Ранним августовским утро небо вокруг Мыса Канаверал будет освещено запуском Солнечного зонда Паркер. Не раньше, чем 6 августа 2018 года ракета Delta IV Heavy, принадлежащая компании ULA, доставит в космос спутник размеров с автомобиль, который изучит Солнце ближе, чем любой другой объект, когда либо сделанный человеком.
"Мы изучали Солнце десятки лет, и теперь мы наконец-то готовы сделать большой шаг вперёд," - Алекс Янг, НАСА.
Наше Солнце намного более сложное, чем оно кажется нашему глазу. Человеческому глазу оно представляется стабильным, постоянным диском, хотя в реальности эта звезда динамически и магнетически активна.
Атмосфера Солнца постоянно отправляет намагниченные частицы, обволакивающие нашу солнечную систему далеко за пределы орбиты Плутона и оказывая огромное влияние на всё на своём пути. Всплески магнитной энергии могут сопровождаться излучением частиц, которые, проходя сквозь космическое пространство, могут искажать радио и другие коммуникационные сигналы вблизи Земли. Влияние солнечной активности на Землю и другие планеты называется космической погодой, и ключ к открытиям её особенностей лежит в открытиях особенностей поведения самого Солнца.
"Солнечная энергия постоянно пронизывает наш мир", - говорит Ники Фокс, сотрудник Университета Джона Хопкинса. "И несмотря на то, что человеческий глаз их не видит, мы можем заметить их влияния на полюса на примере северного сияния, что безумно красиво, но также показывает нам огромное количество энергии и частиц, находящихся в нашей атмосфере. У нас нет чёткого понимания механизмов, движущих этот ветер в нашу сторону, как это мы и будем пытаться выяснить."
И тут как раз в игру вступает солнечный зонд Паркер. Космический аппарат имеет на борту аппаратуру, которая позволит изучит Солнце как с большого расстояния, так и в непосредственной близости. Совмещая результаты исследований, учёные надеются найти ответ на три главных вопроса о нашец звезде.
Одним из этих вопросов является "разгон" солнечного ветра до сверхзвуковой скорости. Имеющиеся данные показывают, что происходит это в районе Солнечной короны, сквозь которую как раз и будет пролетать Паркер, попутно собирая данные.
Во-вторых, учёные выяснить причины высокой температуры в короне Солнца. На видимой поверхности Солнца температура достигает 5 778 К, но, по непонятным на данный момент причинам, температура в короне составляет примерно 1 500 000 К. Это противоречит здравому смыслу, так как энергия Солнца исходит от его ядра.
"Это как если бы вы постепенно отходите от костра, а температура при этом стремительно повышается", - объясняет Фокс.
И, наконец, аппаратура солнечного зонда Паркер должна распознать механизмы разгона энергетических частиц Солнца, которые разгоняются до скорости, почти достигающей половины скорости света. Данные частицы могут вмешиваться в работу электроники спутников, особенно за пределами магнитного поля Земли.
Для ответов на эти вопросы Паркер будет пользоваться несколькими комплексами аппаратуры.
Комплекс FIELDS, разработанный калифорнийским университетом, замеряет электрические и магнитные поля вокруг спутника. FIELDS распознает волны во внутренней гелиосфере в высоком временном разрешении, чтобы понять, как поля связаны с волнами и перезамыканиями магнитных линий, вследствие которых магнитные поля быстро перестраиваются.
Комплекс WISPR является единственным визуализирующим инструментов на борту. WISPR фотографирует корональные выбросы масс и вспышки на Солнце, чтобы помочь досконально понять процессы, происходящие в корональной структуре. WISPR разработан Военно-морской Исследователькой Лабораторией в Вашингтоне.
Еще один инструмент, SWEAP, будет собирать информацию о различных частицах солнечного ветра - електронах, протонах и ионах гелия, и определять их физические свойства, такие как скорость, плотность и температуру.
Последний комплекс - ISOIS - изучает частицы различных видов энергии. Изучая электроны, протоны и ионы, ISOIS даст понимание жизненных циклов этих частиц - откуда они берутся, как разгоняются и как проходят через межпланетные расстояния от Солнца.
Солнечный зонд Паркер разрабатывался около шестидесяти лет. На рассвете космической эпохи человечеству было представлено влияние Солнца на всё пространство Солнечной системы. В 1958 физик Юджин Паркер (Eugene Parker) опубликовал научную работу с теорией о существовании солнечного ветра. Миссия названа именно в его честь и является первой миссией НАСА, названной именем конкретного человека.
Только спустя несколько десятков лет технологии продвинулись достаточно далеко, чтобы воплотить в реальность прокет Солнечного зонда Паркера. Ключом к успешному запуску стали три важных нововведения: передовой тепловой щит, система охлаждения солнечных батарей и продвинутая система предупреждения отказов.
"Тепловая защита (тепловой щит) является одним из самых важных аспектов удачного выполнения миссии", - говорит менеджер проекта Энди Драйсмэн (Andy Driesman). "Он дает аппарату возвожность функционировать при комнатной температуре."
Другими инновациями является система охлаждения солнечных батарей и система предупреждения отказов на борту аппарата. Система охлаждения солнечных батарей позволяет солнечным батареям вырабатывать энергию под интенсивным воздействием Солнца, а система предупреждения отказов защищает космический аппарат во время периодов, когда он не в состоянии поддерживать связь с Землей.
Используя информацию с семи солнечных датчиков, установленных по углам теневых участков теплового щита, система предупреждения отказов спутника корректирует курс и направление аппарата, если оно сбилось, а также проверяет работоспособность и температуру научной аппаратуры.
Тепловой щит Солнечного зонда Паркера состоит из композитного материала на основе углеродного волокна, окруженного углеродной пеной слоем примерно в 12 см. Несмотря на то, что диаметра щита составляет почти 2,5 м, весит он всего 72 кг.
Сам по себе спутник по размеру не превосходит компактный автомобиль, на рабочую орбиту он будет выведен одной из самых мощных ракет в мире - Delta IV Heavy, так как для вывода на околосолнечную орбиту требуется огромное количество энергии. "Для достижения Солнца требуется в 55 раз больше энергии, чем для достижения орбиты Марса и в 2 раза больше, чем для подлёта к Плутону", - сообщает Янпин Гуо (Yanping Guo), который составлял траекторию полёта аппарата. "В летнее время Земля и другие планеты в нашей Солнечной системе выстраиваются максимально выгодно для достижения аппаратом Солнца."
Солнечный зонд Паркера - это часть программы НАСА под название "Жизнь со звездой", в задачи которой входит изучение прямого влияния Солнца на жизнь на Земле.
