Наверняка, вы слышали распространенную шутку, в которой предлагается полететь на Солнце, а чтобы не сгореть, совершить полёт ночью. Каждый, кто хоть немного интересуется наукой или просто учился в школе, понимает, что температура Солнца не зависит от времени суток на Земле, и что звезда всегда горячая. Однако NASA планирует приблизить беспилотный корабль "Солнечный Зонд Паркер" на рекордно малое расстояние к Солнцу.

Уже более 50 лет NASA рассматривало идею отправить космический аппарат к Солнцу на минимальное возможное расстояние. Технологии не стояли на месте, и каждая последующая миссия подбиралась всё ближе к Солнцу. Но в 2008 году NASA и университет Джонса Хопкинса объявили о поистине великом прорыве – Солнечном зонде, который долетит до фотосферы нашей звезды. Как близко зонд подберётся к Солнцу, на что направлены исследования, и как он выдержит высокие температуры?

Вся эта история берёт своё начало в 1859 году, когда британский астроном Ричард Кэррингтон наблюдал солнечную вспышку, а на следующий день - геомагнитную бурю на Земле. Астроном предположил, что эти два явления каким-то образом связаны между собой. На протяжении многих десятилетий после того дня большинство работ на эту тему основывалось лишь на гипотезах и предположениях. И лишь через век после наблюдений Кэррингтона американский учёный-астроном Юджин Паркер ввёл понятие солнечного ветра, анализируя результаты предыдущих исследований, а также совершил ряд открытий, описывавших физику этого явления. Это кардинально изменило понимание людьми солнечного ветра, а также положило начало эпохе активного изучения Солнца и его короны - своего рода атмосферы. 

Температура на поверхности Солнца составляет 5000-6000 градусов Цельсия, а температура ядра достигает величины в 14 миллионов градусов! 

В ходе исследований у учёных возникало больше вопросов, чем ответов, и в какой-то момент стало очевидно, что технологии позволяют подобраться к Солнцу на рекордно малое расстояние, и что такой проект совершит огромный прорыв в этой сфере астрономии.

31 мая 2017 года зонд переименовали в Солнечный зонд Паркер в честь Юджина Паркера. Впервые за свою историю NASA называет свой проект в честь живущего человека. 

Художественная иллюстрация Солнечного Зонда Паркер на подлёте к Солнцу.

Источник: Лаборатория Прикладной Физики Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory)

Солнечный зонд Паркер представляет собой шестиугольную призму, то есть напоминает по форме срез огромного карандаша длиной в 3 метра и максимальным диаметром в 2,3 метра. Снаряжённая масса Паркера на дату запуска составит 685 кг. По бокам установлены две солнечные панели общей площадью в 1,55м², охлаждаемые радиаторами площадью в 4м². Весь корпус зонда, включая исследовательские приборы, будет закрыт от солнечного тепла углеволоконным щитом толщиной в 11,4 см, способным выдержать температуры до 1370 оС. Вся охладительная система является неотъемлемой частью Паркера, ведь зонд будет находиться под влиянием солнечной энергии, своей интенсивностью в 475 раз превышающей интенсивность солнечного света, которому подвергаются космические корабли на орбите Земли.

На сегодняшний день большая часть зонда собрана и уже тестируется.

Солнечный зонд будет проводить четыре крупных эксперимента:

• Fields (поля) – прямые измерения свойств электрических и магнитных полей и других свойств солнечной короны, таких как плотность плазмы, температура электронов, радио-излучения, а также плавучесть зонда в солнечной короне;
• IS☉IS (интегрированный эксперимент на Солнце) – наблюдение за энергетическими электронами, протонами и тяжёлыми ионами, ускоряемыми с огромной энергией в атмосфере и внутренних слоях гелиосферы, и сопоставление этих наблюдений с солнечным ветром;
• WISPR (широкоугольный фотоприёмник для Солнечного зонда) – прибор, состоящий из двух телескопов и фотокамер, дополняющий работу остальных приборов получением оптических изображений плазмы и других объектов возле зонда;
• SWEAP (изучение электронов, альфа-частиц и протонов в солнечном ветре) – этот эксперимент направлен на подсчёт самых разрушительных частиц солнечного ветра – электронов, протонов и альфа-частиц (ионов гелия) – и измерению их свойств - скорости, плотности и температуры. 

Установка верхней панели, 5 апреля 2017, Лаборатория Прикладной Физики Университета Джонса Хопкинса. 

Стоп-кадр из видео "Top Deck Installation" http://parkersolarprobe.jhuapl.edu/

Задача Солнечного зонда - дать ответы на вопросы:

• Почему температура солнечной короны гораздо выше температуры фотосферы - непосредственной "поверхности" звезды?
• Под действием чего солнечный ветер набирает ускорение, позволяющее ему вырваться с Солнца?

Солнце является главным источником света и тепла и одним из поддерживающих факторов жизни на нашей планете, поэтому так важно узнать больше о том, как оно устроено. Более того, солнечная энергия – один из наиболее эффективных источников альтернативной энергии. Понимая фундаментальные процессы, происходящие на Солнце, мы сможем использовать их в своих интересах ещё более эффективно.

Помимо получения пользы, учёные также заинтересованы в понимании природы угроз от Солнца. Так, солнечные ветры очень сильно влияют на искусственные спутники Земли, изменяя траектории их полёта и уменьшая срок их службы. В эпоху телекоммуникаций, глобальных сетей и систем геопозиционирования мы очень зависимы от спутников, поэтому способность избежать такой угрозы или, по меньшей мере, ослабить её негативные последствия была бы нам очень полезна. Более того, сконцентрированный пучок намагниченного вещества из Солнца при достаточных размерах и точном попадании в Землю способен просто-напросто вывести из строя наземные линии электропередач, оставляя без света огромные территории. Вся эта ситуация усугубляется тем, что так называемая солнечная погода абсолютно непредсказуема.

Солнечный зонд проведёт ряд исследований, которые, вероятно, позволят предугадывать поведение Солнца. И, в отличие от многих других космических проектов, Солнечный зонд предположительно принесёт практическую пользу в очень скором времени.

С августа 2017 года исследовательские системы Паркера переходят в стадию общего тестирования, которое продолжится до весны следующего года, после чего зонд будет доставлен на космодром на мысе Канаверал. Запуск запланирован на 31 июля 2018 г., с максимальной возможной задержкой в 20 дней.

Схема траектории полёта Паркера.

Оригинальное изображение: Лаборатория Прикладной Физики Университета Джонса Хопкинса http://parkersolarprobe.jhuapl.edu/ Перевод на русский и конвертирование единиц: Динмухамед Майлибай

В конце сентября 2018 года аппарат приблизится к Венере для разгона в её гравитационном поле и уже к 1 ноября он приблизится к Солнцу на расстояние всего 24 миллионов километров.

Рекордное приближение произойдёт 19 декабря 2024 г., когда аппарат промчится на скорости около 200 км/с на расстоянии 6,2 миллионов километров от Солнца. Это в 7 раз ближе, чем предыдущий рекорд для космических аппаратов и в 9 раз ближе, чем среднее расстояние до Меркурия, ближайшей к Солнцу планеты.

В целом, за всю миссию до лета 2025 г. зонд сделает 24 оборота вокруг Солнца, приблизившись к Венере 7 раз для ускорения.

Таким образом, уже очень скоро каждый из нас станет свидетелем великого исторического зрелища – аппарат, созданный человеком, впервые "коснётся" Солнца.