Дотронуться до солнца. Солнечный зонд “Паркер”

Из Нью-Йорка в Токио менее чем за минуту, вот с какой скоростью перемещается солнечный зонд “Паркер”.

on

Миссия с использованием самого быстрого космического аппарата за всю историю для того, чтобы “дотронуться до солнца”.

 

Разработанный для изучения солнечной атмосферы зонд “Паркер” подберется к поверхности звезды ближе, чем какой-либо космический аппарат ранее. Обстановка накаляется очень быстро.

Для того, чтобы понять, зачем зонд “Паркер” был отправлен к поверхности Солнца, необходимо понять почему очень важно изучать эту звезду, и как она влияет на нашу жизнь.

Солнечный ветер

В отличие от температуры поверхности Солнца, которая составляет около 6000 градусов Цельсия, ее внешняя атмосфера (корона) нагревается до миллионов градусов. Мы точно не знаем почему происходит именно так. Такие высокие температуры приводят к высвобождению из короны заряженных частиц с высоким запасом энергии(электронов, протонов, альфа-частиц и пр.), общее название для этих потоков — солнечный ветер.

Солнечную корону
Солнечную корону можно наблюдать во время полного затмения. Источник: Zombiepedia on Wikipedia

Заряженные частицы солнечного ветра распространяют магнитное поле Солнца вглубь солнечной системы с высокими скоростями. По мере того как Солнце вращается, его магнитное поле закручивается в спираль, что влияет на то, что заряженные частицы высвобождаются аналогичным образом. А значит, магнитное поле Солнца распространяется в солнечную систему в виде архимедовой спирали.

Дотронуться до солнца. Солнечный зонд “Паркер”
Магнитное поле Солнца распространяется по спирали, как результат вращения Солнца, что очень влияет на поведение солнечного ветра Источник: WSO Stanford

Достигнув Земли, заряженные частицы солнечного ветра попадают в магнитосферу, область, где магнитное поле Земли доминирует. Солнечный ветер разрушает магнитосферу Земли, сжимая ее с солнечной стороны и распыляя ее на ночной стороне. Таким образом, магнитосфера Земли формируется солнечным ветром.

Дотронуться до солнца. Солнечный зонд “Паркер”
Изображение воздействия солнечного ветра на магнитосферу Земли. Масштаб не соблюден. Белые линии — солнечный ветер, лиловые линии — ударная волна, синие линии — магнитосфера Земли.An Источник: NASA on Wikipedia

Взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой Земли высвобождает большое количество энергии, которое возвращается на планету, вызывая широкомасштабные изменения в нашей атмосфере. Отличный пример этого эффекта — Северное сияние.

Солнечные бури и эффект, который они оказывают на Землю.

Солнечный ветер часто несет в себе магнитные бури, вырвавшиеся из Солнца, которые еще называют солнечными вспышками. Порой происходят корональные выбросы массы, в которых заключена еще большая энергия, которая эквивалентна миллионам водородных бомб.

Когда эти бури достигают Земли, они несут серьезные последствия, несмотря на наше защитное магнитное поле. Солнечные бури 1859, 1882 и 1921 гг. привели к тому, что телеграфные службы прекратили работать, они становились причиной пожаров, а в некоторых случаях даже становились причиной ударов током операторов телеграфа. Во время солнечной бури в 1960 году произошло широкомасштабное нарушение радиосвязи.

Последствия массовых солнечных бурь на Земле в наше время будут гораздо более разрушительными. Солнечная буря, сравнимая с произошедшей в 1859, может вызвать множество проблем:

  • Разрушение крупных электрических систем на Земле, связанные с перебоями в подаче электроэнергии в течение нескольких недель, месяцев или даже лет.
  • Физический ущерб спутникам, что приводит к их поломке или сбоям в их работе.
    Нарушение нашей инфраструктуры связи, включая спутники GPS.
  • Астронавты могут получить смертельные дозы радиации. Это серьезная проблема для тех, кто планирует отправиться на Марс или Луну, где практически нет защиты от таких опасных штормов.

Почему мы должны лучше понимать солнце?

Для общества, которое все больше зависит от технологий, было бы глупо не придавать значения взаимосвязи между вспышками на Солнце и их влиянием на Землю, а также не подстраивать под них инфраструктуру. Мы не были бы действительно разумным видом, если бы проигнорировали самый важный фактор, который влияет на Землю и жизнь на ней.

Было бы странным не попытаться понять любопытную природу Солнца и подобных ему звезд.

  • Почему внешняя атмосфера Солнца (корона) намного горячее (миллионы градусов Цельсия!), чем ее поверхность (около 6000 градусов)?
  • Какие механизмы приводят к высвобождению частиц с высоким запасом энергии, которые образуют солнечный ветер?
  • Какова структура магнитного поля в короне? Как ведут себя эти поля, чтобы все это происходило?

