Долетевший до Солнца зонд "Паркер" взбудоражил учёных неожиданными данными

В начале декабря специалисты NASA сделали одно из самых важных заявлений последних лет. Ещё 28 апреля 2021 года во время восьмого пролёта мимо Солнца зонд Parker Solar Probe столкнулся с "определёнными магнитными условиями и условиями для частиц на высоте 18,8 солнечного радиуса над поверхностью Солнца". Эти показания стали сигналом для учёных, что космический зонд, отправленный для изучения солнечной активности в космосе, впервые пересёк критическую поверхность Альвена и наконец вошёл в солнечную атмосферу.

История с полётом на Солнце началась ещё в 1958 году. Тогда астрофизик Юджин Паркер, изучив многолетние результаты наблюдений за Солнцем, впервые предсказал существование так называемого солнечного ветра. По его мнению, поток ионизированных частиц мог напрямую влиять на жизнедеятельность всех организмов на Земле. Поначалу теорию Паркера забраковали как антинаучную, однако советские аппараты "Луна-1", отправленные в космос, подтвердили его догадки. С помощью установленного на аппаратах газового ионизационного детектора учёные выяснили, что "солнечный ветер" несёт в себе колоссальную энергию. Юджин Паркер продолжил исследования после получения своих данных и добился ощутимого прогресса. В августе 2018 года к единственной звезде в нашей системе стартовала миссия, названная в его честь, — Parker Solar Probe.

Целью запуска зонда с целой россыпью датчиков стало максимальное приближение к Солнцу. Подлететь к огромному горящему шару запланировали гораздо ближе, чем человечество могло до этого. Расшифровав данные, учёные смогут предугадать грядущие глобальные потрясения, и, быть может, человечество как-то успеет к ним подготовиться.

Parker оснащён современными приборами для измерения магнитного и электрического полей в гелиосфере, а также камерой, тепловым щитом и другой аппаратурой. Для прочности аппарат обшили углепластиковыми абляционными материалами, которые составили специальный тепловой щит в одиннадцать сантиметров толщиной. Он на длительное время позволяет "Паркеру" выдержать температуру до 1370 градусов по Цельсию — это значительно меньше, чем на поверхности звезды, но уже критично для некоторых видов космической техники.

Кроме того, датчики "Паркера" собрали и другие данные, которые пока непонятны учёным. На подлёте к Солнцу "Паркер" попал в солнечную энергетическую воронку. По своей структуре она похожа на гелиосферу, которая защищает Солнечную систему от внешнего космоса, однако ранее существование защитной оболочки у Солнца должным образом не изучалось. Теперь же учёным предстоит понять, сдерживает ли эта оболочка какое-то количество плазмы и температуры или выполняет сугубо декоративную роль.

На сегодняшний день Parker — самый быстрый зонд в истории человечества. Сначала он разогнался до 343 000 км/ч, уже побив рекорд предшественника — зонда Hellios, а 21 ноября этого года и вовсе достиг фантастических 587 000 км/ч. В конце апреля зонд вошёл в намагниченную атмосферу Солнца, пересёк точку Альвена, пролёт за которую считается входом в атмосферу Солнца.

Во время этого манёвра учёным удалось сделать первые измерения, собрать образцы частиц и сделать предварительные выводы о магнитных полях, после чего важные для человечества данные попали в научный журнал Physical Review Letters. Это был восьмой пролёт аппарата из 24 запланированных. 8 ноября Parker передал на Землю новый сигнал, засвидетельствовав, что вся техника в норме. Две недели спустя состоялся десятый оборот аппарата вокруг Солнца, на сей раз Parker приблизился на восемь с половиной миллионов километров к Солнцу.

Помощник администратора управления научной миссии в штаб-квартире NASA Томас Зурбухен сказал, что это новая веха в истории человечества. Люди не только получат детальное представление об эволюции Солнца, но и смогут решить ранее существовавшие противоречия в изучении этой звезды. Так, например, у Солнца нет твёрдой поверхности, как у Земли, его атмосфера состоит из солнечного материала, который удерживается гравитацией и магнитными полями. Обнаружение на поверхности Альвены, которую пролетели в апреле, позволяет сделать детальные выводы о циклах солнечного ветра и влиянии Солнца на атмосферу.

В ходе полёта не обошлось без трудностей и мистики. Над поверхностью Солнца "Паркер" встретили "псевдостримеры": массивные образования (их даже видят люди во время солнечных затмений) создали для зонда мощную тряску, сравнимую с серьёзной бурей на Земле. Но в этот момент "Паркер" передал учёным первую порцию непонятных данных: зонд просигналил учёным, что альвеновские волны (низкочастотные колебания, сопровождающие плазму) могут трясти любую космическую технику с огромной силой. Только жаропрочный щит "Паркера" и внутренняя система защиты от вибраций и колебаний позволили аппарату уцелеть.

Для астрофизиков это событие — повод задуматься: прежде считалось, что излучение звёзд в галактиках не способно в достаточной степени влиять на космические аппараты, пролетающие на огромном расстоянии. Остальную часть данных из атмосферы Солнца "Паркер" пока передать не может.

Передаче остального массива данных на Землю в данный момент мешает солнечный шум. Солнце даёт широкий спектр электромагнитных излучений, создающих этот эффект. Передаваемый на Землю сигнал должен быть мощным. Не исключено, что некоторые важные послания не доходят до Земли и их содержание ещё предстоит узнать. Другую проблему, связанную с работой аппаратуры в условиях высоких температур рядом с Солнцем, удалось решить с помощью защитного экрана. Но сложность состоит в том, что на данный момент верхние слои атмосферы Солнца — это красная черта для космического зонда. Стоит "Паркеру" высунуться за его пределы — аппаратура выйдет из строя, а, возможно, зонд превратится в сгусток плазмы, поскольку даже незначительное приближение просто сожжёт тепловой щит и расплавит металл, из которого он сделан.

Доктор физико-математических наук Владимир Красносельских, отвечающий за магнитные датчики на "Паркере", нашёл выход из ситуации. Он предложил поставить тонкие датчики, называемые тараканьими усами, которые будут выходить за пределы защитного экрана. Они и позволяют собрать более точные данные через замеры в разнице потенциалов электрополя Солнца.

Следующий пролёт "Паркера" вокруг Солнца ожидается в январе будущего года. Учёные прогнозируют приближение на шесть миллионов километров. Для "Паркера" это будет самым суровым испытанием за весь полёт: пока нет полной ясности, сможет ли зонд выдержать такую температуру. Если "Паркер" уцелеет, то учёным придётся переписывать значительную часть учебников с данными, собранными о Солнце за последние пятьдесят лет.