276
Солнце, несмотря на весь свой блеск, склонно прятаться за занавесом тайны. К примеру, его внешняя атмосфера, корона, кажется горячее, чем ее поверхность — похоже, гораздо горячее — и ученые не знают почему. Существует также большая загадка относительно того, как солнечный ветер, являющийся потоком заряженных частиц, исходящих от солнца, ускоряется при масштабировании пространства. Что именно двигает этими частицами? И вскоре NASA намерено решить еще одну солнечную головоломку, связанную как с короной, так и с солнечным ветром.
Агентство хочет знать, как одно превращается в другое — и узнать, как эта связь создает камеру солнечного ветра, в которой мы живем, известную как гелиосфера.
27 февраля на борту ракеты SpaceX Falcon 9 NASA планирует запустить на низкую околоземную орбиту миссию PUNCH для изучения Солнца. Он будет работать вместе с обсерваторией агентства SPHEREx, которая является чем-то вроде широкоугольной версии космического телескопа Джеймса Вебба, в рамках программы Launch Services программы агентства, направленной на повышение экономичности космических миссий.
«PUNCH – это первая миссия, специально разработанная для объединения двух основных отраслей гелиофизики: физики Солнца и физики солнечного ветра», – сказал журналистам 4 февраля Крейг ДеФорест, главный исследователь PUNCH из Юго-Западного научно-исследовательского института.
PUNCH, расшифровывающийся как «Поляриметр для объединения короны и гелиосферы», состоит из четырех небольших спутников, которые будут работать в тандеме для создания 3D-наблюдений специально за внутренней гелиосферой. «Гелиосфера» относится к области (похожей на пузырь) вокруг Солнца. Эта область фактически охватывает всю нашу Солнечную систему и образуется в результате частиц солнечного ветра, вытекающих из Солнца и, наконец, вдавливаемых в межзвездную среду. Это создает барьер между частью пространства, в котором доминирует солнечный ветер и остальной Вселенной, оставляя наше космическое соседство в такой камере солнечного ветра.
"Наша гелиосфера - это массивный, гигантский объект, который простирается так далеко от Солнца, и PUNCH собирается соединить его с ближайшего края Солнца к самому далекому", - сказал журналистам во время разговора Джо Вестлейк, директор отдела гелиофизики NASA в штаб-квартире агентства.
Но опять-таки ученые действительно надеются открыть, как корона становится гелиосферой. «PUNCH станет действительно отличным объединителем», — сказала во время разговора Николин Виалл, научный сотрудник миссии PUNCH из Центра космических полетов NASA Goddard Space Flight Center в Мэриленде. Это может иметь далеко идущие последствия, наиболее увлекательно связанное с тем, насколько хорошо мы можем прогнозировать горькие космические погодные явления, которые одновременно обеспечивают нас отличными полярными сияниями и угрозами для электросети.
Как работает PUNCH
Есть несколько ключевых аспектов работы PUNCH. Во-первых, как уже упоминалось, это не один космический корабль, а скорее созвездие из четырех, которые будут размещены в разных областях низкой околоземной орбиты. Причина этого квартета очень интересна и на самом деле не неслыханная концепция в исследовании космоса.
«Мы должны иметь два типа инструментов, сказал ДеФорест, «один, который смотрит близко к солнцу, где оно ярко, и другой, смотрящий дальше от солнца, где оно слабее, — но те, которые смотрят дальше, имеют проблему: на пути стоит планета в форме Земли».
Однако есть решение.
"Нам пришлось сделать прибор очень далеко от Земли, что было бы непомерно дорого", - сказал ДеФорест. «Или нам нужно было сделать его таким же большим, как Земля».
С последним ушла команда. Очевидно, что это нелегко, а может быть, и невозможно? — сделать космический корабль размером с Землю по имеющимся технологиям. Итак, учёные сделали следующий лучший шаг. "Все, что нам нужно было сделать, это разбить его на три части и установить на трех разных космических кораблях", - сказал ДеФорест. «Так почему мы имеем три широкоугольных фотокамеры».
