Только на первый взгляд Солнце является почти идеальным шаром на голубом небе. Верхние слои его атмосферы тянутся далеко к самым границам Солнечной системы. И, как во всякой атмосфере, здесь есть своя «погода», изучить которую критически важно для нас, если мы намерены не останавливаться в движении к другим планетам.

Выброс коронального вещества, снятый зондом SOHO
Аппарат SDO проходит наземные тесты
Траектория миссии Solar Probe+ в ходе пролетов поблизости от Солнца
Работа зондов Radiation Belt Storm глазами художника

«Мы живем в пределах атмосферы нашего Солнца, — рассказывает Лика Гухатхакурта (Lika Guhathakurta), глава исследовательской программы LWS (Living with a Star, «Жизнь со звездой»). Действительно, лишь на первый невооруженный взгляд Солнце выглядит чем-то четко очерченным — почти идеальный шар на дневном небе. Но эта видимая граница — только начало: наша звезда обладает горячей и неспокойной внешней атмосферой — короной, самые дальние пределы которой распространяются далеко в космос, охватывая не только нашу планету, но доходя до Плутона и дальше. Это достаточно разреженная среда, и лишь самые низкие слои ее иногда становятся видимыми — например, во время полных солнечных затмений (наш редактор наблюдал это поразительное явление и рассказал об этом в интересной статье «Ночь среди бела дня»).

Как и во всякой атмосфере, в солнечной короне имеется своя «погода». Здесь вовсе не так спокойно, как кажется: идут выбросы коронального вещества массой в миллиарды тонн, случаются радиационные штормы, а основной устойчивый «климат» создают постоянные потоки солнечного ветра. Все планеты, все кометы и астероиды в пределах Солнечной системы испытывают на себе эти воздействия.

По счастью, наша планета защищена намного лучше, в сравнении со своими соседками. Земля может похвастаться плотной атмосферой и мощной магнитосферой, которые до некоторой степени изолируют нас от «плохой погоды» в бурливой атмосфере Солнца. В принципе, пока мы не покидаем пределов нашей уютной планеты, эти проблемы нас не очень-то касаются, лишь иногда проявляясь временными неполадками в некоторых электронных и электрических системах, ну и проблемами с давлением у особо чувствительных людей.

Но тут-то и кроется сложность: «Мы уже покинули Землю, — говорит Лика Гухатхакурта, — Цивилизация осваивает космическое пространство». Сегодня на орбите работают многие сотни космических аппаратов. Они обеспечивают телевизионные трансляции, телефонную и интернет-связь, GPS-навигацию и метеорологические прогнозы… и многие из них открыты всем «ветрам», проносящимся во внешних слоях солнечной атмосферы. Лишь некоторые аппараты (в том числе МКС) находятся не слишком высоко и еще в пределах «защитного поля» земной магнитосферы, получая некоторую помощь. Но все ближе время, когда пилотируемые корабли массово двинутся на освоение Луны и Марса. Они окажутся в прямом контакте с «солнечной погодой».

Работа по программе LWS началась еще в 2001 г. «Раз нам предстоит жить непосредственно в атмосфере Солнца, — добавляет Лика Гухатхакурта, — нам нужно лучше узнать ее, особенно — научиться предсказывать «непогоду»».

Основная стратегия, которую используют при этом ученые, примерно та же, что используется и метеорологами на Земле. Ученые намерены вывести в космос целую флотилию «метеостанций», спутников, ведущих наблюдение за различными параметрами солнечной атмосферы. По плану проекта LWS, сейчас уже 5 различных миссий находятся на разных стадиях разработки и использования. Вместе они «окружат» Солнце и исследуют его на таком уровне, который до сих пор был недоступен.

Миссия 1. Solar Dynamics Observatory

(SDO). Статус: зонд собран и почти готов к старту, в настоящий момент проходит испытания.

