Европейское космическое агентство (ESA) сообщило, что космический зонд Solar Orbiter на пути к Венере пережил столкновение с облаком, образованным корональным выбросом массы Солнца. Зонд и его научное оборудование не пострадали, а учёные получили ценнейшие данные о поведении заряжённых частиц солнечной массы. Это улучшит раннее прогнозирование космической погоды и сделает полёты в космосе безопаснее.

Зонд Solar Orbiter на фоне Венеры в представлении художника. Источник изображения: ESA

Наблюдение за Солнцем с Земли не позволяет определить направление выброса коронарной массы в сторону нашей планеты. Для этого нужна иная точка наблюдения или создание точнейшей модели поведения облаков заряжённых частиц, движущихся от Солнца. Зонд Solar Orbiter является одним из таких инструментов как для взгляда со стороны, так и с позиции собираемых данных. В начале сентября как раз произошло событие, позволившее аппарату собрать ценнейшие сведения о составе и плотности облака корональной массы, выброшенного Солнцем в сторону Венеры в конце августа.

Зонд Solar Orbiter использует Венеру в качестве гравитационного трамплина, чтобы без затрат топлива менять орбиту требуемым образом. Сейчас аппарат совершил третье сближение с Венерой и запланировано ещё четыре. Все совершённые гравитационные манёвры позволяли зонду приближаться к Солнцу в плоскости эклиптики, и новый манёвр позволит Solar Orbiter приблизиться к Солнцу ещё на 4,5 млн км. Но все следующие манёвры, очередной из которых произойдёт в 2025 году, заставят зонд «выпрыгнуть» из плоскости привычных планетарных орбит и довести угол наклона его орбиты до такого, который позволит наблюдать за полюсами на Солнце.

Учёные заранее знали о пересечении зондом области с облаком корональной массы и отключили самые чувствительные приборы. Основное оборудование зонда продолжало работать и передавать на Землю информацию, включая данные о плотности протонов, электронов и ионов гелия в облаке. Облако корональной массы «ободрало» верхние слои атмосферы Венеры — для планеты выброс не прошёл без последствий, но зонд, как сказано выше, рассчитан для более жёстких воздействий. Ему ещё приближаться к Солнцу, а там космическая погода будет намного жёстче.

Стало известно, что Китай строит крупнейший в мире массив радиотелескопов, который планируется использовать для изучения Солнца. Даочэнский солнечный радиотелескоп (DSRT) поможет расширить представления о корональных выбросах массы, которые нередко сопровождаются геомагнитными бурями на Земле.

Источник изображения: Liu Zhongjun / China News Service / Getty Images

Согласно имеющимся данным, массив телескопов строится на одном из плато в провинции Сычуань на юго-западе Китая. Когда объект будет завершён, в его состав войдут 313 тарелок диаметром 6 метров каждая, которые образуют круг диаметром 3,14 км. Массив радиотелескопов будет задействован при изучении корональных выбросов массы, крупных выбросов заряженных частиц из солнечной короны. Направленные на нашу планету, такие выбросы могут наносить вред электросетям, телекоммуникационным объектам, спутникам и др.

Отмечается, что реализация данного проекта осуществляется в рамках более масштабной программы по строительству сети наземных объектов для наблюдения за космическими объектами под названием «Китайский меридиан». В рамках этой программы во Внутренней Монголии осуществляется строительство спектрального радиогелиографа для наблюдения за Солнцем. Радиогелиограф будет состоять из 100 тарелок, расположенных по спирали, и позволит изучать Солнце в широком диапазоне частот.

В общей сложности программа «Китайский меридиан» предполагает введение в эксплуатацию около 300 инструментов для изучения космоса, которые будут развёрнуты на 31 станции по всему Китаю. Проект курирует Национальный центр космических наук Китайской академии наук, а участие в нём принимают более 10 учреждений и научных институтов Китая.

Вывод на орбиту первых спутников в рамках проекта «Ионозонд» намечен на следующий год. Об этом говорится на страницах журнала «Русский космос», публикуемого государственной корпорацией «Роскосмос».

Макет КА «Ионосфера-М» (проект «Ионозонд») на выставке ИКИ РАН / Источник изображения: Т. Жаркова, ИКИ РАН, 2022

Инициатива «Ионозонд» входит в Федеральную космическую программу на 2016–2025 годы. Будущая космическая система позволит осуществлять мониторинг состояния ионосферы, а также отслеживать состояние Солнца и исследовать солнечно-земные процессы.

Предполагается, что спутниковая группировка «Ионозонд» будет состоять из четырёх одинаковых аппаратов «Ионосфера-М», предназначенных для зондирования и мониторинга ионосферы. Систему дополнит пятый спутник — «Зонд-М», призванный наблюдать за Солнцем.

Макет КА «Ионосфера-М» (проект «Ионозонд») на выставке ИКИ РАН / Источник изображения: Т. Жаркова, ИКИ РАН, 2022

Сообщается, что первыми в космос должны выйти два аппарата «Ионосфера-М»: их запуск запланирован на 2023 год с космодрома Восточный. Через несколько лет группировку планируется дополнить второй парой аппаратов «Ионосфера-М» и спутником «Зонд-М».

На каждом космическом аппарате «Ионосфера-М» первой пары будут установлены восемь научных приборов. На спутниках второй пары расположатся уже по десять приборов. Основной научный инструмент — ионозонд ЛАЭРТ: он «просветит» ионосферу, и по его данным будут строиться вертикальные профили концентрации электронов. Другие приборы измерят потоки энергичных частиц, их пространственные и энергетические распределения.

По сообщению китайских СМИ, мощная космическая обсерватория для наблюдения за Солнцем готова к запуску. Запуск китайской обсерватории ASO-S запланирован на 20 октября с космодрома Цзюцюань в пустыне Гоби. Аппарат будет четыре года наблюдать за нашей звездой, пик очередной активности которой ожидается в 2025 году. Это позволит собрать ценнейшие данные о процессах на Солнце и их влиянии на космическую погоду вблизи Земли и на ней.

Источник изображения: Chinese Academy of Sciences

Китайская обсерватория впервые объединит на космической платформе два типа датчиков: оптические телескопы, которые будут следить за вспышками, пятнами и выбросами коронарной массы, и датчики слежения за магнитным полем Солнца. Для этого 888-кг обсерватория будет поднята на орбиту высотой 720 км. Синхронные наблюдения событий на Солнце в оптическом диапазоне и за динамикой магнитного поля позволят больше узнать о процессах в недрах нашей звезды.

Китайские учёные, согласно источнику, находятся на втором месте в мире по публикациям научных статей, посвящённых физическим процессам на Солнце. В то же время данные для своей работы китайские исследователи вынуждены были брать из сторонних источников. Обсерватория ASO-S восполнит этот пробел и позволит напрямую получать информацию.

В прошлом году, кстати, Китай запустил младшего брата ASO-S — небольшой экспериментальный спутник Chinese Hydrogen-Alpha Solar Explorer (CHASE). Аппаратура CHASE стала первой в космосе, которая фиксировала спектральные линии H-альфа. Это видимые линии красного цвета в спектре водорода. Они появляются при переходе электрона с 3-го на 2-й уровень с одновременным излучением фотона. Эти линии помогают изучать явления в короне Солнца, такие как образование и динамика протуберанцев.

Также Китай завершает создание на Земле двух крупных радиотелескопов для слежения за Солнцем: солнечного радиотелескопа Даочэн (DSRT) для слежения за корональными выбросами массы и сцинтилляционного телескопа Mingantu для создания пространственной карты распределения плотности солнечного ветра в нашей части пространства. Вместе с космическими обсерваториями новые наземные телескопы позволят Китаю далеко продвинуться в изучении космической погоды и в планировании космических миссий с учётом её прихотей.

Вместе со вспышками на Солнце в космос выбрасываются также потоки высокоэнергетических частиц — так называемая коронарная масса. До 70-х годов прошлого века учёные не могли наблюдать подобных явлений, а отслеживать их стоит — слишком мощные потоки могут навредить не только космонавтам и спутникам, но также земным системам связи и энергоснабжения. Взять под постоянный контроль эту активность Солнца решили в Китае, для чего строят радиотелескоп.

Источник изображения: China News Service

Солнечный радиотелескоп Даочэн (DSRT) строится на площадке высоко на Тибетском нагорье в провинции Сычуань и будет состоять из 313 антенн, каждая из которых диаметром 6 метров. Антенны будут расположены по кругу со 100-метровой башней в центре. Комплекс будет эквивалентен антенному массиву диаметром 3,14 км. Все 313 антенн массива будут работать согласованно по специально написанному алгоритму. Строительство, как ожидается, будет завершено к концу текущего года.

«DSRT станет крупнейшей в мире круговой решёткой для получения радиоизображений Солнца и позволит более точно наблюдать корональные выбросы массы», — сказал на прошлой неделе Китайской службе новостей Ву Цзюньвэй (Wu Junwei) из Национального центра космической науки, который курирует проект на месте.

Телескоп DSRT будет работать в паре с другим телескопом наблюдения за солнечной активностью — Mingantu, который строится во Внутренней Монголии. Mingantu — это сцинтилляционный телескоп, который будет создавать пространственную карту распределения солнечного ветра по искажению радиосигналов из далёкого космоса. Это будут косвенные наблюдения, тогда как решётка DSRT будет следить непосредственно за выбросами корональной массы. В паре оба инструмента выведут Китай в мировые лидеры по наблюдению за космической погодой в Солнечной системе.

Источник изображения: China News Service

Судя по всему, Китай готовится к массовому присутствию в космосе, поскольку космическая погода определяет возможности космической связи и безопасные траектории для космических аппаратов, а также заостряет внимание на здоровье космонавтов. Это особенно важно за пределами магнитного поля Земли, например, на орбите Луны, где частицы Солнечного ветра могут нанести ущерб оборудованию кораблей и здоровью людей.

В конце 2021 года операторы группировки спутников Swarm Европейского космического агентства (ESA) заметили, что их спутники, занимающиеся измерениями магнитных полей, начали сближаться с Землёй почти в 10 раз быстрее, чем раньше. Явление совпало с началом нового солнечного цикла и в ближайшие годы это может привести к потере множества малых спутников.

Источник изображения: NASA

По данным представителя Swarm, если в последние 5-6 лет спутники двигались к Земле со скоростью порядка 2,5 км в год, то с декабря по апрель скорость падения увеличилась до 20 километров в год.

Находящиеся на околоземных орбитах спутники встречают сопротивление чрезвычайно разреженной на такой высоте земной атмосферы, что заставляет их замедляться и быстрее попасть в атмосферу. В частности, по этой причине Международная космическая станция регулярно корректирует орбиту, оставаясь на высоте более 400 км над планетой. Дополнительно такое сопротивление помогает очистить окрестности Земли от космического мусора, тоже падающего и сгорающего в атмосфере.

При этом учёные утверждают, что плотность атмосферы во многом зависит от солнечной активности в ходе 11-летнего солнечного цикла — чем она выше, тем сопротивление интенсивнее. В ходе последнего цикла, завершившегося в 2019 году, активность была не слишком высокой. Тем не менее с прошлой осени наша звезда «проснулась» и генерирует всё больше и больше т.н. солнечного ветра, солнечных пятен и солнечных вспышек, что оказывает влияние и на Землю.

По словам учёных, повышение солнечной активности ведёт к росту плотности воздуха в верхних слоях атмосферы там, где она взаимодействует с солнечным ветром. Это замедляет спутники, многие из расположенных на малой высоте экземпляров сближаются с Землей с повышенной скоростью.

В случае с группировкой Swarm операторам пришлось включать маневровые двигатели для корректировки орбиты, но это ведёт к повышенному расходу топлива и, как следствие — снижению общего ресурса. Более того, многие из малых спутников, выводимых на орбиту в последнее время, вообще не имеют двигателей, поэтому и высоту они скорректировать не могут.

Источник изображения: ESA

«Космическая революция» последних лет, в результате которой на орбиту вывели сотни объектов, пришлась на период относительно низкой солнечной активности и теперь, когда активность оказалось выше заявленных учёными прогнозов, владельцы, вероятно, начнут массово терять с ними связь.

Хотя операторам спутников рост солнечной активности не сулит ничего хорошего, в целом планете такие изменения могут даже пойти на пользу — это поможет очистить от космического мусора околоземное пространство. «Срок жизни» обломков космической техники в такое время стремительно сокращается, что ведёт к освобождению космоса в ближайших окрестностях Земли. У этого явления имеется и негативная сторона — массовое ускоренное падение космического мусора может повредить спутники, работающие на более низких орбитах. Тем из них, которые оснащены маневровыми двигателями, придётся расходовать топливо, остальным — только полагаться на удачу.

В NASA сообщили, что зонд Parker Solar Probe 1 июня побил собственные рекорды по скорости полёта и минимальному расстоянию от Солнца. Это было 12-е сближение зонда с нашей звездой, к которой он подошёл на расстояние 8,5 млн км. Зонду осталось ещё 12 сближений с Солнцем, после чего он упадёт на звезду.

Источник изображения: NASA

К моменту текущего сближения с Солнцем скорость зонда составляла 586 860 км/ч. Для сравнения, на этой скорости расстояние между Лос-Анджелесом и Лондоном можно преодолеть менее чем за минуту. Для изучения нашей звезды зонд Parker Solar Probe был отправлен в 2018 году и с тех пор проходит всё ближе и ближе к светилу. Аппарат должен совершить 24 витка вокруг Солнца до того, как он будет разрушен.

Научная аппаратура зонда представлена камерами для фиксации частиц солнечного ветра и других заряжённых частиц. Удивительно, но широкоугольная камера зонда видимого и инфракрасного диапазона смогла сделать довольно качественные снимки ночной стороны Венеры, которую аппарат использует для гравитационных манёвров. Тем самым зонд собрал научные данные не только по солнечной активности, но также некоторый объём информации по этой планете.

Как подчёркивают в NASA, космический аппарат вошёл в зону встречи в хорошем состоянии, все системы работают нормально. На 4 июня запланировано возвращение Parker Solar Probe к операторам миссии в Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд, где он также был спроектирован и построен.

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова (ИЗМИРАН) ведёт разработку космического прибора под названием «Тахомаг», предназначенного для измерения магнитных полей Солнца. Однако из-за нестабильного финансирования учёные были вынуждены на неопределённый срок сдвинуть сроки тестирования магнитографа на Международной космической станции. Об этом пишет информагентство ТАСС со ссылкой на слова директора ИЗМИРАН Владимира Кузнецова.

Источник изображения: NASA

«Прибор находится в стадии разработки. У нас всё смещается, я уже не раз называл сроки, которые обозначены в документах, но они съезжали вправо и съезжают постоянно. То финансируется, то всё приостановлено», — приводит источник слова господина Кузнецова. Он также отметил, что проведение исследований с применением магнитографа является одним из приоритетных экспериментов на МКС. На данном этапе проект находится в стадии решения вопроса финансирования и заключения контрактов.

Напомним, прибор «Тахомаг» является магнитографом, который предназначен для наблюдения за магнитными полями на Солнце, играющими важнейшую роль во всей активности светила, включая генерацию вспышек, выброс массы и др. В дальнейшем прибор должен быть протестирован на МКС, а его усовершенствованная версия будет включена в состав аппарата «Интергелиозонд».

Обсерватория солнечной динамики NASA сообщила, что 30 апреля в 16:47 по московскому времени на Солнце произошла новая мощная вспышка. Событие классифицировано как X1 или максимально возможного класса. Центр космической погоды США сообщает, что возможно временное отключение связи над Атлантикой и ухудшение радиосигнала над другими районами Земли. К счастью, выброс коронарной массы — потока заряжённых частиц — не был направлен в сторону нашей планеты.

Источник изображения: NASA

Сейчас Солнце находится в начале 25-го цикла активности, который начался в декабре 2019 года и закончится к 2030 году. Пик этого 11-летнего цикла ожидается к середине 2024 года или в 2025 году. По мере приближения к пику частота и интенсивность вспышек на Солнце будут нарастать. Вспышки класса X самые интенсивные в классификации этих событий. Всего таких классов пять: A, B, C, M и X. Также есть десять градаций внутри каждого класса. Зафиксированное обсерваторией NASA событие 30 апреля было интенсивностью X1. На фото выше оно показано справа вверху.

Поток энергии в случае вспышек класса X начинается с уровня 10^-4 Вт/м². Самая сильная вспышка была зафиксирована в 2003 году, которая вышла далеко за пределы 10-го уровня и была классифицирована как X28. Во время этого события в ряде штатов США произошло полное отключение энергосетей, не говоря о проблемах с радиосвязью. Но большей опасности в случае вспышек на Солнце подвергаются космонавты и бортовое оборудование спутников. Для них активность Солнца может нести нешуточную угрозу.