Магнитный ноль

Научная космическая группировка спутников ЕКА под названием «Кластер» обнаружила область, в которой магнитное поле Земли совершило спонтанную реконфигурацию. И в этом магнитном урагане обнаружился точно такой же «глаз бури», как и в обычных земных циклонах. Группировка Cluster состоит из четырех спутников, находящихся на расстоянии в тысячу километров друг от друга. Они и наблюдали пересоединение магнитных силовых линий земной магнитосферы.

Некоторые области земной магнитосферы похожи на «магнитные пузыри», «наполненные» плазмой – солнечным ветром. Когда подобные «магнитные пузыри» сталкиваются, магнитные поля переконфигурируются, силовые линии разрываются и соединяются вновь, образуя новую, более устойчивую конфигурацию.

В самом центре этого столкновения, по расчетам ученых, должна существовать «мертвая зона» (null point), в которой отсутствует магнитное поле. До сих пор наблюдать ее не представлялось возможным, поскольку это требовало одновременно четырех точек наблюдения. И 15 сентября 2001 года четыре спутника группировки Cluster прошли над теневой стороной Земли, там, где сталкиваются потоки солнечного ветра, обогнувшие Землю, «окружив» одну из таких «мертвых зон».

На обработку данных, переданных Cluster, у международной группы ученых, возглавляемой доктором Сяо из Академии наук КНР, потребовалось пять лет. Только за это время ученым удалось воссоздать трехмерную структуру процесса.

«Мертвая зона» оказалась окружена не предсказанным теорией магнитным вихрем приблизительно в 500 километров в поперечнике. Вихрь выбрасывает в противоположные стороны поток заряженных частиц.

На Земле спонтанные аналогичные найденному в космосе магнитные переконфигурации (соответствующего масштаба) мешают управлять термоядерным процессом, в масштабах Земли вызываемый ими вихрь создает совершенно особый тип сияний (так называемые протонные авроры), а в самых мощных источниках излучения во Вселенной, как полагают, именно такой процесс вызывает появление грандиозных выбросов вещества в квазарах – джетов, иногда растягивающихся на миллион световых лет.

Наблюдение магнитной «дыры» должно наконец помочь понять и точно описывать процессы пересоединения магнитных силовых линий, которые существуют во всех масштабах Вселенной.

Теперь, обработав данные, ученые ищут другие «мертвые зоны» в магнитосфере Земли, чтобы понять, является ли наблюдаемая вихревая структура повсеместной, или это частный случай конкретной перегруппировки силовых линий. Как полагает группа Сяо, их работа должна помочь не только теоретическому описанию процессов, происходящих в земной магнитосфере или вокруг черных дыр, но и создать наконец более совершенный термоядерный реактор.

Интересно, что выводом на орбиту группировки спутников изучения магнитосферы Земли Cluster ЕКА обязано России. Первоначально группировку хотели запустить своими силами ракетой-носителем «Ариан». Однако катастрофа «Ариана-5» в 1996 году уничтожила четыре спутника, и все пришлось начинать заново. На этот раз Cluster запускали в два этапа при помощи российской ракеты-носителя «Союз» и разгонного блока «Фрегат». 16 июля 2000 года прошел запуск первой пары спутников, которую без каких-либо проблем вывели на орбиту с апогеем в 18 000 километров. 9 августа во время второго запуска произошло ЧП. Маршевый двигатель третьей ступени носителя выключился на 3,5 секунды раньше запланированного, не обеспечив головному блоку необходимую скорость. Однако возможность подобной нештатной ситуации и пути выхода из нее конструкторы предусмотрели в логике работы «Фрегата» заранее.

По получении команды «Авария» «Фрегат» отделился от третьей ступени носителя и обеспечил выведение головного блока на опорную орбиту, скомпенсировав недобранную ракетой-носителем скорость. На эту незапланированную операцию «Фрегат» потратил лишних ~240 кг топлива. Поэтому при выдаче команды на следующее (второе) включение автоматика скорректировала команду на полную выработку топлива. В итоге на орбите удалось полностью собрать всю научную группировку.