Концепция сродни тому, как команда Event Horizon Telescope (EHT) сделала первое в истории (и второе в истории) изображение черной дыры, сделанное человечеством. Чтобы добиться такого успеха, исследователи EHT поняли, что им нужен телескоп размером с Землю, поэтому они разбросали кучу телескопов по разным частям планеты, а затем соединили все данные вместе.
Относительно последней части PUNCH – четвертого члена созвездия спутников — ДеФорест объяснил, что это узкопольный визуалер, созданный Научно-морской исследовательской лабораторией в Вашингтоне, округ Колумбия. Это устройство работает иначе, чем остальные три; это включает в себя камеру, расположенную так, что можно увидеть искусственное полное солнечное затмение. Вспомните, например, как выглядело полное солнечное затмение 2024 года: нежный белый ореол вокруг темного круга. Белое гало было короной солнца, а темный круг — силуэтом луны. Это та же идея.
«PUNCH увидит полное солнечное затмение; посмотрите на эту корону; посмотрите на нее, как она расширяется наружу, но это даже лучше, чем затемнение – потому что вы сможете увидеть это не только на пару минут, когда луна закрывает основное тело Солнца, позволяя вам увидеть корону, а поскольку PUNCH создает искусственное затемнение, мы можем наблюдать за ним все время, и мы можем наблюдать за ним на высоком уровне. определение», — сказал Виал.
"Если вы представите себе затмение на реальном небе, то, что PUNCH видит, простирается от прямого над головой до самого горизонта", - добавила она. "Это огромный объем Солнечной системы".
Но это всего лишь половина дела. Вторая важная вещь о PUNCH заключается в том, что это поляриметр, использующий свойство света, называемое поляризацией.
«Поляриметр — это камера, которая может измерять поляризованный свет, который вы можете видеть сквозь пару солнцезащитных очков, и мы используем его для измерения того, что мы изображаем в трех измерениях», — сказал ДеФорест.
«Все, что мы видим вокруг нас, за исключением самого источника света, рассеяно от поверхности или от находящегося в космосе объекта», – добавил он. «Итак, глядя на солнечный ветер, мы наблюдаем солнечный свет, рассеивающийся от фактического материала, который мы видим. Этот процесс рассеяния поляризует свет, а степень поляризации говорит нам, где был объект в трех измерениях».
Приветствуем побочные эффекты
PUNCH, если все пойдет по плану, сможет раскрыть вещи о Солнце, выходящие за пределы объединения короны и гелиосферы. К примеру, команда говорит, что это вполне может изменить игру для прогнозов космической погоды, то есть мы сможем знать, когда ударит солнечный шторм с большей точностью, чем сейчас. Конечно, это хорошо для последователей за полярным сиянием, но это также хорошо, если к нам следует мощный шторм, способный нанести вред, например, космонавтам, выходящим в открытый космос.
"Мы ожидаем, что мы революционизируем способ прогнозирования космической погоды", - сказал ДеФорест. Мы первая миссия, которая может регулярно отслеживать трехмерные явления космической погоды по всей Солнечной системе.
PUNCH также сможет работать с другими солнечными зондами, включая новаторский Parker Solar Probe, который время от времени буквально погружается в солнечную корону, в последний раз в канун Рождества прошлого года.
"Вместе эти две миссии предоставят первые дополнительные наборы данных, которые покажут, как солнце порождает солнечный ветер и космическую погоду, охватывающих один миллиард в масштабе", - сказал ДеФорест. «Это сродни тому, чтобы одновременно отслеживать и измерять анатомию бегущей на дорожке звезды, а также отдельные движения молекул глюкозы в мышцах этого бегуна».
И, наконец, ДеФорест называет особый «побочный эффект» главной науки PUNCH: «Мы создадим новую астрономию, создав полную поляриметрическую звездную карту чуть более трех четвертей видимого неба».
