|
Новая миссия позволит создавать искусственные затмения
|
|
|
|
Когда на Землю обрушивается солнечная буря, это может нарушить работу технологий, жизненно важных для нашей повседневной жизни. Солнечные бури возникают, когда магнитные поля и электрически заряженные частицы сталкиваются с магнитным полем Земли. Подобные явления относятся к категории, известной как "космическая погода". В настоящее время Земля переживает одну из самых сильных солнечных бурь за последние два десятилетия, что напоминает нам о необходимости поиска путей понимания этих явлений.
|
|
|
|
Международная группа исследователей (включая нас) работает над полетом космического аппарата, который позволит исследователям изучить условия, вызывающие солнечные бури, что приведет к улучшению прогнозов космической погоды.
|
|
|
|
Предлагаемая миссия, известная как Mesom (Moon-enabled Sun Occultation Mission), направлена на создание полных солнечных затмений в космосе. Это позволило бы исследователям увидеть атмосферу Солнца более подробно, чем когда-либо прежде.
|
|
|
|
Необходимость лучшего понимания солнечных бурь очевидна при рассмотрении прошлых сбоев в работе. Например, в 1989 году канадская провинция Квебек была вынуждена на девять часов отказаться от электроснабжения из-за коронального выброса массы (КВМ) — мощного выброса горячей плазмы и магнитного поля, выброшенных из атмосферы Солнца в космос.
|
|
|
|
Это событие, затронувшее как Канаду, так и США, по оценкам, обошлось в десятки миллионов долларов США и Канады — как в виде снижения производительности бизнеса, так и в связи с необходимостью замены поврежденного энергетического оборудования.
|
|
|
|
|
|
|
В мае 2024 года серия подобных солнечных извержений привела к резкому снижению высоты тысяч спутников, находящихся на низкой околоземной орбите. Сбои в работе GPS обошлись одним только американским фермерам примерно в 500 миллионов долларов США (370 миллионов фунтов стерлингов).
|
|
|
|
Но эти бури были значительно слабее, чем та, что разразилась в 1859 году, что также стало результатом CME, известного как событие Кэррингтона. Электрические токи, протекающие по телеграфным проводам, вызвали ряд последствий в телеграфных службах по всей Северной Америке и Европе. Операторы были поражены электрическим током (один из них в Вашингтоне, округ Колумбия, получил серьезную травму), а искры вызвали небольшие пожары в некоторых телеграфных конторах.
|
|
|
|
Сегодня событие, подобное событию в Кэррингтоне, имело бы гораздо более серьезные последствия для нашего мира, зависящего от технологий, что было признано правительствами различных стран Великобритании с 2012 года.
|
|
|
|
Тем не менее, наше представление о внешней атмосфере Солнца, солнечной короне, из которой происходят выбросы в атмосферу и другие неблагоприятные явления космической погоды, остается ослепленным ярким светом, исходящим от самого солнца. Новая миссия космического корабля под руководством Великобритании направлена на то, чтобы изменить это, воссоздав условия полного солнечного затмения в космосе.
|
|
Улучшение прогнозирования
|
|
|
|
Во время полных солнечных затмений излучение невероятно высокой интенсивности, исходящее от видимой поверхности Солнца, закрывается Луной, оставляя после себя слабое свечение, исходящее непосредственно из внешних слоев солнечной атмосферы - короны.
|
|
|
|
Наблюдение за физическими процессами в короне на разных временных масштабах и длинах волн является ключом к более точному прогнозированию космической погоды — важнейшей части защиты Земли от событий, подобных Каррингтону, - а также к разгадке давних тайн нашей звезды. К ним относится то, как горячая плазма его изменчивой атмосферы удерживается и высвобождается под действием развивающихся магнитных полей, которые пронизывают ее насквозь.
|
|
|
|
К сожалению, полные солнечные затмения - это предсказуемые, но редкие события, которые длятся всего несколько минут. Все полные солнечные затмения, предсказанные в 21 веке, будут длиться менее семи минут каждое и будут происходить в среднем раз в 18 месяцев.
|
|
|
|
Измерения полного солнечного затмения с земли также зависят от погодных условий и подвержены искажениям и потере детализации, вызванным взаимодействием слабого коронального света с атмосферой Земли.
