Hi-Tech

10 фактов о новой амбициозной миссии NASA к Солнцу

А меж тем напомним, что аэрокосмическое агентство NASA начало весьма амбициозную миссию по исследованию Солнца. На фоне ежедневных новостей, рассказывающих о том, как очередная частная космическая компания запустила свою первую (вторую, третью и так далее) ракету, повезла груз на МКС, готовится к открытию сезона космического туризма, а еще строит планы по колонизации ближайших соседних планет, новости от больших государственных космических агентств как-то начинают теряться.

Груз – солнечный зонд «Паркер», задача которого заключается в преодолении почти 150 миллионов километров космического пространства и рандеву Солнцем. 12 августа 2018 года с базы ВВС США на мысе Канаверал во Флориде был произведен запуск ракеты-носителя Delta IV Heavy. По пути к Светилу зонд осуществит несколько гравитационных маневров вокруг Венеры, став по прогнозам NASA станет самым быстрым рукотворным объектом в космосе. «Паркер» должен будет подобраться к звезде настолько близко, насколько не подбирался до него ни один космический аппарат. Сегодня поговорим о 10 самых интересных фактах, связанных с этой миссией.

Прикоснуться к Солнцу

Он займется изучением внешней атмосферы Солнца. Перед Солнечным зондом «Паркер» поставлена задача, которую до этого не смог бы выполнить ни один из созданных человеком космических аппаратов. Для этого он подберется к звезде на расстояние 6,2 миллиона километров, фактически «прикоснувшись» к внешнему слою ее атмосферы. Так называемой короны. Важность этой миссии сложно переоценить, поскольку все более распространенными становятся технологии, на которые так или иначе влияет активность нашего Светила. Аппарат будет заниматься не только решением загадок звезды, но еще и пополнит наш багаж знаний о том, каким образом Солнце влияет на магнитосферу нашей планеты. Вполне возможно, что данная миссия увеличит наши возможность по изучению Солнечной системы в целом.

50 лет подготовки

О том, что температура солнечной короны может достигать миллиона градусов Цельсия научное сообщество выяснило еще в 40-х годах прошлого века. Запуск зонда в августе 2018 года стал кульминацией более 50 лет разработок и планирования этой космической миссии. Однако ученые до сих пор не могут понять, почему температура короны Солнца гораздо выше температуры поверхности звезды. Подтверждение существования так называемого солнечного ветра (высокозаряженных ионизированных частиц плазмы, выбрасываемых короной) состоялось в 60-х годах. Ответы на эти вопросы можно будет получить только при непосредственном контакте с солнечной короной, считают исследователи. Кроме того, непонятно что именно ускоряет частицы солнечного ветра.

С тех пор несколько космических аппаратов приближались к Солнцу, но ни один из них не сближался со звездой настолько, насколько по прогнозам это должен сделать солнечный зонд «Паркер». Идея провести подобное исследование впервые была предложена еще в 1958 году.

Первый космический аппарат NASA, названный в честь живого человека

Солнечный зонд «Паркер» назван в честь астрофизика Юджина Паркера, который в 1958 году предсказал существование солнечного ветра. Аэрокосмическое агентство NASA давало своим космическим аппаратам самые разные имена, но ни один из них не назывался в честь еще живого человека.

Он ввел понятие «солнечный ветер» для описания каскадных выбросов энергии Солнца и даже предложил теорию, объясняющую причину более высокой температуры солнечной короны по сравнению с поверхностью звезды. В 50-х годах Паркер вывел сложную теорию о том, как звезды отдают свою энергию. Ученый также проанализировал влияние расширяющейся короны на магнитное поле в окрестностях Солнца и нашел, что поле должно быть спиральным вследствие вращения Солнца. Кроме того, астрофизик рассмотрел модель внешней атмосферы Солнца с постоянным истечением вещества из короны и показал, что скорость солнечного ветра растет с удалением от Солнца, достигая сверхзвуковых значений. Сейчас Паркеру 91 год. Его выводы о скорости солнечного ветра и спиральной структуре солнечного магнитного поля были впоследствии подтверждены с помощью космических аппаратов. Несмотря на возраст, 12 августа, в день запуска зонда астрофизик присутствовал на стартовом комплексе.

Солнечный ветер

Создающиеся внутри короны порывы могут достигать скорости в 1,6 миллиона километров в час. Основные научные цели миссии будут в целом сосредоточены вокруг секретов, связанных с солнечным ветром. Эти вещи невозможно выяснить без нахождения рядом с источником механизмов, отвечающих за эти процессы. Ученые из NASA надеются выяснить, почему солнечная корона такая горячая и что именно ускоряет движение солнечного ветра.

До Солнца очень сложно добраться

Во-первых, расстояние от Земли до нашей звезды составляет порядка 150 миллионов километров. На самом деле для полета к Солнцу требуется в 55 раз больше энергии, чем на полет к Марсу. Основной проблемой здесь выступает так называемая боковая скорость, то есть скорость относительно желаемого вектора движения. Но расстояние не единственный фактор, выступающий здесь проблемой.

