Долетевший до Солнца зонд "Паркер" взбудоражил учёных неожиданными данными

Не так давно в NASA сообщили, что зонд Parker Solar Probe побил собственные рекорды по скорости полёта и минимальному расстоянию от Солнца. Отмечается, что это двенадцатое по счёту сближение зонда с Солнцем и на этот раз он подошёл к нему совсем близко — на восемь с половиной миллионов километров. Миссии зонда осталось ещё двенадцать сближений с Солнцем, после чего "Паркер" упадёт на звезду.

Зонд Parker Solar Probe стартовал летом 2018 года и специально предназначался для изучения солнечного ветра. Это поток ионизированных частиц, который задерживается магнитным полем Земли и вызывает полярные сияния. Он также способен влиять на всё живое на Земле и на работу спутников. Другие зонды-предшественники имели дело только с солнечным ветром, который удалился от Солнца и сильно трансформировался, а "Паркер" имеет дело с ветром в его первоначальном состоянии. Уже это может решить многие проблемы.

В декабре 2018 года Parker Solar Probe впервые приблизился к Солнцу на 24 миллиона километров и передал первый сигнал на Землю​​. Он сразу побил рекорд немецко-американского зонда Helios 2, который в 1970-х приблизился к звезде на 41,8 миллиона километров. Скоро станет понятно, что "Паркер" не просто так ставит мировые рекорды, это крайне важно и для науки, и для жизни на Земле.

В случае с зондом "Паркер" работает простое правило: чем ближе подлетишь к Солнцу, тем больше о нём узнаешь. К главной звезде Солнечной системы летали зонды "Пионер", Helios, но представить исчерпывающие данные они не смогли. "Паркер" разрабатывался с 2008 года с учётом недоработок предыдущих "солнечных миссий". А также с учётом гипотезы астрофизика Юджина Паркера о солнечном ветре.

На первый взгляд, это довольно скромный зонд — размером с фургон и весом всего 635 килограммов. По форме отдалённо напоминает кофемашину. Мощность — 343 Вт, соизмеримая с мощностью небольшого электрочайника.

Но здесь всё дело в аппаратуре. Зонд оснащён индукционным магнитометром для измерения магнитных полей, оптическим телескопом — для получения изображений короны и гелиосферы, а также электростатическими анализаторами — для анализа альфа-частиц, электронов и протонов солнечного ветра. На борту установлен чип, где записаны имена более миллиона людей, а также научная статья Юджина Паркера, вдохновившая миссию. Зачем на чип "Паркера" записаны личные данные людей — остаётся загадкой. Возможно, как в случае с "Вояджером", это некое послание другим цивилизациям. У "Паркера" и "Вояджера" много общего. И тот и другой решают задачи, за которые до них никто не брался.

"Паркер" буквально ныряет в фотосферу, а это основная часть видимого спектра Солнца. Чтобы не сгореть, он оснащён тепловым щитом и системой охлаждения, сделанными из композитных материалов на основе углерода. Также на "Паркере" установлена система автокоррекции, что позволяет зонду в случае чего менять положение в пространстве и прятать чувствительные инструменты в тень.

Зонд "Паркер" не из дешёвых. Он обошёлся NASA примерно в полтора миллиарда долларов. Именно на него астрофизики возлагают большие надежды. Есть три вопроса, на которые пока не получен ответ. Первый из них — какова природа солнечного ветра и как он влияет на землян.

Второй — как некоторые частицы, летящие от Солнца, настолько быстро достигают Земли, буквально за полчаса. И, наконец, неразрешённый парадокс солнечной короны: почему при удалении от поверхности Солнца резко повышается температура атмосферы — до полутора миллионов градусов Цельсия, хотя, по идее, должно быть наоборот.

Тут мы предвосхитим вопрос: "Если корона такая горячая, почему она не расплавила зонд "Паркер" на подлёте к Солнцу?" Дело в том, что она слишком тонкая и зонд пролетает через неё на большой скорости, оставаясь при этом неповреждённым.

"Паркер" делает все необходимые замеры для того, чтобы затем учёные смогли обработать данные и ответить на большинство до сих пор не разрешённых вопросов.

При двенадцатом приближении к Солнцу скорость "Паркера" составила 587 тысяч километров в час. Зонд вошёл в зону контакта в хорошем состоянии, все системы на момент сближения работали нормально. Затем он вернулся к операторам миссии в лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд.

За двенадцать сближений с Солнцем "Паркер" открыл много интересного. Так, к примеру, выяснилось, что у Солнца нет твёрдой поверхности, как у Земли, а его атмосфера состоит из солнечного материала, фиксируемого гравитацией и магнитными полями. Опираясь на данные зонда, учёные в настоящий момент составляют календарь циклов солнечного ветра, а также более детально изучают, как Солнце влияет на атмосферу Земли. Это к вопросу о том, как обезопасить нашу планету от солнечного ветра и магнитных бурь.

Благодаря данным "Паркера" учёные создали 3D-модель магнитного поля в области между фотосферой Солнца и зондом. Выяснилось, что магнитная энергия в данной области превышает и кинетическую, и тепловую энергию заряженных частиц. А значит, многие парадоксы обуславливались только тем, что явление вписывали не в ту систему координат. То есть затраты на миссию вполне оправданны.

Назвать эту миссию безоблачной тоже нельзя. Ранее сообщалось, что на близком расстоянии от поверхности Солнца зонд попал в зону турбулентности, которую создают псевдостримеры — массивные образования, которые можно даже увидеть с Земли при солнечном затмении. Поэтому можно сказать, что пролёт сквозь них — это внезапная удача, на которую учёные особенно не рассчитывали.

И в этот момент зонд послал учёным сигнал, что альвеновские волны (низкочастотные колебания), сопровождающие плазму, могут трясти любую космическую технику с огромной силой. Тут сильно пригодилась встроенная система защиты от вибраций и колебаний, благодаря чему "Паркер" смог передислоцироваться в безопасную зону. Зато стало точно известно, что причиной псевдостримеров и коронарных петель (а также парадоксов короны) является магнитное поле и оно более специфично, чем принято считать.

Согласно планам NASA, к 2024 году зонд приблизится на расстояние 6,2 миллиона километров от Солнца. Теплозащитный экран разогреется до 1370 °C, что приближается к его предельным возможностям теплозащиты. При этом число неожиданных открытий будет возрастать прямо пропорционально уровню возрастающей для зонда опасности.