О ней Лика Гухатхакурта говорит: «Будьте готовы к потрясающим снимкам!» Действительно, на борту этого аппарата будет размещена камера, способная делать фотографии солнечных пятен и выбросов с качеством High-Definition.

Впрочем, сами по себе фотографии не дадут достаточно информации. Работающий в NASA физик Алекс Певцов объясняет: «Солнечная активность напоминает театр марионеток — чтобы понять движение «кукол», понадобится понять, за какие нитки их дергают. Эти нитки у Солнца — магнитные поля, пронизывающие всю солнечную атмосферу и направляющие потоки раскаленного вещества и масштабные выбросы. Миссия SDO позволит составить детализированные карты солнечного магнетизма, выявив все скрытые «ниточки»».

Но интересно, кто за эти «ниточки» дергает? Этот невидимый кукловод скрывается глубоко в недрах Солнца — и SDO сумеет заглянуть туда благодаря использованию довольно интересной техники: отслеживанию вибраций поверхности звезды. Примерно такой метод используют и геологи, изучая сейсмические волны на поверхности Земли, чтобы понять больше о происходящем под оболочкой нашей планеты. Этим путем гелиофизики надеются лучше узнать течения, существующие в недрах Солнца — первоисточнике всего, происходящего в его атмосфере.

Миссия 2. Solar Probe Plus

(SPP). Статус: ранние этапы разработки; старт состоится не ранее 2015 г.

По мнению Лики Гухатхакурти, миссия SPP может оказаться самой интересной из всех. Термоустойчивый аппарат разрабатывается специально для того, чтобы пройти как можно глубже в атмосферу Солнца и «на месте» собрать данные о составе и характеристиках солнечного ветра, а также о существующих тут магнитных полях. До сих пор ни один зонд не подбирался к раскаленной звезде так близко — на расстояние 7 млн км от ее поверхности. Некоторые подробности этой миссии мы описывали в заметке «Проба Солнца».

Миссия 3. Solar Sentinels

. Статус: ранние этапы проектирования; запуск состоится не ранее 2015 г.

«Мы возьмем Солнце в кольцо!» — обещает Лика Гухатхакурта. Эта миссия состоит из четырех отдельных аппаратов (три американских плюс европейский Solar Orbiter), которые расположатся вокруг экватора звезды, в «реальном времени» поставляя информацию о солнечной активности. «Представьте, что мы пытаемся изучить земной климат, наблюдая лишь за одной стороной планеты, — говорит Гухатхакурта. — Это просто невозможно!»

Миссия 4. Radiation Belt Storm

. Статус: аппараты находятся в производстве и готовятся к пуску в 2011 г.

Бессмысленно было бы изучать Солнце, не пытаясь при этом понять, как это сказывается на нашей собственной планете. Именно эта миссия, состоящая из пары космических аппаратов, позволит изучить их во взаимосвязи. К примеру, выброшенные Солнцем частицы могут улавливаться земной магнитосферой и задерживаться «на подступах» к нашей планете — представляя собой довольно опасный «радиационный пояс», только и ждущий, когда через него полетят космонавты или автоматические зонды. Спутники миссии Radiation Belt Storm изучат эти области, их состав и взаимодействие с «солнечной погодой».

Миссия 5. Ionosphere-Thermosphere Storm

. Статус: миссия ожидает выделения необходимых финансовых средств.

Еще два аппарата изучат верхние слои земной атмосферы, где она впервые вступает в контакт с ультрафиолетовым излучением Солнца. Эта область, насыщенная заряженными частицами, имеет серьезное влияние на движение радиоволн, а как следствие — на практически все коммуникации и GPS-навигацию. Эта область «дышит» под влиянием нестабильного солнечного излучения, оказывая воздействие на движение спутников на орбите. Реакцию этого внешнего слоя и должны отследить спутники миссии.

Другие подробности изучения нашей любимой звезды читайте в статье «Ближе к Солнцу».

По информации NASA