Наше понимание далеких звезд резко возросло за последние десятилетия. Благодаря усовершенствованным инструментам, ученые могут видеть дальше и яснее, таким образом, узнавая больше о звездных системах и планетах, которые вращаются вокруг них (ака. Вне-солнечных планет). К сожалению, пройдет некоторое время, прежде чем мы разработаем необходимую технологию для исследования этих звезд вблизи.
Но тем временем НАСА и ЕКА разрабатывают миссии, которые позволят нам исследовать наше собственное Солнце, как никогда раньше. Эти миссии, NASA Parker Solar Probe и ESA (Европейское космическое агентство) Solar Orbiter, будут исследовать ближе к Солнцу, чем любая предыдущая миссия. При этом можно надеяться, что они решат давние вопросы о внутренней работе Солнца.
Эти миссии, которые начнутся соответственно в 2018 и 2020 годах, также будут иметь важные последствия для жизни здесь, на Земле. Солнечный свет не только необходим для жизни, как мы его знаем, солнечные вспышки могут представлять серьезную опасность для технологий, от которых человечество становится все более зависимым. Это включает в себя радиосвязь, спутники, электрические сети и космический полет человека.
И в ближайшие десятилетия ожидается, что Низкая Земная Орбита (LEO) будет становиться все более тесной, поскольку коммерческие космические станции и даже космический туризм становятся реальностью. Благодаря лучшему пониманию процессов, которые вызывают солнечные вспышки, мы сможем лучше предсказать, когда они произойдут и как они повлияют на Землю, космические корабли и инфраструктуру в LEO.
Крис Сент-Сир, исследователь проекта Solar Orbiter в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА, объяснил в недавнем пресс-релизе НАСА:
«Наша цель - понять, как работает Солнце и как оно влияет на космическую среду до степени предсказуемости. Это действительно наука, движимая любопытством ».
Обе миссии будут сосредоточены на динамической внешней атмосфере Солнца, также известной как корона. В настоящее время большая часть поведения этого слоя Солнца непредсказуема и недостаточно понятна. Например, существует так называемая «проблема коронального нагрева», когда корона Солнца намного горячее солнечной поверхности. Тогда возникает вопрос о том, что приводит к постоянным выбросам солнечного материала (он же солнечный ветер) на такие высокие скорости.
Эрик Кристиан, научный сотрудник миссии Parker Solar Probe в НАСА Годдард, объяснил:
«Parker Solar Probe и Solar Orbiter используют разные виды технологий, но - в качестве миссий - они будут взаимодополняющими. Они будут одновременно снимать солнечную корону, и они будут видеть одни и те же структуры - что происходит на полюсах Солнца и как эти же структуры выглядят на экваторе ».
Для выполнения своей задачи Солнечный зонд Parker приблизится к Солнцу ближе, чем любой космический корабль в истории, на расстоянии всего 6 миллионов км (3,8 миллиона миль) от поверхности. Это заменит предыдущий рекорд в 43,432 млн. Км (~ 27 млн. Миль), который был установлен зондом Helios B в 1976 году. С этой позиции солнечная пробирка Parker будет использовать четыре своих набора научных приборов для получения изображения солнечного ветра и изучать магнитные поля Солнца, плазму и энергетические частицы.
Таким образом, зонд поможет прояснить истинную анатомию внешней атмосферы Солнца, что поможет нам понять, почему корона горячее поверхности Солнца. В основном, в то время как температура в короне может достигать нескольких миллионов градусов, на поверхности Солнца (она же фотосфера) температура составляет около 5538 ° C (10000 ° F).
Между тем, Солнечный Орбитер пройдет на расстоянии около 42 миллионов км (26 миллионов миль) от Солнца и примет высоко наклоненную орбиту, которая может обеспечить первые в мире прямые изображения полюсов Солнца. Это еще одна область Солнца, которую ученые еще не очень хорошо понимают, и изучение ее может дать ценные подсказки относительно того, что движет постоянной активностью и извержениями Солнца.
Обе миссии будут также изучать солнечный ветер, который является наиболее распространенным влиянием Солнца на Солнечную систему. Этот пар намагниченного газа заполняет внутреннюю Солнечную систему, взаимодействуя с магнитными полями, атмосферой и даже поверхностями планет. Здесь, на Земле, это то, что отвечает за Северное сияние и Австралию, а также может время от времени разрушать спутники и электрические системы.
Предыдущие миссии заставляли ученых полагать, что корона способствует процессу, который ускоряет солнечный ветер до таких высоких скоростей. Когда эти заряженные частицы покидают Солнце и проходят через корону, их скорость фактически утраивается. К тому времени, когда солнечный ветер достигает космического корабля, ответственного за его измерение - 148 миллионов километров (92 миллиона миль) от Солнца - у него есть достаточно времени, чтобы смешаться с другими частицами из космоса и потерять некоторые из его определяющих характеристик.
Будучи припаркованным так близко к Солнцу, солнечный зонд Parker сможет измерять солнечный ветер так, как он формируется и покидает корону, обеспечивая тем самым самые точные измерения солнечного ветра, когда-либо зарегистрированные. С точки зрения над полюсами Солнца, Солнечный Орбитер дополнит исследование Солнечного ветра, проведенное компанией Parker Solar Probe, и увидит, как структура и поведение солнечного ветра меняется в разных широтах.
Эта уникальная орбита также позволит солнечному орбитеру изучать магнитные поля Солнца, поскольку некоторые из самых интересных магнитных активностей Солнца сосредоточены на полюсах. Это магнитное поле имеет большое распространение благодаря солнечному ветру, который тянется наружу, создавая магнитный пузырь, известный как гелиосфера. Внутри гелиосферы солнечный ветер оказывает глубокое влияние на атмосферу планет, и его присутствие защищает внутренние планеты от галактического излучения.
Несмотря на это, до сих пор не совсем ясно, как магнитное поле Солнца создается или структурируется глубоко внутри Солнца. Но, учитывая его положение, Солнечный Орбитер сможет изучать явления, которые могут привести к лучшему пониманию того, как генерируется магнитное поле Солнца. К ним относятся солнечные вспышки и выбросы корональной массы, которые обусловлены изменчивостью, вызванной магнитными полями вокруг полюсов.
Таким образом, солнечные датчики Parker и Solar Orbiter являются дополнительными миссиями, изучая Солнце с разных точек зрения, чтобы улучшить наши знания о Солнце и гелиосфере. В процессе они предоставят ценные данные, которые могут помочь ученым в решении давних вопросов о нашем Солнце. Это может помочь расширить наши знания о других звездных системах и, возможно, даже ответить на вопросы о происхождении жизни.
Как объяснил Адам Сабо, исследователь миссии Parker Solar Probe в НАСА Годдард:
«Есть вопросы, которые беспокоили нас долгое время. Мы пытаемся расшифровать то, что происходит около Солнца, и очевидное решение - просто пойти туда. Мы не можем ждать - не только я, но и вся община ».
Со временем и с разработкой необходимых современных материалов мы могли бы даже отправлять зонды на Солнце. Но до этого времени эти миссии представляют собой самые амбициозные и смелые усилия по изучению Солнца на сегодняшний день. Как и во многих других смелых инициативах по изучению нашей Солнечной системы, их прибытие не может произойти достаточно скоро!
