Как близко мы подлетели к Солнцу и зачем это нужно

Солнце — это не просто желтый диск на небе, дарующий жизнь. Это гигантский, постоянно меняющийся термоядерный реактор, чья активность напрямую влияет на нашу планету. Изучение нашего светила — это не просто академический интерес, это вопрос нашей технологической безопасности и будущего.

Зачем нам нужно исследовать Солнце?

Жизнь на Земле полностью зависит от Солнца, но его переменчивый характер может быть и разрушительным. Солнечная активность, такая как вспышки и корональные выбросы массы (КВМ), порождает так называемую космическую погоду. Мощные потоки заряженных частиц и магнитные поля, достигая Земли, способны вызывать геомагнитные бури. Эти бури могут вывести из строя спутники связи и навигации, нарушить работу энергосистем и даже представлять опасность для астронавтов. Чтобы научиться точно прогнозировать эти явления и защищать нашу цивилизацию, нам необходимо понять, как именно Солнце генерирует эти потоки энергии и частиц.

Преодолевая огненный барьер: эволюция солнечных миссий

Долгое время подлететь к Солнцу казалось невозможным. Первые аппараты, такие как немецко-американские зонды «Гелиос» (запущенные в 70-х годах), уже установили рекорды, приблизившись к звезде на расстояние около 43 миллионов километров. Однако настоящий прорыв произошел с запуском в 2018 году аппарата Parker Solar Probe (PSP) от NASA.

Parker Solar Probe: невероятное сближение

Миссия PSP была названа в честь Юджина Паркера, астрофизика, который в 1958 году предсказал существование солнечного ветра. Цель зонда — буквально «коснуться» Солнца, впервые в истории войдя в его внешнюю атмосферу — корону.

Фотография космического аппарата Parker Solar Probe в чистой комнате Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса (APL) во время сборки. На снимке аппарат показан без своего главного защитного элемента — теплового щита (TPS), что позволяет увидеть его сложную конструкцию, научные приборы и солнечные батареи. Источник: NASA / Johns Hopkins APL (Applied Physics Laboratory).

На снимке видно, как команда инженеров и ученых осматривает зонд. Аппарат обернут в многослойную изоляцию (MLI), а его массивная теплозащитная система (TPS) — щит, который будет обращен к Солнцу, — находится справа. Источник: NASA / Johns Hopkins APL (Applied Physics Laboratory).

Рекордная близость

Parker Solar Probe уже многократно устанавливал рекорды. Самое близкое расстояние, на которое он подлетал к поверхности Солнца, составляет всего 6,1 миллиона километров. Это примерно в семь раз ближе, чем орбита Меркурия, и в 25 раз ближе, чем Земля. На этом расстоянии зонд также стал самым быстрым объектом, когда-либо созданным человеком, разгоняясь до скорости около 700 тысяч километров в час.

Анимация показывает сложную траекторию полета космического аппарата Parker Solar Probe вокруг Солнца. Видно, как зонд использует гравитационные маневры у Венеры (обозначены как Venus Flyby) для постепенного уменьшения своей орбиты и приближения к Солнцу. Каждый пролет уменьшает перигелий (ближайшую к Солнцу точку), позволяя аппарату все глубже проникать в солнечную корону. Источник: NASA / Johns Hopkins APL (Applied Physics Laboratory).

Термозащита: щит от ада

Как аппарат выдерживает температуру, которая на таком расстоянии может достигать тысяч градусов Цельсия? Секрет кроется в его Теплозащитной Системе (TPS). Это углеродно-композитный щит толщиной 11,5 сантиметра.

• Материал: щит состоит из двух слоев углеродного волокна, между которыми находится легкий пенопласт.

• Принцип работы: внешняя сторона щита, обращенная к Солнцу, нагревается до 1400 градусов Цельсия. Однако благодаря толщине и специальному покрытию, внутренняя сторона щита, где расположены все приборы и электроника, остается при комфортной комнатной температуре — около 30 градусов Цельсия.

• Автономность: зонд оснащен датчиками, которые в случае необходимости автоматически корректируют его положение, чтобы щит всегда был направлен строго на Солнце, защищая чувствительное оборудование.

Новые открытия

Parker Solar Probe уже совершил революционные открытия, которые меняют наше представление о Солнце:

1. Пересечение критической поверхности Альфвена: впервые в истории зонд прошел через эту границу, где солнечный ветер становится сверхзвуковым (сверх-альфвеновским) и окончательно отрывается от Солнца.

Художественная визуализация, демонстрирующая момент, когда Parker Solar Probe впервые пересек критическую поверхность Альфвена (Alfvén Critical Surface). Эта граница отделяет область, где плазма Солнца движется вместе с магнитным полем, от области, где солнечный ветер становится сверхзвуковым и окончательно отрывается от звезды. Зонд показан внутри солнечной короны, которая изображена в виде турбулентной, светящейся атмосферы. Источник: NASA Scientific Visualization Studio (SVS).

2. Магнитные «перегибы» (Switchbacks): PSP обнаружил странные S-образные изгибы в линиях магнитного поля Солнца. Эти «перегибы» могут быть ключом к пониманию того, как солнечный ветер ускоряется до невероятных скоростей.

Инфографика NASA, объясняющая происхождение магнитных «перегибов» (Switchbacks) в солнечном ветре, которые были обнаружены зондом Parker Solar Probe. Эти S-образные изгибы в линиях магнитного поля Солнца являются ключевым открытием миссии и могут объяснить, почему солнечная корона намного горячее, чем поверхность Солнца. На схеме показаны этапы формирования этих структур. Источник: NASA.

3. Загадка нагрева короны: данные PSP помогают ученым разгадать давнюю загадку: почему внешняя атмосфера Солнца (корона) в сотни раз горячее, чем его видимая поверхность (фотосфера).

Будущее исследований Солнца

Миссия Parker Solar Probe продлится до конца 2025 года, в течение которого он совершит еще несколько сближений, постепенно приближаясь к своей финальной орбите. Даже после завершения основной миссии, аппарат останется на орбите, продолжая передавать данные.

Кроме PSP, в исследовании Солнца участвует европейско-американский зонд Solar Orbiter. Он не подлетает так близко, как PSP, но его уникальность в другом: он изучает Солнце с более высоких широт, что позволяет впервые увидеть полярные области звезды.

В будущем планируются новые миссии, направленные на изучение Солнца и космической погоды, но пока Parker Solar Probe остается нашим самым смелым посланником в огненном сердце Солнечной системы. Его работа уже сейчас дает нам бесценные знания, которые помогут защитить нашу планету от космических угроз.

Примечание: Статья написана на основе общедоступных данных NASA и ESA о миссиях Parker Solar Probe и Solar Orbiter. Все факты и цифры являются актуальными на момент создания материала.

Если она вам понравилась, подписывайтесь на канал!