Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

«Паркер» – это вам не Икар

Космический зонд «Паркер» исследует солнечную корону и попытается разгадать механизм ее нагрева.

Представление художника о полете зонда «Паркер» в солнечной короне (источник: NASA).
Тестирование зонда световым облучением (источник: NASA).
Внешний вид зонда «Паркер» (источник: NASA).
Монтаж теплозащитного экрана зонда «Паркер» (источник: NASA).
Солнечная корона во время полного солнечного затмения (источник: NASA).

Запуск первого космического аппарата, миссия которого – достичь внешних слоев Солнца – солнечной короны и изучить её свойства, запланирован на 11 августа.

Зонд «Паркер» не только не должен расплавиться, достигнув своего горячего места назначения, но и должен собирать подробную информацию о физических свойствах солнечной короны на протяжении семи лет – чтобы мы, наконец, смогли разгадать одну из крупнейших загадок современной астрофизики.

Солнечная корона уже 150 лет интригует астрофизиков. До недавнего времени её изучение было ограничено полными солнечными затмениями,  когда она становится видна. В 1869 году во время такого затмения физики обнаружили в излучении короны неожиданную линию в зелёной части спектра. Эта линия не соответствовала ни одному известному на тот момент химическому элементу, и исследователи решили, что они открыли новый химический элемент – корониум.

Несколько десятилетий спустя оказалось, что никакого корониума не существует, а зелёная линия соответствует 13-кратно ионизированному железу. Загвоздка была в том, что для отрыва 13 электронов от атома железа нужно разогреть его до полутора миллионов градусов Цельсия, тогда как температура поверхности Солнца оценивается около 5500°С. С тех пор так называемая проблема нагрева короны – одна из важнейших загадок современной астрофизики.

Корона Солнца состоит из разреженной плазмы – газа, нагретого настолько, что электроны покидают атомные оболочки. Эта разогретая смесь ионов (в данном случае положительно заряженных атомов водорода, гелия и других элементов) и электронов разгоняется до сверхзвуковых скоростей и покидает корону в виде солнечного ветра.

Как именно это происходит – загадка для нас, поскольку вся информация, доступная нам, получена либо из наблюдений за полярными сияниями, которые вызваны тем, что солнечный ветер «врезается» в магнитосферу нашей планеты, либо из данных, собранных космическими телескопами и зондами.

Это, конечно, немало, но спустя 4 дня и 150 миллионов километров многие детали, которые могли бы пролить свет на конкретные механизмы нагрева плазмы, пропадают. А подобраться достаточно близко к Солнцу, собрать подробные данные и отправить их на Землю пока что не удалось ни одному космическому аппарату.

Но сегодняшние технологии готовы бросить вызов солнечному статусу-кво. Инженеры и физики NASA и нескольких американских университетов потратили около 10 лет на разработку аппарата, который сможет выдержать огромные температуры солнечной короны, провести подробные измерения и отправить результаты на Землю.

Зонд «Паркер» (Parker Solar Probe) оснащён тепловым щитом и системой охлаждения, сконструированными по последнему слову техники из композитных материалов на основе углерода. Система автокоррекции позволит зонду самостоятельно подправлять свою ориентацию в пространстве таким образом, чтобы чувствительные инструменты оставались в тени. Предположительно, зонд будет вращаться вокруг Солнца около семи лет, подбираясь всё ближе и ближе к нему, вплоть до расстояния в шесть миллионов километров. Значительную часть своей миссии он проведёт без связи с Землёй.

Инструменты на борту зонда будут изучать структуру электромагнитных полей на поверхности Солнца, заряд, массу, скорость (температуру) и направление движения заряженных частиц плазмы, из которых состоит корона, а так же эволюцию этих характеристик во времени.

Данные, собранные во время этой миссии, помогут физикам определить, какие именно физические процессы приводят к такому сильному нагреву короны. Две лидирующие теории предполагают, что частицы плазмы ускоряются либо электромагнитными полями на поверхности звезды, либо ударными волнами от локальных взрывов. Возможно, в реальности нагрев происходит по обоим сценариям, или существует ещё какой-то механизм.

Зонд «Паркер» отправится прямиком в недоступные ранее человечеству места Солнечной системы, и естественно ожидать от него открытий.

Автор: Аня Грушина

Источник: Наука и жизнь (nkj.ru)

Статьи по теме