Микола Воронін Кореспондент з питань науки і технологій
Image caption "Паркер" повинен "доторкнутися" до Сонця. Чому вчені і технологи сподіваються, що він не згорить?
Космічний зонд "Паркер", запущений 12 серпня з мису Канаверал після перенесення старту на добу, повинен вперше в історії пролетіти крізь сонячну корону, фактично доторкнувшись до нашої зірки.
Ідея подібної місії обговорювалася з самого початку космічної ери, але здійснити її було неможливо: на підльоті до Сонця будь-який апарат повинен елементарно розплавитися і згоріти.
Лише не так давно технології дозволили оснастити зонд достатньою теплозахистом, яка дозволить йому кілька разів впритул підлетіти до розжареній атмосфері зірки, де температура досягає сотень тисяч градусів.
Ваш пристрій не підтримує відтворення
Доторкнутися до Сонця - як це можливо? Розповідає кореспондент Бі-бі-сі Микола Воронін
"Ми десятиліттями вивчали Сонце - і нарешті вирушаємо туди, де все відбувається", - сказав напередодні запуску один з керівників проекту НАСА Алекс Янг.
близький незнайомець
Незважаючи на відносну близькість - за космічними мірками, звичайно, - ми не так вже й багато знаємо про нашу зірку.
Наприклад, одна з головних загадок Сонця - чому зовнішня частина атмосфери зірки в сотні разів гаряче, ніж поверхня зірки. Це все одно як якщо б нам ставало спекотніше в міру віддалення від багаття.
Неозброєним оком із Землі ми можемо спостерігати лише незначну частину сонячного випромінювання, тому Сонце представляється нам дуже спокійним і незмінним диском.
Image caption Приблизно так виглядає Сонце насправді Image caption Або так
Насправді ж його в самому прямому сенсі безперервно розривають на частини потужні вибухи, в результаті чого потоки заряджених частинок і електромагнітного випромінювання - так званий сонячний вітер - розлітаються на мільярди кілометрів навколо.
Це відкриття зробив в середині XX століття американський астроном Юджин Паркер. Саме в його честь названо апарат. 91-річний вчений був на місці запуску і попрощався з "Паркером".
На Землі пориви сонячного вітру викликають північні сяйва, магнітні бурі і інші явища, відомі під загальною назвою "космічна погода".
Подібні спалахи не тільки впливають на наше самопочуття, а й вносять перешкоди в радіозв'язок, порушують роботу супутників, а іноді призводять до серйозних збоїв в електромережах. У 1989 році, наприклад, буря була настільки потужною, що сонячний вітер на кілька годин повністю знеструмив канадську провінцію Квебек, а північні сяйва можна було спостерігати у Флориді і в Техасі, де зазвичай їх не буває.
Image caption Так виглядає в перші секунди спалах на Сонці, якщо зняти її в різному світловому діапазоні
"Наш світ постійно омивається сонячною енергією, - пояснює один з керівників проекту з Університету Джонса Хопкінса Нікі Фокс. - Але у нас немає чіткого розуміння, що за механізми несуть до нас сонячний вітер, і саме це ми збираємося з'ясувати".
Однак є у місії і абсолютно практичний сенс. Вчені сподіваються, що за допомогою цього дослідження вони зможуть краще зрозуміти природу сонячного вітру - і, можливо, навчитися передбачати космічну погоду.
Наприклад, найближчим часом планується відправити перших людей на Марс. Місія триватиме три з половиною роки, і якщо за час польоту на Сонце відбудеться досить інтенсивна спалах, то все астронавти загинуть. На Землі від космічного випромінювання нас захищає магнітосфера планети, у відкритому ж космосі сховатися від сонячного вітру неможливо - його раптовий порив може знищити електроніку корабля і викликати незворотні мутації в ДНК екіпажу.
У саме пекло
"Паркер" повинен відповісти на кілька запитань - зокрема, чому прискорюється сонячний вітер, і як заряджених частинок вдається досягати близькосвітлових швидкостей. Для цього йому потрібно буде максимально наблизитися до Сонця, занурившись у верхні шари атмосфери зірки.
За словами однієї з керівників місії Николин Віаллі, "у нас є можливість засунути градусник в саму корону (так називають зовнішні шари атмосфери Сонця - Ред.) І подивитися, як піднімається температура".
