Солнечный зонд Паркер, приближающийся к Солнцу, в представлении художника. Паркер, который запустят в 2018 году, обеспечит нам новые данные по солнечной активности и сделает важный вклад в нашу возможность предсказывать основные события мира космической погоды, влияющие на жизнь на Земле
На это ушло 60 лет, но учёные с инженерами, наконец, готовы достать до звёзд – то есть, до нашей звезды. И они уверены, что не сгорят.
Этим летом НАСА запустит солнечный зонд Паркер, впечатляюще устойчивый к жаре космический корабль, предназначенный для самого близкого подлёта к поверхности Солнца из всех, на которые осмеливались корабли до него. Он пролетит на расстоянии в 6 млн километров от обжигающей поверхности, более чем в семь раз ближе, чем предыдущий корабль. Если всё пройдёт по плану, то во время близких подлётов корабль будет шпарить со скоростью 724 205 км/ч, и нести на себе единственный в своём роде тепловой щит, направленный точно к поверхности. Через семь лет он сделает 24 оборота вокруг Солнца и пройдёт мимо Венеры семь раз.
За это время Паркер соберёт целую плеяду данных, которые помогут ответить на самые горячие вопросы учёных – а также решить обжигающие загадки – связанные с шаром горячей плазмы, освещающим нашу Солнечную систему. А именно, он попробует помочь нам, наконец, понять, почему атмосфера Солнца в 300 раз горячее поверхности, имеющей приятную температуру в 5727 °C. Этот факт опровергает базовую физику, и не объяснён по сей день. Одна из ведущих гипотез смены температуры принадлежит знаменитому физику [и астроному] Юджину Паркеру, в честь которого назван зонд. В середине 1950-х Паркер предположил, что перегретую корону Солнца можно объяснить сложной системой из плазмы, магнитных полей и энергетических частиц, порождающих солнечные взрывы, именуемые "нановспышками".
Учёные жаждут данных, которые можно получить, подойдя поближе к этим потенциально происходящим взрывам, а также к каскаду энергии под названием "солнечный ветер". С этими данными они смогут проверить свои гипотезы. А кроме понимания температуры короны, данные по этим солнечным явлениям могут помочь прояснить плохо понимаемую космическую погоду, способную учинить разрушения среди спутников и линий электропередач на Земле.
В целом, солнечный зонд Паркер «самая крутая и горячая миссия под Солнцем», — сказала Ники Фокс репортёрам на пресс-показе космического корабля в Центре космических полётов Годдарда. Фокс – научный руководитель проекта солнечного зонда, работающая в Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса. Она представила миссию, как «первая встреча человечества со звездой», являющуюся «экстремально исторической».
Первая идея достичь Солнца при помощи космического корабля родилась примерно в 1958 году, ещё до начала работы НАСА, отметила она. Но потребовалось шесть десятилетий, чтобы технология догнала мечты учёных. Солнечный зонд Паркер – реализация этих идей, вооружённая матерью всех тепловых щитов.
Принимая огонь на себя
Поверхность космического корабля переживёт зверские температуры при помощи углеродно-композитного щита толщиной 11,4 см, покрытого белой керамикой. Внешний белый слой позволит зонду отражать как можно больше излучения. На близких подходах внешний слой столкнётся с температурами порядка 1400 °C. Но то, что под ним, будет поддерживать гораздо меньшую температуру в 315-371 °C, согласно ведущему инженеру Бетси Конгдон.
Щит находится на огромном радиаторе, построенном на титановой раме. Структура удержит полезную нагрузку космического корабля в прохладной тёмной тени во время проходов корабля мимо Солнца. На самом деле учёные и инженеры, создававшие корабль, больше беспокоились по поводу того, чтобы их научные инструменты и оборудование не замёрзли, а не из-за того, что они могут расплавиться во время миссии. Во избежание этого инструменты завёрнуты в термоизоляцию и соединены с обогревателями, работающими на солнечной энергии. Это удержит инструменты при приятной температуре в 28 °C.
Звёздная энергия
Солнечные панели, питающие эти инструменты – а также и другую электронику на борту – расположены на откидных крыльях, простирающихся наружу из-под радиатора. Эти массивы специально разработаны так, чтобы, будучи подверженными интенсивному излучению, выдерживать жару при помощи специальной системы охлаждения. В систему входит бак с водой на 4 л и насос, расположенный внутри корабля, который будет прокачивать холодную воду через массивы, поддерживая их на рабочей температуре.
Также внутри корабля находится множество коммуникационных устройств и небольшой топливный бак, питающий маневровые двигатели. Они будут самостоятельно выдавать короткие импульсы так, чтобы всё время удерживать щит зонда направленным точно к Солнцу. Если зонд отклонится всего на один градус от курса, часть чувствительного к температуре полезного груза может подвергнуться воздействию солнечного излучения, из-за чего корабль расплавится и разрушится. Но Фокс уверила нас, что у корабля есть множество страховочных систем, способных предотвратить это.
Звёздные данные
Пока корабль будет занят тем, чтобы не расплавиться и не замёрзнуть, набор научных инструментов будет собирать долгожданные солнечные данные. Согласно Адаму Сзабо, шефу Гелиосферной физической лаборатории НАСА, этих данных будет четыре типа. Первый – локальные измерения солнечного ветра, поэтому там есть набор инструментов, измеряющих частицы, включая протоны, электроны, капельки ионизированного гелия и следы более тяжёлых элементов. «Инструменты измеряют их скорость, температуру и количество», — рассказал он нам.
Второй набор инструментов измеряет магнитные и электрические поля, которые могут «радикально усложнить» поведение летающих вокруг ионов. Третий набор пытается поймать частицы наиболее высоких энергий. И, наконец, там есть набор камер, которые будут фотографировать плазму, исходящую с короны, с близкого расстояния.
Звёздные даты
Эти инструменты и остальная часть корабля сейчас проходят последние проверки. В конце марта учёные и инженеры из центра Годдарда проводили последние проверки оборудования внутри спутника перед тем, как окончательно его закрыть. Затем спутник был отправлен в космический центр Кеннеди во Флориде на дальнейшие проверки.
Пока что датой запуска зонда назначено 31 июля 2018. По этому графику он пролетит мимо Венеры в конце сентября, и достигнет короны в начале ноября. Учёные ожидают начала поступления данных в марте 2019 года, как говорит астрофизик Ники Виалл.
С этими данными «я думаю, мы сможем ответить на множество вопросов, и получим целую гору новых вопросов, которые пока даже не смогли придумать», — сказала Виалл.
Предполагается, что корабль сделает 24 оборота вокруг Солнца за шесть лет и 11 месяцев, но Фокс сказала нам, что команда ожидает, что корабль сможет проработать ещё пару лет после этого. Когда у него в итоге закончится топливо, солнечный зонд Паркера останется на стабильной орбите, но начнёт наклоняться, подставляя чувствительное оборудование под обжигающую жару. После этого он станет разваливаться на всё более мелкие кусочки и станет частью облака пыли.