|
|
|
|
На протяжении десятилетий ученые и инженеры наблюдали за короной, искусственно закрывая солнце с помощью хитроумной оптики и приборов, дизайн которых был вдохновлен новаторской работой Бернара Лио, французского астронома, которому впервые пришла в голову идея "коронографа".
|
|
|
|
Коронографы - это телескопы, оснащенные затемняющим диском, который блокирует подавляющее излучение, исходящее от видимой поверхности Солнца, а также оптическими ограничителями и фильтрами, которые расположены таким образом, чтобы подавлять свет, дифрагируемый (рассеянный) самим диском.
|
|
|
|
В коронографе слабый корональный свет может, наконец, достичь фокальной плоскости прибора, где он преобразуется в цифровые сигналы с помощью фотоэлектрических датчиков. Таков принцип работы широкоугольного спектрометрического коронографа (Lasco 3), установленного на борту космического аппарата Солнечной и гелиосферной обсерватории (Soho 4), который с момента своего запуска в 1995 году позволяет получать потрясающие изображения солнечной короны.
|
|
|
|
Однако даже наземные и космические коронографы не могут получить изображения самых глубоких слоев атмосферы Солнца из-за артефактов - искусственных эффектов, таких как полосы света, которые появляются на изображениях, — и ограничений приборов, которые значительно ухудшают качество измерений ближе к поверхности Солнца.
|
|
|
|
Недавно запущенный Proba-3 также не способен получить изображение самых глубоких слоев солнечной атмосферы. Proba-3 - это технологическая демонстрационная миссия Европейского космического агентства, в рамках которой пара спутников, летящих плотным строем (на расстоянии до 150 м друг от друга во время наблюдений), воссоздает условия полного солнечного затмения в космосе.
|
|
Небесный сосед
|
|
|
|
Альтернативный подход, впервые предложенный британскими инженерами Airbus Стивом Экерсли и Стивеном Кемблом, заключается в использовании небесных тел в качестве естественных заслонов.
|
|
|
|
Идея состоит в том, чтобы провести полет космического аппарата в тени, отбрасываемой небесным объектом, чтобы обеспечить возможность длительных и высококачественных измерений короны вплоть до хромосферы Солнца - слоя солнечной атмосферы, расположенного непосредственно под короной. Это позволило бы эффективно воссоздать те же условия полного солнечного затмения, которые мы иногда наблюдаем на Земле, но без ухудшения состояния атмосферы нашей планеты.
|
|
|
|
Наш небесный сосед, Луна, представляет собой более совершенную сферу (ее полярный радиус всего на 2 км меньше экваториального) и не имеет плотной атмосферы, что делает ее одним из лучших естественных затмевающих дисков в Солнечной системе.
|
|
|
|
Группа инженеров из Космического центра Суррея исследовала возможность использования Луны в качестве естественного затмевающего диска для изучения солнечной короны и разработала концепцию Мезома.
|
|
|
|
Mesom - это миссия с использованием мини-спутника, которая использует хаотическую динамику системы Солнце-Земля-Луна для сбора высококачественных данных о внутренней части солнечной короны один раз в месяц в течение 48 минут, что намного дольше, чем периодические полные солнечные затмения на Земле.
|
|
|
|
Технико-экономическое обоснование проекта Mesom, финансируемое Космическим агентством Великобритании, переросло в более широкий международный консорциум, возглавляемый лабораторией космических исследований Малларда Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и включающий университеты Суррея и Аберистуита, а также партнеров из Испании, США и Австралии.
|
|
|
|
Недавно проект был представлен Европейскому космическому агентству для рассмотрения в качестве будущей миссии. В соответствии с текущим планом миссии, запуск запланирован на 2030-е годы, что позволит провести не менее 400 минут наблюдений корональной области с высоким разрешением на малых высотах в течение двухлетнего периода научных исследований.
|
|
|
|
Чтобы собрать такой же объем данных на Земле, охотникам за затмениями пришлось бы ждать более 80 лет. Благодаря этому Mesom предоставляет уникальную возможность раскрыть некоторые секреты солнечной атмосферы.
|
|
|
|
Источник
|