Поиск ответов на подобные вопросы и делает нас людьми.

Солненый зонд “Паркер” — самый быстрый космический аппарат в истории.

Желание получить ответы на эти вопросы — причина почему зонд “Паркер” был отправлен к поверхности Солнца. Запуск запланирован на 12 августа 2018 года на борту мощной ракеты Delta IV Heavy,”Паркер” станет самым быстрым космическим аппаратом, побив рекорд New Horizons.

Дотронуться до солнца. Солнечный зонд “Паркер”
Запуск ракеты Delta IV Heavy выглядит фантастически. Источник: Wikipedia

 

 

Зонд “Паркер” будет использовать гравитацию Венеры, чтобы постепенно приблизится к Солнцу. В 2024 году зонд пролетит ближе всего к Солнцу, всего около 6 миллионов км над его поверхностью. Это примерно в 9 раз ближе к Солнцу, чем расположен Меркурий!

При таком приближении к Солнцу солнечный зонд “Паркер” будет самым быстрым космическим аппаратом, независимо от того, как вы измеряете скорость. Самая большая скорость, которую он разовьет равна 700 000 км / ч, и об этом страшно даже подумать. Из Нью-Йорка в Токио за минуту, с Земли на Луну за полчаса. Ну и ну!

Встреча с жаром солнца и излучением с его поверхности.

Находится настолько близко к Солнцу означает столкнуться с очень высокой температурой и излучением с его поверхности. Фактически, космический аппарат будет пролетать сквозь корону, где температура составляет порядка миллиона градусов Цельсия. Однако, поскольку корона имеет очень низкую плотность, большая часть жара, с которой сталкиваются космические аппараты, будет исходить от солнечных лучей, но и их температура высока, около 1400 градусов Цельсия.

Чтобы защитить космический аппарат от таких температур, в качестве щита будет использоваться специальный армированный углеродный композитный материал, из такого делают щит на носу Space Shuttle. Тепловой экран толщиной 4,5 дюйма будет поддерживать необходимую для нормальной работы приборов температуру в 20 градусов Цельсия. Щит также поможет приборам космического корабля выдерживать сумасшедшие уровни излучения, уровень которых в 500 раз выше чем на Земле.

Звездная наука

Благодаря такой высококачественной технике, позволяющей космическому аппарату работать в короне Солнца, научные приборы на борту смогут выполнить ряд интересных задач.

  1. FIELDS. Эксперимент, в ходе которого впервые будут проведены прямые измерения электрических и магнитных полей, а также свойств плазмы в солнечной короне.
  2. ISOIS. Интегрированное научное исследование Солнца. В ходе него будут исследованы частицы с чрезвычайно высоким уровнем энергии (от 10 кэВ до 100 МэВ), которые входят в состав короны, это поможет нам понять корональные структуры.
  3. В дополнение к экспериментам WISPR (широкоформатный тепловизор для съемок Солнца) будет делать снимки солнечной короны, солнечного ветра, внутренней гелиосферы и других структур.
  4. SWEAP. В ходе этого эксперимента будут измеряться физические свойства электронов, протонов и альфа-частиц, входящих в состав солнечного ветра. Измеряемые параметры -их численность, скорость, плотность и температура.

Собрав результаты всех экспериментов, мы наконец сможем ответить на вопросы о тайнах Солнца.

Мы сможем определить структуру и динамику магнитных полей в короне, являющихся причиной возникновения солнечных ветров

Проследим за потоком энергии, который нагревает корону и, следовательно, поймем, почему она намного горячее, чем поверхность Солнца.

Поскольку космический корабль будет находиться в зоне, где действительно видно, что частицы солнечного ветра движуться со скоростями от дозвуковых до сверхзвуковых, то мы можем попытаться определить механизмы, с помощью которых частицы получают такие высокие энергии.

Заключение.

Нас ждет эра очень увлекательных научных открытий, которая позволит нам развиваться как максимально информированному обществу. И пусть это небольшие шаги, но они необходимы для того, чтобы стать цивилизацией первого типа.
Лучшая часть этой миссии NASA заключается в том, что будет сформулировано гораздо больше новых вопросов, чем найдено ответов на старые.

Чего вы ждете? Подписывайтесь что бы знать больше!

Подписка на публикации

Пожалуйста, подождите...

Вы подписаны!

Источникthe space perspective
Анастасия Савченко
Анастасия Савченко
Редактор, переводчик, сценарист. "Я многое умею. И уверенна, что могу научится делать гораздо больше."

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше