Европейское космическое агентство (European Space Agency, ESA) при помощи формации из двух спутников миссии Proba-3 успешно создало и какое-то время поддерживало миниатюрное искусственное солнечное затмение в космосе. Благодаря точному маневрированию и правильному расположению спутников относительно Солнца и друг друга учёные буквально по запросу могут получать беспрецедентные изображения солнечной короны.

Источник изображений: European Space Agency

В состав космической миссии Proba-3 входят два небольших космических аппарата: Occulter и Coronagraph. Спутники способны сохранять своё положение относительно друг друга с миллиметровой точностью, используя GPS, звёздные трекеры, лазеры и радиосвязь.

Occulter, оборудованный диском диаметром 1,4 метра, располагается со стороны Солнца в 150 метрах перед Coronagraph, тем самым блокируя прямые солнечные лучи. Это позволяет фототелескопу ASPIICS, установленному на Coronagraph, детально зафиксировать газовую корону нашей домашней звезды.

Ведущий научный сотрудник Королевской обсерватории Бельгии Андрей Жуков, с гордостью заявляет, что эти «изображения искусственного затмения сопоставимы с изображениями, полученными во время естественного затмения». Самое большое отличие в том, что искусственные затмения можно создавать при каждом обороте спутников вокруг Земли с периодичностью в 19,6 часа, в то время как полные солнечные затмения наблюдаются максимум два раза в год. Кроме того, естественные полные затмения длятся всего несколько минут, в то время как Proba-3 может удерживать своё искусственное затмение до 6 часов.

Без сомнения, способность Proba-3 генерировать по требованию длительные периоды полного затмения является переломным моментом в физике Солнца. Тем не менее, помимо фундаментальной науки, миссия также имеет значительные последствия для «космической погоды». Корона является источником солнечного ветра и массивных всплесков плазмы и магнитных полей, которые могут нарушить работу спутников, энергосетей и коммуникаций на Земле. Благодаря постоянному отслеживанию этих явлений, Proba-3 поможет предсказывать и смягчать последствия солнечных бурь.

Миссия Proba-3 рассчитана на два года. Её успешное завершение обеспечит учёных необходимым опытом для запуска более продолжительных миссий или создания единого виртуального гигантского космического инструмента из множества небольших космических аппаратов.

Учёные приблизились к тому, чтобы понять причины невероятно высокой температуры атмосферы Солнца, достигающей миллиона градусов, что в 150 раз превышает температуру поверхности звезды. Благодаря уникальному сотрудничеству космических аппаратов Solar Orbiter и Parker Solar Probe, а также необычному манёвру последнего, учёные получили данные, способные пролить свет на эту загадку космических масштабов возрастом 65 лет.

Источник изображения: ESA / NASA

Солнечная корона — внешний, самый разреженный и горячий слой атмосферы Солнца, состоящий из плазмы, давно интригует учёных своей аномальной температурой, достигающей миллиона градусов по Цельсию. Это в 150 раз больше, чем температура поверхности самой звезды. Такое явление казалось нелогичным, ведь чем дальше от источника тепла, тем холоднее должно быть.

Для разгадки этой тайны учёные обратили внимание на процесс турбулентности, который, как предполагается, играет ключевую роль в нагреве короны Солнца. Этот процесс можно сравнить с перемешиванием кофе в чашке: в результате турбулентных движений энергия переходит от больших масштабов к меньшим, вплоть до взаимодействия с отдельными частицами, в основном протонами, нагревая их. Это взаимодействие усиливается благодаря магнитным полям, присутствующим в короне, которые могут служить дополнительным источником энергии для нагрева плазмы.

Для детального изучения этого явления были задействованы космические аппараты Solar Orbiter и Parker Solar Probe. Первый из них, работая в тандеме с Parker Solar Probe, осуществлял как дистанционное зондирование, так и непосредственные измерения вблизи Солнца, позволяя учёным получить более полную картину происходящих процессов.

Ключевым моментом исследования стал манёвр Solar Orbiter, который включал в себя поворот на 45 градусов и отклонение от первоначального курса. Это позволило аппарату сфокусироваться на определённой области и синхронизировать работу с Parker Solar Probe для совместного сбора данных. Даниэле Теллони (Daniele Telloni) из Итальянского национального института астрофизики (INAF) отметил, что такой манёвр представлял некоторый риск, но благодаря ему учёные смогли получить уникальные данные.

Сравнив новые измерения с теоретическими предсказаниями, сделанными физиками, изучающими Солнце в течение многих лет, Теллони сообщил, что физики почти наверняка были правы в определении турбулентности как способа передачи энергии.

Результаты исследования позволили сделать значительный шаг вперёд в понимании процессов, происходящих в солнечной короне. «Эта работа открывает совершенно новое измерение в данном исследовании», — подчёркивает Гари Занк (Gary Zank) из Университета Алабамы в Хантсвилле, США.

Теперь учёные имеют возможность не только подтвердить давнюю теорию о роли турбулентности в нагреве короны, но и детально изучить механизмы этого процесса. Это открытие, безусловно, станет вехой в истории астрофизики, открывая новые горизонты для будущих исследований. «Данная работа представляет собой значительный шаг вперёд в решении проблемы нагрева короны», — отметил Даниэль Мюллер (Daniel Müller), учёный проекта.