На самом деле все объекты на орбите Солнца бесконечно падают на звезду. Для понимая принципа боковой скорости необходимо понимать, как тела двигаются на орбитах. Земля движется вокруг Солнца со скоростью 108 000 километров в час. Однако боковая скорость не даем им упасть, поскольку они фактически обгоняют тело, на которое падают. Для того, чтобы попасть к звезде, аппарату необходимо просто падать. В итоге, когда аппарат сойдет с орбиты Земли, он будет двигаться в пространстве «вперед» и начнет падать на Солнце, но будет постоянно промахиваться, поскольку будет сохраняться показатель его боковой скорости.

Они позволят почти полностью погасить этот показатель, но при этом повысят максимальную скорость движения Солнечного зонда «Паркер», которая на пике сможет составить до 200 километров в секунду. Для решения вопроса боковой скорости NASA планирует использовать гравитационные маневры вокруг Венеры.

Гравитационные маневры вокруг Венеры

Чтобы максимально сблизиться с Солнцем, Солнечному зонду «Паркер» придется выполнить несколько гравитационных маневров вокруг Венеры в течение 7 ближайших лет.

После второго пролета, период уменьшится до 130 дней. После первого пролета Венеры, зонд выйдет на эллиптическую орбиту с периодом 150 дней (2/3 от периода Венеры), делая 3 оборота, когда Венера делает 2. Это сократит период до половины венерианского (112,5 дней). Менее чем через 2 оборота (198 дней) космический аппарат встретиться с Венерой в третий раз. Через 237 дней зонд встретит Венеру в пятый раз, и период вращения сократиться до 96 дней (3/7 от венерианского). На четвертую встречу период будет составлять уже 102 дня. Шестая встреча состоится почти через два года после предыдущей и сократит период до 92 дней (2/5 от венерианского). Аппарат на этот момент будет делать уже 7 оборотов, когда Венера будет делать только 3. После еще пяти оборотов вокруг Солнца, зонд встретится с Венерой в седьмой и последний раз, что уменьшит период до 88-89 дней, позволив подойти еще ближе к Солнцу.

Самый быстрый космический аппарат в истории человечества

Благодаря нескольким гравитационным маневрам вокруг Венеры космический аппарат в итоге сможет развить скорость в 692 000 километров в час, что быстрее любого другого космического зонда, построенного человеком.

Его текущая скорость составляет около 266 тысяч километров в час. На данный момент времени самым быстрым космическим аппаратом является зонд «Юнона», предназначенный для изучения Юпитера. Максимальная скорость Солнечного зонда «Паркер» более чем в два раза превзойдет скорость «Юноны» и в 11 раз скорость «Вояджера-1». Скорость космического аппарата «Вояджер-1», запущенного покорять межзвездное пространство в конце 70-х годов и покинувшего Солнечную систему 35 лет спустя, составляет приблизительно 61 000 километров в час.

Тепловой экран

Размер расположенного в фронтальной части аппарата солнечного щита составляет 2,4 метра в диаметре. Тепловой экран зонда не менее впечатляет, чем его максимальная скорость. Толщина экрана составляет 11,5 сантиметра. Он предназначен для отражения экстремального тепла от научного оборудования зонда. Фронтальная пластина, обращенная в сторону Солнца, покрыта специальной белой керамической краской, которая позволяет отражать тепло максимально эффективно. Он состоит из углеродной композитной пены, зажатой между двумя углеродными пластинами. Его вес составляет всего 73 килограмма. Используемые материалы позволили сделать щит довольно легким.

Частицы могут двигаться быстро (высокая температура), но если их будет немного, то и энергии будет немного (мало тепла). В космосе температура может быть тысячи градусов, но конкретный объект не будет нагреваться, поскольку температура определяется скоростью движения частиц, тогда как тепло измеряется общим количеством энергии, которую они переносят. В космосе мало частиц, поэтому немногие из них способны передать энергию аппарату.

Самый автономный космический аппарат

Когда зонд будет находиться у Солнца то связь между ним и Землей будет в одностороннем порядке прерываться каждые 8 минут. Одно из объяснений эффективности теплового экрана заключается в очень «умном» программном обеспечении, с помощью которого управляется космический аппарат. В течение этого времени зонд сможет самостоятельно всего за 10 секунд вносить необходимые коррективы.

Создатели зонда внесли в его программное обеспечение абсолютно все возможные сценарии развития событий, какие только смогли себе представить, поэтому аппарат способен самостоятельно менять угол наклона и поворота защитного экрана при такой необходимости.

Научный сотрудник проекта Солнечного зонда «Паркер» Никола Фокс называет этот аппарат «самым автономным космическим аппаратом, созданным человеком».

Уникальный груз

Одним из участников стал Уильям Шетнер, актер сыгравший капитана Кирка в киноэпопее «Звездный путь». В марте этого года NASA пригласило общественность принять участие в акции, в рамках которой имена сотен тысяч участников будут помещены на памятную табличку и отправлены к Солнцу вместе с зондом. В общей сложности запрос на добавление своего имени на именную табличку в NASA отправили более 1,1 миллиона человек.

Кроме того, космический аппарат повезет с собой столько имен людей, сколько поддержат эту миссию», — заявила научный сотрудник программы Никола Фокс. «Это, пожалуй, одна из самых амбициозных и экстремальных разведывательных миссий в истории человечества.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть