velzevul (dubva1) wrote,
velzevul
dubva1

Слежка за возлюбленной звездой

10 октября 1946 года с южноамериканского военного полигона Уайт-Сэндз в штате Нью-Мексико была запущена трофейная ракета «Фау-2». Ракета не несла боеголовки, зато была вооружена спектрографом, при помощи которого были в первый раз изготовлены снимки нашего светила в ультрафиолетовой спектральной области 290–230 нм, волны которой поглощаются в нижних слоях атмосферы и не добиваются поверхности Земли. Конкретно эту дату можно считать деньком рождения галлактической солнечной астрономии.





К началу галлактической эпохи о Солнце было понятно много. Ученые отлично представляли для себя его состав (в главном водород и гелий) и механизм генерации энергии (термоядерные реакции). Были накоплены архивы сведений о солнечных пятнах и вспышках, магнитных полях и радиошумах, температуре наружных слоев (фотосферы, хромосферы и солнечной короны), динамике солнечной и околосолнечной плазмы, истечении коронального газа (солнечном ветре) и его воздействии на земную магнитосферу. Но многие глубинные связи меж этими явлениями были установлены только в процессе периодических наблюдений Солнца при помощи аппаратуры, установленной на галлактических платформах.


Ветреное светило


В 1960-х чуть ли не основным направлением галлактической солнечной астрономии стало исследование солнечного ветра. Этот парадокс на высококачественном уровне был предсказан еще в 1916 году норвежским геофизиком (семикратным Нобелевским номинантом) Кристианом Биркеландом (а три года спустя к такому же заключению пришел оксфордский доктор физики Фредерик Линдеман, потом главный научный советник военного кабинета Черчилля). В 1951 году германский астролог Людвиг Бирман разработал динамическую модель солнечной короны, из которой вытекало существование кругового потока заряженных частиц. Семью годами позднее янки Юджин Паркер опубликовал более полную теорию этого потока, который конкретно он и именовал «солнечным ветром». Паркер показал, что солнечная корона служит источником круговых струй частиц, в большей степени протонов и электронов, которые по мере удаления от Солнца не тормозятся, а ускоряются! Это разъясняется тем, что при уменьшении силы тяготения плазма из дозвукового режима движения перебегает в сверхзвуковой, подобно тому, как это происходит в сопле Лаваля. Выводы Паркера выглядели так феноминальными, что его рукопись отвергли двое рецензентов, и ее напечатали только по решению редактора Astrophysical Journal, известного Чандрасекара.


Существование солнечного ветра было в первый раз доказано экспериментально в 1959–1961 годах при прямом измерении характеристик межпланетной плазмы, выполненном русскими автоматическими станциями «Луна-1», «Луна-2» и «Венера-1» (управлял тестами главный конструктор радиопередатчика первого спутника Константин Грингауз, в те времена заведовавший отделом галлактических исследовательских работ в Радиотехническом институте АН СССР). Предсказанное Паркером ускорение частиц солнечного ветра было внушительно записанно плазменным спектрометром южноамериканского венерианского зонда Mariner-1, запущенного в августе 1962 года. Позже новые необъятные данные о солнечном ветре были получены бортовой аппаратурой американских спутников серии Explorer и галлактических зондов Pioneer.


1-ые шаги


С 1960 года США начали запускать бессчетные спец научные спутники для наблюдения Солнца. Первым из их был 19-килограммовый SOLRAD-1, созданный для регистрации солнечной радиации. В общей трудности в околоземное место выслали 10 таких аппаратов, все в рамках проектов ВМФ. В марте 1962 года NASA вывело на орбиту 200-килограммовый спутник Orbiting Solar Observatory-1 (OSO-1), за ним последовали более томные аппараты серии (последний, OSO-8, – в 1975-м). Эти обсерватории оснащались УФ- и рентгеновскими телескопами и счетчиками гамма-излучения. Показания устройств позволили узнать, что солнечные вспышки не только лишь светят в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом спектрах, но также служат источником заряженных частиц, радиоволн и рентгеновских лучей, а иногда даже гамма-излучения.


Самые поздние модификации станций серии OSO имели суровый вес: OSO-7 – 635 кг, OSO-8 – 1066 кг. Да и по сопоставлению с ними солнечная обсерватория NASA, выведенная на орбиту в феврале 1980-го, казалась великаном – предполетная масса 2,4 т! Она предназначалась для мониторинга Солнца в период наибольшей активности, отсюда и заглавие Solar Maximum Mission (SMM, либо Solar Max).


Этой станции выпала не очень легкая толика. Меньше чем через год после пуска отказал один из 4 гироскопов и наведение аппаратуры стало неосуществимым. Убрать проблемы NASA удалось нескоро: только в апреле 1984 года экипаж корабля Challenger возвратил станцию к активной жизни. К огорчению, уникальнейший из ее устройств, 1-ый в мире телескоп, созданный для наблюдений Солнца в рентгеновских лучах больших энергий, поправить не удалось.


Более принципиальным итогом работы SMM стало определение солнечной неизменной с ранее труднодоступной точностью. Ее значение находится в зависимости от активности Солнца, но его колебания составляют десятые толики процента. Анализ долговременнных показаний бортового радиометра станции SMM показал, что солнечная неизменная растет в пике солнечной активности, когда число солнечных пятен в особенности велико. Это изумило профессионалов, так как температура пятен на 1,5–2 тыщи градусов ниже средней температуры солнечной поверхности. Но пятна окружены более светлыми (как следует, жаркими) волокнистыми структурами – фотосферными факелами. Если пятна понижают суммарную мощность солнечного излучения, то факелы ее наращивают, при этом в несколько большей степени, потому баланс оказывается положительным. Это было совсем подтверждено к концу 1980-х, и приобретенные с SMM результаты закончили смотреться финоменом.


Плоды миниатюризации


Через год после пуска SMM японские ученые выслали в околоземное место маленькую (195 кг) солнечную обсерваторию Astro A (другое имя – Hinotori, «птица Феникс»), которая протянула до июля 1991 года. Через полтора месяца после ее кончины с такого же космодрома Кагошима ушла в космос более совершенная станция Yonkoh («Солнечный луч»). При массе вшестеро меньше, чем у Solar Max, ее способности были приблизительно такими же благодаря ультрасовременной внутренности. Один из 2-ух телескопов Yonkoh работал в спектре жесткого рентгена, 2-ой был настроен на мягенький рентген и голубые фотоны с длиной волны 460–480 нм. Станция несла также пару рентгеновских спектрометров, один из которых регистрировал и гамма-излучение. После 10 лет удачной работы 14 декабря 2001 года во время затмения Yonkoh растеряла ориентацию на Солнце, ее батареи разрядились и она вышла из строя. Скоро ей на замену придет новенькая японская орбитальная обсерватория Solar-B.


Галлактическая одиссея «Улисса»


Орбиты всех искусственных спутников Земли, как и орбита нашей планетки, лежат в плоскости эклиптики. Чтоб выйти за ее пределы, Людвиг Бирман еще в 1965 году начал пробивать пуск беспилотного аппарата, способного поглядеть на Солнце «с других сторон». Позже эту идею поддержали Европейская организация галлактических исследовательских работ и NASA. В 1979 году был даже подписан меморандум о запуске американской и европейской солнечных обсерваторий, которые должны были пройти над солнечными полюсами и провести детектирование корональных частиц, испускаемых более либо наименее перпендикулярно эклиптике. Спустя два года из-за экономных ограничений NASA отказалось от роли в этом проекте, что привело к суровым осложнениям в его отношениях с европейскими партнерами. Все же ЕКА все таки решило окончить строительство собственной станции Ulysses («Улисс»), и в 1984 году она была стопроцентно готова.


Аппарату пришлось ожидать 6 лет, пока NASA не послало его на околоземную орбиту на шаттле Disco-very. Потом 367-килограммовый зонд включил маршевые движки и в феврале 1992 года достигнул окружностей Юпитера. Разогнавшись в гравитационном поле планеты-гиганта, Ulysses практически вертикально выскочил из плоскости эклиптики и в августе 1994 года прошел на расстоянии 330 млн. км над южным полюсом Солнца. Потом вновь пересек плоскость эклиптики и в июле 1995-го пропархал над северным солнечным полюсом. При всем этом «Улисс» работал настолько идеально, что ему позволили пойти на 2-ой круг и снова пропархать над солнечными полюсами (в 2000 и 2001 годах). Если не случится неожиданностей, в феврале 2007 года он вновь посмотрит на Солнце с юга, а в январе 2008 года – с севера.


Задачки «Улисса» не ограничиваются отслеживанием солнечного ветра, дующего вне плоскости эклиптики. Его аппаратура определяет характеристики галлактических магнитных полей и плотность межпланетной и межзвездной пыли, ведет мониторинг рентгеновского излучения Солнца и галлактических гамма-всплесков и даже пробует зарегистрировать гравитационные волны.


Галлактическое Сохо


Слово «Сохо» вызывает у астрологов ассоциацию совсем не с одним из английских районов, а с аббревиатурой SOHO, SOlar and Heliospheric Observa-tory. В разработке научного оборудования этой станции ЕКА учавствовали США, Наша родина и Япония. 2 декабря 1995 года южноамериканская ракета Atlas II-AS доставила ее в околоземное место, откуда 1850-килограммовая станция начала самостоятельное путешествие. 14 февраля, за 6 недель до расчетного срока, она вышла на расчетную орбиту вокруг точки Лагранжа L1, которая находится в 1,5 млн. км от нашей планетки на полосы, соединяющей Землю и Солнце.


В феврале 1999 года в бортовые компы SOHO закачали новые программки, давшие возможность нацеливать ее приборы средством ориентации по звездам. На данный момент обсерватория стопроцентно работает, хотя все три ее гироскопа издавна вышли из строя, – это 1-ый случай прецизионной стабилизации галлактического аппарата без помощи гироскопов. Полностью может быть, что она прослужит еще большой срок, ведь горючего ей хватит лет на 10, а то и больше.


SOHO никогда не попадает в тень нашей планетки и поэтому может беспрерывно следить за Солнцем. Вокруг точки Лагранжа она крутится по эллипсу с длиной большой полуоси порядка 300 000 км. Так что через солнечный диск она не проходит, что упрощает прием ее сигналов на фоне солнечного радиошума.


Научное оборудование SOHO состоит из 12 устройств общей массой 610 кг. Четыре установки смотрят за солнечным ветром, 5 ведут мониторинг солнечной атмосферы и короны, три изучают сейсмику нашего светила – структуру и строение его недр. «Я думаю, главные заслуги SOHO лежат в области гелиосейсмологии, исследовании звуковых волн, которые появляются в глубине Солнца и добиваются его поверхности. Эти волны несут величавое огромное количество инфы о структуре и динамике солнечных недр. Я думаю, что, когда на помощь SOHO придет новый аппарат для исследования внутренностей Солнца – Solar Dynamics Observatory (SDO), мы сможем продвинуться еще дальше». Так оценивает работу обсерватории научный координатор американской части программки Уильям Вагнер. «Кстати, кроме наблюдений за Солнцем SOHO зарекомендовала себя очень действенным ассистентом охотников за кометами. В августе прошедшего года полное количество таких кометных открытий достигнуло тыщи и продолжает расти».


Солнечная плеяда


«В конце июля либо сначала августа NASA планирует запустить два солнечных спутника STEREO, Solar TErrestrial RElations Observatory, – добавляет Вагнер. – Они будут двигаться по той же орбите, что и Земля, один сзади нашей планетки, а другой – впереди. Эти аппараты будут создавать мониторинг процессов формирования солнечного ветра, в особенности выбросов массивных потоков вещества из солнечной короны. В разработке устройств для их учавствовали Англия, Франция, ФРГ, Швейцария и Венгрия. Сначала мая обе обсерватории были доставлены на мыс Канаверал для конечной отладки и установки на верхнюю ступень ракеты-носителя ‘Дельта-2’».


В августе 2008 года к компании солнечных обсерваторий присоединится еще одна – SDO, Solar Dynamics Observatory. «Это будет очень тяжкий спутник с массой около 3100 кг, выведенный ракетой Atlas на геостационарную орбиту, – поведал «ПМ» координатор проекта Алексей Певцов из директората гелиофизики NASA. – Один из 3-х его устройств будет определять суммарный поток самого коротковолнового солнечного ультрафиолета, другому предстоит выслеживать звуковые волны в фотосфере Солнца и определять составляющие фотосферного магнитного поля с очень высочайшим разрешением и в проекции на все три пространственные оси. SDO станет также платформой для 4 телескопов, созданных для исследования Солнца в нескольких кусках ультрафиолетового диапазона».


Наша родина тоже не остается в стороне. Прожившая семь лет обсерватория «КОРОНАС-И» (Всеохватывающие ОРбитальные Околоземные Наблюдения Активности Солнца) стартовала из Плесецка 2 марта 1994 года в год размеренного Солнца. Ее сменщица «КОРОНАС-Ф» ушла на орбиту 31 июля 2001 года и 6 декабря 2005 года разрушилась в нижних слоях атмосферы. «Полет обсерватории «КОРОНАС-И» был не полностью удачным, а вот «КОРОНАС-Ф» отдала много ценнейшей инфы, – откомментировал результаты этих тестов директор Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН Владимир Кузнецов. – Ее приборы наблюдали за Солнцем в фазе спада его активности. Осенью 2003 года она зарегистрировала мощнейшие солнечные вспышки, равных которым не наблюдалось три десятилетия. Обсерватория также передала важную информацию о проникновении высокоэнергетичных частиц солнечного ветра в земную магнитосферу». На данный момент уже практически готов 3-ий спутник этой серии «КОРОНАС-Фотон», который подразумевается запустить в 2007 либо 2008 году. Он в главном будет выслеживать самое коротковолновое солнечное излучение – рентген и гамма-лучи. Штурм солнечных загадок длится.






Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments