чему-либо, но для практических целей необходимо узнавать и понимать, какие именно эффекты в земных магнитосфере и атмосфере вызываются происходящими на Солнце процессами. Солнечно-земными связями занимаются как космические обсерватории для изучения звезды, так и спутники на околоземной орбите, цель которых — как раз исследование происходящего на нашей планете в привязке к активности Солнца.


Орбиты аппаратов проекта STEREO: STEREO «A» (Ahead, «впереди») и STEREO «B» (Behind, «позади»). Масштаб размеров Солнца, Земли и космических аппаратов не сохранен

Оба аппарата проекта STEREO были выведены на гелиоцентрические орбиты, близкие к орбите Земли, причем один из них шел немного впереди нашей планеты, «обгонял» ее, а другой, наоборот, «отставал», и оба наблюдали Солнце. За счет этого обсерватория оправдывает свое название: одновременно получая данные с двух аппаратов, находящихся в разных точках, можно построить стереокартинку. Этот проект NASA уже закрыт — миссия завершилась в 2018 году.


Зонд Parker вблизи Солнца. Представление художника

12 августа 2018 года полетел аппарат NASA Parker Solar Probe. Солнечный зонд назван в честь астрофизика Юджина Паркера, который в пятидесятые годы прошлого века занимался прорывными исследованиями в области физики Солнца. Беспрецедентная миссия аппарата — подойти к звезде так близко, как никто еще не решался. Планируется, что при максимальном сближении Parker подойдет к солнечной фотосфере («поверхности» звезды) всего на 6,2 млн километров — это чуть меньше 9 радиусов Солнца. Чтобы не повторить судьбу Икара, слишком сильно приблизившегося к Солнцу, аппарат оснащен специальной системой охлаждения и теплозащитной «броней» толщиной почти 12 сантиметров, которая способна выдержать внешнюю температуру до 1377 градусов Цельсия (2500 градусов по Фаренгейту). Температура фотосферы Солнца составляет около 6000 градусов, и даже на расстоянии более 6 млн километров от нее можно поджариться будь здоров. Поступить как в известном анекдоте, который гласит, что на Солнце надо отправляться ночью, чтобы было не жарко, не получится, так что приходится предпринимать специальные защитные меры.


Траектория пройденного Parker Solar Probe пути (зеленая линия) и предстоящих пролетов (красная линия). Точкой отмечено положение зонда на 29 сентября 2021 года. Белым показаны орбиты Земли, Венеры и Меркурия

Пока что Parker «нарезает круги» вокруг Солнца, потихонечку подходя к звезде все ближе. По дороге он несколько раз пролетит рядом с Венерой. Уже было совершено пять таких пролетов, и многие имеющиеся на сегодняшний день данные этого аппарата касаются в том числе Венеры — почему бы не изучить заодно и ее, раз нам все равно по пути. Вся миссия солнечного зонда на сегодняшний день завершена наполовину. Первый близкий пролет возле Солнца намечен на 19 декабря 2024 года — тогда и начнется основная работа, ради которой его запускали. Если все пойдет гладко, зонд еще несколько раз сблизится со звездой, и в декабре 2025-го миссия завершится.


Solar Orbiter на фоне Солнца. Представление художника

Solar Orbiter — самый «свежий» космический аппарат из нашего списка. Он был разработан в Европейском космическом агентстве при участии NASA. Запуск состоялся 10 февраля 2020 года, миссия рассчитана на семь лет. Особенность аппарата — большое наклонение гелиоцентрической орбиты, на которую он должен в итоге выйти. Это позволит наблюдать приполярные области Солнца. Перигелий его орбиты, то есть точка максимального сближения с Солнцем, будет расположен ближе к звезде, чем орбита Меркурия, на расстоянии около 60 радиусов Солнца от него. Конечно, это далеко не так близко, как расстояние, на которое к звезде подойдет Parker, однако данные с обоих аппаратов можно будет использовать совместно. Скоординированные наблюдения двух различных обсерваторий позволят расширить возможности исследователей.

Существовали и отечественные космические аппараты для изучения Солнца и солнечно-земных связей. Серия КОРОНАС — международный проект, в котором помимо России принимали участие Болгария, Германия, Польша, Украина, Чехия и Словакия. Научные исследования по проекту проводились в Институте земного магнетизмаионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова Российской академии наук (ИЗМИРАН), а аппараты серии запускались с российского космодрома Плесецк в Архангельской области.


Космический аппарат «Коронас-Фотон»

КОРОНАС-И — первый аппарат этой серии — был запущен 2 марта 1994 года и проработал чуть больше семи лет, до 4 марта 2001 года. Его «последователь» КОРОНАС-Ф отправился в полет 3 июля 2001 года и работал до 6 декабря 2005 года, а вот третий и последний спутник серии под названием «Коронас-Фотон» проработал всего 278 дней: с 26 февраля по 30 ноября 2009 года. Все аппараты выводились на полярную околоземную орбиту.


Макет спутника серии «Прогноз» в центре «Космонавтика и авиация»

Солнечно-земными связями занимались и советские космические аппараты, к примеру спутники серии «Прогноз», первый из которых запустили в 1972 году. «Прогнозы» работали на околоземной орбите. Перед этими аппаратами стоял широкий спектр задач, в том числе изучение дальнего космоса, и орбиты были выбраны таким образом, что при максимальном сближении с Землей расстояние до планеты составляло 500–900 км, а при максимальном удалении — аж 200 000 км. Именно эта серия положила начало систематическим исследованиям солнечно-земных связей средствами космических аппаратов.

Конечно, абсолютно все космические аппараты для изучения Солнца мы здесь не перечислим, но отдельно хотелось бы упомянуть важный именно для нас спутник под названием «ВДНХ-80». Запущенный в 2019 году небольшой аппарат поздравил Выставку достижений народного хозяйства с восьмидесятилетним юбилеем с орбиты, а теперь он занимается прогнозированием космической погоды. В центре «Космонавтика и авиация» можно найти полноразмерный макет этого спутника и данные, касающиеся состояния Солнца, которые он передает на Землю.


Экран с данными спутника «ВДНХ-80» в экспозиции центра «Космонавтика и авиация»

Чтобы глубже погрузиться в тему, приходите на экскурсии в центр «Космонавтика и авиация». Не дайте названию тематической экскурсии «Планеты Солнечной системы» себя обмануть — на ней вы сможете многое узнать о различных объектах Солнечной системы, в том числе о нашей главной и единственной звезде. Подробнее о самых разнообразных космических аппаратах, в том числе о спутниках серии «Прогноз», мы рассказываем на тематической экскурсии «Спутники. Земля из космоса».

Ждем вас в центре «Космонавтика и авиация» в любой день (кроме понедельника) и абсолютно при любой погоде! 


Партнеры