Китай и Европа запустили в космос аппарат SMILE, который будет изучать магнитный щит Земли. Его обзор и видео запуска.

В космос запущен аппарат Solar Wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer (SMILE, русс. «Исследователь связей между солнечным ветром, магнитосферой и ионосферой», в некоторых русскоязычных источниках — СМАЙЛ) являющийся совместным проектом Европейского космического агентства (ESA) и Китайской академии наук (CAS). Он предназначен для изучения магнитосферы Земли и сможет провести ряд уникальных наблюдений.

В этой статье рассказано о запуске SMILE, его задачах, орбите, конструкции и научных инструментах.

SMILE проводит изучение магнитосферы Земли, иллюстрация. Credit: ESA/CAS.

Запуск

Запуск SMILE был осуществлён 19 мая 2026 года в 06:52 по московскому времени со стартового комплекса ELV космодрома Куру во французской Гвиане при помощи ракеты-носителя (РН) Vega-C. Аппарат отделился от верхней ступени через 57 минут после старта, ещё через несколько минут он раскрыл солнечные батареи. SMILE выведен на близкую к круговой низкую околоземную орбиту с высотой около 700 км, однако аппарат не будет на ней работать, но об этом позже.

Для ракеты Vega-C это первый запуск в 2026 году, седьмой запуск в истории её эксплуатации и шестой успешный, для Европейского Союза это третий запуск в текущем году.

Vega-C — одноразовая РН лёгкого класса, разработана и производится итальянской компанией Avio в кооперации с большим числом других европейских компаний. Это дальнейшее развитие ракеты Vega. Vega-C — четырёхступенчатая РН, первые три ступени — твердотопливные, на четвёртой установлен один жидкостный ракетный двигатель РД-843, который использует гептил и тетраоксид азота. РД-843 поставляются украинским предприятием «Южмаш», но в будущем их планируют заменить на метановые MR10 (РН Vega-E).

Установка створок головного обтекателя РН Vega-C, аппарат SMILE установлен на адаптер полезной нагрузки. Credit: ESA.

Головной обтекатель РН Vega-C с аппаратом SMILE во время транспортировки. Credit: ESA.

Головной обтекатель с аппаратом SMILE во время установки на РН Vega-C. Credit: ESA.

РН Vega-C с аппаратом SMILE перед стартом. Credit: ESA.

РН Vega-C с аппаратом SMILE перед стартом. Credit: ESA.

РН Vega-C с аппаратом SMILE перед стартом. Credit: ESA.

РН Vega-C с аппаратом SMILE во время старта. Credit: ESA.

Орбита

SMILE будет двигаться по вытянутой орбите вокруг Земли, её перигей (ближайшая к нашей планете точка орбиты) составит 5 тыс. км, а апогей (самая дальняя точка) — 121 тыс. км (19 радиусов Земли или треть расстояния до Луны). Наклонение орбиты составит 73°, период обращения вокруг Земли — 51 ч. При этом апогей будет находиться над Северным полушарием. Такая орбита позволит проводить научные наблюдения более 40 часов, охватывать и изучать различные области магнитосферы. Этому поможет большой угол обзора одного из телескопов на борту SMILE.

Рабочая орбита SMILE. Иллюстрация не в масштабе. Credit: ESA.

Как уже говорилось ранее, SMILE не сразу был запущен на рабочую орбиту. Он будет выходить на неё в течение месяца.

Выход на рабочую орбиту. Credit: Jing Li at al.

Не первый проект Европы и Китая

SMILE — не первый совместный космический проект европейских и китайских специалистов. Европейские научные приборы устанавливались на китайские исследовательские аппараты, в том числе и лунные (серии «Чанъэ»). В январе 2024 года был запущен рентгеновский телескоп Einstein, а в июне того же года в космос был запущен франко-китайский гамма-телескоп SVOM. Первый интересен тем, что использует в своей конструкции телескоп, построенный по схеме «глаз омара» (или «глаз лобстера»). Схожий есть и на SMILE. Также можно вспомнить миссию Double Star, которая состояла из двух аппаратов, запущенных в 2003 и 2004 годах. Они тоже предназначались для исследования магнитосферы Земли.

Научные цели SMILE

Магнитосфера Земли действует как барьер, отклоняя потоки заряженных частиц солнечного ветра и космического излучения. Это предотвращает разрушение атмосферы и защищает жизнь на планете, за что магнитосферу часто называют магнитным щитом Земли. Поэтому о ней нужно знать как можно больше. «Увидеть» магнитосферу в привычном понимании нельзя, но можно измерять её свойства и детектировать излучение от заряженных частиц в ней.

Научные цели миссии SMILE сосредоточены на изучении глобального взаимодействия между солнечным ветром и магнитосферой Земли. Задачи миссии Smile:

• картографирование магнитосферы (съёмка в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах спектра границ взаимодействия солнечного ветра с магнитным щитом Земли);
• изучение полярных каспов (воронкообразных областей над полюсами);
• отслеживание связи изменений на границе магнитосферы с интенсивностью и формой полярных сияний;
• прогноз космической погоды за счёт исследования циклов развития геомагнитных бурь для защиты наземной и орбитальной инфраструктуры.

Орбита и большой угол обзора одного из телескопов SMILE выделяют его среди остальных аппаратов, изучающих магнитосферу.

Планируется, что SMILE проработает в космосе не менее трёх лет.

Конструкция SMILE

Масса SMILE составляет 2250 кг, из которых почти 1550 кг приходится на топливо. Размеры космического аппарата составляют 2,8×2,8×3,5 м в сложенном состоянии для запуска и 4,8×9,8×3,5 м в развёрнутом виде.

SMILE во время тестирования. Credit: ESA/M. Roos.

SMILE покрыт экранно-вакуумной теплоизоляцией (ЭВТИ), которой покрываются почти все современные космические аппараты и которая необходима для регуляции их температуры. Это многослойная оболочка из тонкой плёнки с металлическим напылением.

SMILE во время сборки, ЭВТИ пока имеется только на баках. Credit: ESA/B. Vanoutryve.

SMILE состоит из двух модулей:

• платформы (PF), созданной китайцами;
• европейского модуля полезной нагрузки (PLM).

SMILE. Credit: Jing Li at al.

Платформа состоит из двух модулей: двигательного (PM) и сервисного (SVM).

Двигательный модуль содержит маршевый двигатель с тягой 490 Н, который работает на гидразине и тетраоксиде азота, а также топливные баки. Также на нём установлены анализаторы ионов LIA, но об этом позже.

Сервисный модуль содержит солнечные батареи и аккумуляторы, систему ориентации в пространстве, систему связи для передачи телеметрии.

Энергию SMILE получает от двух развёртываемых солнечных батарей с площадью 5,8 кв. м, которые могут обеспечить около 850 Вт мощности. Энергия накапливается в литий-ионных аккумуляторах ёмкостью 60 А·ч.

Одна из солнечных батарей во время тестирования, вторая свёрнута. Credit: ESA/M. Roos.

Система ориентации в пространстве трёхосная, состоит из 4 гиродинов, 12 маневровых двигателей с тягой по 10 Н, волоконно-оптических гироскопов, звёздных и солнечных датчиков, приёмников GPS.

Телеметрия передается в S-диапазоне (2 — 4 ГГц) со скоростью до 16 Кбит/с.

Модуль полезной нагрузки содержит систему связи для отправки научных данных. Они передаются в X-диапазоне (7 — 10,7 ГГц) со скоростью до 64 Мбит/с. За один оборот вокруг Земли SMILE будет собирать и передавать до 38,5 Гб научной информации. Модуль полезной нагрузки содержит научные приборы с суммарной массой 95 кг.

Научные инструменты

Телескоп Soft X-ray Imager (SXI) — широкоугольный телескоп, построенный по схеме «глаз омара». Глаза омаров состоят из параллельных элементов практически идеальной квадратной формы, расположенных на сфере, которые отражают свет к сферическому центру. SXI использует похожий принцип, только для рентгеновского излучения. Он оснащён двумя большими рентгеновскими детекторами на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС), охватывающими поле зрения в 15,5° × 26,5° и энергетический диапазон от 0,2 кэВ до 2,5 кэВ. SXI разработан, построен и откалиброван в Великобритании. Ведущую роль в разработке телескопа играл Университет Лестера, ПЗС-матрицы созданы на заводе компании Teledyne e2v совместно с Открытым университетом.

Телескоп SXI во время сборки. Credit: ESA/M. Roos.

Телескоп SXI. Credit: S. F. Sembay et al.

«Глаз омара» в телескопе SXI. Credit: S. F. Sembay et al.

Ультрафиолетовый телескоп UltraViolet Imager (UVI) представляет собой камеру, состоящую из 4 зеркал, направляющих свет к ПЗС-матрице. UVI позволяет получать изображения на длинах волн от 160 до 180 нм, поле зрения телескопа составляет 10°×10°. Телескоп UVI разработан в партнерстве между Университетом Калгари (Канада), Китайским центром космических исследований и Льежским космическим центром в Бельгии.

Анализаторы ионов Light Ion Analyzer (LIA) позволяют обнаруживать протоны и альфа-частицы в диапазоне энергий от 50 эВ до 20 кэВ и с временным разрешением до 0,5 с. В отличие от трёх других научных приборов, эти анализаторы установлены по обе стороны от двигательного модуля, . LIA разработаны Китайским центром космических исследований, Китайской академией наук, Лабораторией космических наук Малларда при Университетском колледже Лондона и Лабораторией физики плазмы во Франции.

Магнитометр MAG будет использоваться для исследования магнитных полей магнитосферы и солнечного ветра, изучение последнего также позволит обнаружить ударные волны и разрывы солнечного ветра. Два трёхосных датчика установлены на расстоянии около 80 см друг от друга на 3-метровой штанге, удалённой от космического аппарата, а управляющий электронный блок смонтирован на основном корпусе SMILE. Такая конфигурация позволит MAG работать в качестве градиометра и обеспечит точное определение фонового магнитного поля от самого SMILE и его вычитание из научных измерений. MAG — совместный проект Китайского национального центра космических исследований и Института космических исследований Австрийской академии наук.

Телескопическая штанга магнитометра MAG во время тестирования. Credit: ESA.

Успехов SMILE!

Автор: Колпаксиди Александр Павлович.

Я также один из соавторов дзен-канала «PULSAR — космос рядом», группы «PULSAR — Космос | Астрономия | Космонавтика» во «Вконтакте» и сайта «Пульсар».