Россия положила глаз на Солнце

В пятницу вечером, с суточной задержкой с космодрома Плесецк стартовала ракета-носитель Циклон-3. Она вывела на орбиту спутник «Коронас-Фотон» – первую за долгие годы отечественную космическую обсерваторию. Она предназначена для изучения физики Солнца и процессов в его ближайших окрестностях, которые простираются вплоть до и далеко за пределы земной орбиты.

Вообще говоря, этот спутник не совсем российский. «Коронас-Фотон» – третий аппарат в серии из почти десятка спутников, о совместном финансировании и разработке которых академии наук России и Украины договорились в начале 1990-х годов. Однако из всего списка аппаратов, которые были запланированы к запуску, в космос поднялись лишь три. Все они предназначены для изучения Солнца и его влияния на Землю и носят название «Коронас» – «Коронас-И», «Коронас-Ф» и вот теперь «Коронас-Фотон».

Первый из серии, «Коронас-И» поднялся на орбиту ещё в 1994 году и оставался там до 2001 года, однако на деле большая часть исследовательской аппаратуры перестала работать в течение нескольких первых месяцев. Второй аппарат, «Коронас-Ф», был удачливее – на орбите он прожил 4,5 года (с лета 2001-го по декабрь 2005 года), однако работал всё время, пока не сгорел в атмосфере, рассыпав обломки над Индийским океаном.

Расчётный срок работы «Коронас-Фотона», собранного на платформе спутниковой серии «Метеор», – три года, хотя ничто не помешает продлить его миссию, если он и дальше будет работать, как положено. Этот спутник изначально разрабатывался для исследований Солнца и солнечной короны с помощью высокоэнергичного излучения – как фотонов высоких энергий, так и корпускул – протонов, электронов, нейтронов и ядер гелия.

Из почти двух тонн массы спутника более 500 килограммов – научное оборудование.

Всего на космическом аппарате установлены 11 приборов, разработанных учёными России, Украины, Польши и Индии. Прежде в составе коллаборации были также учёные из Германии и Испании, но они вышли из проекта, не выдержав многолетней задержки его реализации. Зато присоединились польские учёные, участие которых поначалу не планировалось.

Безусловно, самой интересной частью научной нагрузки станет прибор ТЕСИС, созданный в Физическом институте РАН имени Лебедева,

интересной как для астрофизиков, так и для публики. Почти все приборы обсерватории будут работать, грубо говоря, вслепую, и только ТЕСИС – это настоящий телескоп, который сможет получать изображения Солнца и его окрестностей в жёстком ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Под данные ТЕСИСа отдана половина потока информации, который будет сбрасываться на Землю, – 0,5 гигабайта в сутки.

Как рассказал «Газете.Ru» один из разработчиков прибора, ведущий научный сотрудник ФИАН Сергей Богачёв, угловое разрешение инструмента составит 1,5 угловой секунды, а временное – до 2 секунд. Таким образом, прибор сможет в мельчайших подробностях исследовать развитие вспышек в атмосфере и в короне Солнца, следить за перезамыканием линий магнитного поля и токовых слоёв в плазме. И в этом ТЕСИСу нет равных ни среди отечественных, ни среди зарубежных аналогичных инструментов.

Собственно, ТЕСИС – это даже не один, а целая батарея телескопов-рефлекторов с диаметром зеркала около 12 см и эффективным фокусным расстоянием 1,8 метра. Все они одновременно будут смотреть на Солнце и получать его изображения в нескольких диапазонах длин волн. Сами многослойные зеркала сделаны таким образом, что отражают лишь очень узкую спектральную область, и эти области специально подобраны так, чтобы содержали конкретные спектральные линии.

Светимость плазмы в каждой из этих линий зависит от плотности и температуры своим уникальным образом, так что, сопоставив изображения, учёные смогут получить информацию о большинстве физических параметров в каждой конкретной области развивающейся вспышки. Более того, в состав ТЕСИСа входит и коронограф – прибор, в котором само Солнце будет закрыто «искусственной луной», но зато будут прекрасно видны внешние области короны на расстояние до 5 солнечных радиусов. Это позволит наблюдать за развитием ускорения космических частиц и даже определять направление их движения, даже они если расположены «с другой стороны», за Солнцем.

Одна из главных задач инструмента – изучение процессов нагрева плазмы в переходном слое плотных фотосферы и хромосферы Солнца к разреженной короне и в самой короне.

Долгое время учёные полагали, что самое интересное в плане физики плазмы происходит именно рядом с Солнцем, а в короне, где очень низкая плотность, частицы лишь без конца разгоняются до огромных скоростей, соответствующих температурам в несколько миллионов кельвинов. Однако последнее время становится ясно, что это не так. Каким-то образом то там, то здесь в солнечной короне происходит внезапный нагрев плазмы до температуры в 15–20 миллионов кельвинов. Каковы причины этого явления, пока никто не знает, но, как это происходит, учёные надеются узнать с помощью инструмента ТЕСИС.