Image caption Першовідкривач сонячного вітру Юджин Паркер в Університеті Чикаго
Але як "засунути градусник" в Сонце так, щоб він не розплавився?
Від пекучих променів зонд вкриє безпрецедентна термозахист: екран з багатошарового вуглепластика товщиною близько 12 см і складна система з семи датчиків, завдання якої - автономно, без сигналу з Землі, контролювати, щоб апарат завжди був повернутий до Сонця потрібної, тобто захищеної, стороною.
Варто "Паркеру" хоча б частково висунутися за захисний екран - і апарат, на створення і запуск якого витрачено 1,5 млрд доларів, ризикує в кращому випадку вийти з ладу, а в гіршому - перетворитися в згусток плазми.
Щоб зрозуміти, як 12-сантиметровий екран може захистити від руйнівного спека зірки, потрібно пам'ятати про різницю між теплом і температурою. Температура вимірює, наскільки швидко рухаються частинки, а тепло - загальна кількість яку переносять ними енергії. Частинки можуть рухатися з неймовірною швидкістю (висока температура), але якщо їх кількість невелика, то і передати багато енергії вони не зможуть. Наприклад, ви можете безболісно ненадовго засунути руку в розігріту духовку - але не в киплячу воду.
У відкритому космосі - в умовах майже повного вакууму - частинок, здатних розігріти апарат, мізерно мало. Верхні шари сонячної корони надзвичайно розріджені, і хоча температура там сягає мільйонів градусів, захисний екран "Паркера" нагріється тільки до 1300-1400 градусів.
При цьому сам апарат буде працювати в досить комфортних умовах близько 30 градусів за Цельсієм, а "хвіст" триметрового зонда, відвернута від Сонця, і зовсім буде занурений в справжній космічний холод - близько 130 градусів нижче нуля. Задню частину "Паркера" навіть доведеться нагрівати додатково, щоб могла нормально працювати розташована там електроніка.
17 років очікування
Володимир Красносельских - співробітник французького Національного центру наукових досліджень і розробник одного з чотирьох встановлених на "Паркера" інструментів під назвою FIELDS. Завдання приладу - вимірювати електричні і магнітні поля навколо апарата.
Саме розробникам FIELDS з Університету Берклі належить ідея "тарганів вусів" - тонких датчиків, винесених за межі захисного екрану для більш точного вимірювання різниці потенціалів електричного поля. Сам Володимир порівнює їх з клемами автомобільного акумулятора.
Image caption Володимир Красносельских чекав запуску 17 років - але з ще більшим нетерпінням чекає перших результатів місії
Володимир розповідає, що спочатку паралельно з "Паркером" планувалося запустити аналогічний зонд Європейського космічного агентства. Апарати повинні були проводити вимірювання на відстані 10 і 60 радіусів від Сонця, але європейську місію довелося відкласти на 2020 рік.
Роботу над проектом FIELDS Володимир почав ще в 2001 році - так що цього запуску НАСА він чекав 17 років. Вченому особливо прикро, що стартував "Паркер" тільки тоді, коли йому вже пора на пенсію і він вже не зможе набрати власну команду для аналізу зібраної приладом інформації.
"Запуск для нас не найцікавіше, ми чекаємо перших даних, - говорить Красносельских. - Адже дотепер ніхто нічого подібного не робив. Унікальна не тільки сама місія, а й наш експеримент на ній".
При цьому зібрані на Сонце дані вимірів апарат зможе передати вченим, тільки коли повернеться до Землі - точніше, наблизиться до неї на мінімальну відстань. А цей "тур" становить 88 днів - ще майже три місяці болісного очікування після запуску.
При цьому поки ніхто точно не знає, які саме результати принесе місія - і коли їм вдасться знайти практичне застосування.
Володимир сумно жартує, що наука, якої він займається, з одного боку, недостатньо фундаментальна, щоб отримувати за неї Нобелівську премію (її не заслужив навіть сам Юджин Паркер, незважаючи на всі свої відкриття), а з іншого - недостатньо прикладна, щоб на неї охоче виділяли гроші.
"Нам постійно доводиться переконувати людей в тому, що те, чим ми займаємося, дійсно потрібно, - посміхається Красносельских. - Але давайте дочекаємося черговий інтенсивної спалахи на Сонці - і тоді все скажуть: яку ж корисну роботу робили ці вчені!"
Слідкуйте за нашими новинами в Twitter і Telegram
Чому вчені і технологи сподіваються, що він не згорить?