Юрий Зайцев, эксперт Института космических исследований РАН
Проекты по исследованию Солнца постоянно занимают одно из центральных мест в планах ведущих космических агентств - США, России, Европы и Японии. В этом нет ничего удивительного. Ведь именно солнечный свет дал жизнь всему живому на нашей планете.
В России в рамках программы КОРОНАС (Комплексные Орбитальные Околоземные Наблюдения Активности Солнца) с участием Украины, Германии и других стран были успешно реализованы проекты "Коронас-И" и "Коронас-Ф". Запуск в следующем году спутника "Коронас- Фотон" станет их продолжением. Новый научный космический аппарат предназначен для исследования процессов накопления и трансформации энергии солнечных вспышек, изучения механизмов ускорения, распространения и взаимодействия энергичных частиц в Солнце и корреляции солнечной активности с физико-химическими процессами в верхней атмосфере Земли. Российский проект входит в международную программу "Жизнь со звездой" (International Living With a Star, iL WS).
25 октября текущего года американцы впервые предприняли попытку изучить Солнце со "стереоэффектом". Ракета-носитель "Дельта II", запущенная со стартового комплекса на мысе Канаверал (штат Флорида, США) вывела в космос спутники "Стерео-А" и "Стерео-Б" новой космической миссии STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory, или "Обсерватория по изучению связи Солнце - Земля"). С помощью космических аппаратов-близнецов ученые надеются вскоре получить трехмерные изображения потоков энергии и материи от Солнца во время корональных выбросов.
Хотя мы и видим Солнце практически каждый день, если, конечно, не мешает погода, знаем о нем по-прежнему не слишком много. Известно, что время от времени оно активизируется, количество корональных выбросов плазмы с его поверхности возрастает. Иногда мощные вспышки на Солнце следуют одна за другой и Землю "накрывают" магнитные бури. Нарушается радиосвязь, отказывает автоматика транспортных систем, из-за разогрева и взбухания атмосферы спутники, особенно низколетящие, могут преждевременно сойти с орбиты. В 1989 г. сильная магнитная буря на 8 часов оставила без электричества столицу Канады Оттаву и провинцию Квебек.
Самое удивительное, что температура выбросов коронального вещества составляет несколько миллионов градусов, а видимой поверхности Солнца, так называемой фотосферы всего 6 тыс. градусов. Причем с высотой над фотосферой, то есть в солнечной короне, температура снова поднимается до нескольких миллионов градусов.
Большой вклад в понимание физических процессов на Солнце и в его короне, активно влияющих на состояние околоземного космического пространства, вносят исследования с помощью космических средств. Некоторые виды наблюдений, например в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах спектра, дающие наиболее ценную информацию о явлениях на Солнце, вообще возможны только с борта космических аппаратов. Важны также выполняемые с их помощью измерения характеристик солнечного ветра - потока плазмы, непрерывно истекающего из Солнца, магнитных полей и энергичных частиц. В совокупности с регулярными наземными наблюдениями Солнца и околосолнечного пространства это позволяет получить цельную картину активных процессов на Солнце и понять механизмы их влияния на околоземное космическое пространство и, в конечном счете, на Землю и различные сферы человеческой деятельности.
Сегодня на расстоянии около полутора миллионов километров от Земли продолжает исследования Солнца космический аппарат SOHO (Solar and Heliospheric Observatory - "Солнечная гелиосферическая обсерватория") международного проекта, реализуемого совместными усилиями NASA и Европейского космического агентства. Благодаря сбалансированию сил притяжения Земли и Солнца в этой точке SOHO как бы завис вблизи линии Солнце - Земля, вдоль которой движутся опасные для нашей планеты рождаемые во время солнечных вспышек магнитные облака. Такое расположение космического аппарата обеспечивает высоконадежный прогноз магнитных бурь за час-два до их начала.
