Разведчик Parker Solar Probe поможет изучить Солнце

После суточной задержки, 12 августа 2018 г. в 7 часов 31 минуту по всемирному времени, с космодрома на мысе Канаверал состоялся запуск ракеты Delta IV Heavy, которая успешно вывела на межпланетную траекторию аппарат Parker Solar Probe (PSP), разработанный Лабораторией прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Ему предстоит сделать то, чего не совершал еще ни один рукотворный объект: приблизиться к поверхности нашего светила на расстояние менее 6 млн км (это в 25 раз меньше среднего радиуса земной орбиты и почти в восемь раз меньше минимально возможного расстояния между Солнцем и Меркурием).

Основная цель миссии PSP заключается в изучении солнечной короны — внутренних областей газовой оболочки Солнца, наблюдаемой в виде неравномерного светящегося ореола во время полных солнечных затмений. Температура короны на расстоянии порядка 70 тыс. км от видимой поверхности светила составляет порядка 2 млн кельвинов, а затем начинает убывать (в районе орбиты Земли она примерно равна 100 тыс. кельвинов). Ученые пока не совсем понимают, что служит причиной таких высоких температур, особенно если учесть, что средняя температура поверхности Солнца составляет 5778 К (5505°С). Аппарат несет на борту четыре научных прибора. Первый из них, названный просто FIELDS («поля»), предназначен для прямых измерений электрического и магнитного поля в окружающем пространстве. Обработку его наблюдений должна производить команда ученых из Калифорнийского университета в Беркли. Второй инструмент – IS☉IS (Integrated Science Investigation of the Sun) – будет регистрировать характеристики высокоэнергетических электронов, протонов и тяжелых ионов. Анализом полученных данных займется группа под руководством Дэвида Маккомаса из Принстонского университета (David McComas, Princeton University).

Подсчет общего числа электронов, протонов и альфа-частиц – ядер атомов гелия – будет вести прибор SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons), полученные им данные вначале поступят в распоряжение сотрудников Смитсоновской астрофизической обсерватории (Smithsonian Astrophysical Observatory). Наконец, крупномасштабные снимки внутренней короны ученые собираются получить с помощью оптического телескопа WISPR (Widefield Imager for Solar Probe), который «курирует» Военно-морская исследовательская лаборатория.

Согласно плану миссии в декабре 2024 г. космический аппарат выйдет на орбиту, представляющую собой вытянутый эллипс с перигелием 0,044 а.е., афелием 0,73 а.е. и периодом обращения 88 суток (равным орбитальному периоду Меркурия). В ближайшей к Солнцу точке орбиты скорость PSP достигнет 200 км/с. Чтобы перейти на такую экстремальную траекторию, автоматическому разведчику необходимо осуществить семь гравитационных маневров в поле тяготения Венеры. Первый из них состоялся 3 октября, когда он прошел всего в 2400 км от поверхности ближайшей планеты. В конце октября группа сопровождения впервые активирует приборы зонда, и он начнет первый тестовый сеанс исследований нашей звезды – пока с расстояния 0,166 а.е. (24,8 млн км).

В перигелии финальной орбиты мощное излучение нашего светила будет разогревать PSP почти до 1400°С, поэтому на нем установлен специальный тепловой экран из углеволокна, выдерживающий даже более высокие температуры. Вдобавок аппарат оборудован сложной гидравлической системой охлаждения, отводящей избыточное тепло от электронных приборов в космическое пространство. Наиболее уязвимой его частью являются солнечные батареи, выступающие из-за краев экрана. При сближениях с Солнцем они будут частично сворачиваться, однако оставшаяся часть все равно подвергнется экстремальному нагреву и высокоэнергетическому излучению. Сотрудники группы сопровождения миссии надеются, что зонду удастся выдержать как минимум три прохождения перигелия и успешно передать на Землю полученную научную информацию.

Под остронаправленной антенной PSP установлен микрочип, на котором записаны имена 1,1 млн жителей Земли, пожелавших таким образом «отправиться к Солнцу». Общая стоимость миссии в настоящее время оценивается в 1,5 млрд долларов.