Солнечная обсерватория SOHO стартовала в 1995 г. и рассчитывалась на работу в течение 11 лет - полный цикл солнечной активности. Однако миссия оказалась настолько успешной, что было решено продлить ее еще на два года
В сентябре этого года Япония вывела на орбиту уже третий по счету спутник для исследований Солнца, созданный при содействии американских и британских коллег, получивший название Hinode, что означает "Восход Солнца". Космический аппарат оснащен двумя телескопами, один из которых предназначен для наблюдений в видимой части спектра, второй - в рентгеновском диапазоне. Третий прибор - спектрометр крайнего ультрафиолетового излучения. С их помощью ученые надеются лучше понять механизмы магнитного непостоянства Солнца, причины его активизации и как это отражается на выбросах вещества с поверхности нашего светила, которые и формируют космическую погоду.
Предыдущий японский "солнечный" спутник работал с 1991 по 2001 г.
Все эти и многие предыдущие исследования как в космосе, так и с привлечением наземных средств существенно расширили знания ученых о Солнце, но многое еще предстоит изучить и понять. Не разрешены, например, такие фундаментальные проблемы как нагрев солнечной короны и происхождение и ускорение солнечного ветра. Чрезвычайно важным в этой связи представляется получение трехмерной пространственно-временной картины солнечных образований и выбросов. На решение последней задачи и нацелен упомянутый проект STEREO.
Название отражает расположение спутников в космическом пространстве. Через два месяца после старта они пересекут орбиту Луны и один из них - "Stereo-B" (behind - "задний") - прибудет на место назначения, расположившись относительно Солнца позади Земли. Второй аппарат - "Stereo-A" (ahead - "передний"), - еще раз облетев Луну, займет свое место на таком же расстоянии, как и первый, но перед Землей. Каждый аппарат будет исследовать Солнце с помощью нескольких приборов. Один из них будет передавать на Землю изображения Солнца в различных диапазонах спектра, другие - измерять энергию частиц и их взаимодействие с магнитным полем Земли. Исследования из двух точек позволят следить за траекториями заряженных частиц в корональных выбросах солнечной плазмы.
Через восемь лет ученые впервые смогут наблюдать и обратную сторону Солнца. На 2014 г. запланирован запуск российского "Интергелиозонда". Стартовав с Земли, он начнет движение к Венере и под воздействием ее гравитационного поля выйдет сначала на орбиту с расстоянием от Солнца порядка 42 млн. км (60 солнечных радиусов). При последующих гравитационных маневрах это расстояние снизится до 21 млн. км и в результате появится возможность отслеживать одни и те же детали поверхности светила непрерывно в течение длительного времени - примерно 7 суток. Возможен и дальнейший спуск зонда до 10-12 солнечных радиусов, причем минимальная высота будет ограничиваться лишь испарением защитного экрана под воздействием солнечного излучения, в результате чего аппарат получит собственную "атмосферу", которая нарушит чистоту измерений. С помощью двигателей малой тяги, первенство в создании которых держит Россия, можно будет изменить наклонение орбиты так, чтобы "заглянуть" в невидимые с Земли полярные области Солнца.
Обладая передовой технологией в разработке электрореактивных двигателей, Россия могла бы внести свой вклад и в западный проект исследований Солнца Polar Ecliptic Patrol-PEP ("Полярно-эклиптический патруль").
Проект предусматривает размещение двух малых космических аппаратов на полярных (или с наклонением 450 к плоскости эклиптики) гелиоцентрических орбитах так, чтобы их плоскости были перпендикулярны друг другу. В этом случае, когда один аппарат находится в плоскости эклиптики, другой располагается над одним из полюсов Солнца, а когда один из них удаляется от плоскости эклиптики, другой приближается к ней. Таким образом, непрерывный мониторинг солнечной активности и солнечного ветра и идущих в направлении Земли солнечных выбросов и других гелиосферных возмущений будет осуществляться одновременно как в приэклиптических, так и в приполярных областях. Это даст возможность получить объемную картину солнечной короны и солнечных выбросов и обеспечит непрерывный поток ценной научной информации о солнечно-земных связях, важной для решения наиболее актуальных проблем физики Солнца.
Мнение автора может не совпадать с позицией редакции
