Сотни лет астрономы изучали Солнце с почтительного расстояния. Но скоро мы сможем разглядеть его в непосредственной близости — и разгадать две загадки, связанные с физикой нашей звезды.

Миссия Solar Probe глазами художника. В сторону Солнца направлен защитный экран и конус термозащитной системы
Схема траектории аппарата в ходе нескольких проходов по околосолнечной орбите
Зонд Solar Probe+: запуск на ракете Atlas V намечен на 21 мая — 9 июня 2015 г. Стоимость проекта 739,5 млн долларов
Солнечная корона, снятая редакторами «Популярной Механики» пару лет назад, при наблюдении полного затмения (о чем он и поведал нам в статье «Ночь среди бела дня»)
Солнечный ветер и его взаимодействие с магнитным полем Земли. Взгляд художника

Одна из занятых над проектом миссии Solar Probe ученых, Лика Гухатакурта (Lika Guhathakurta) говорит: «Нам впервые предстоит посетить живую, дышащую звезду. Это совершенно неисследованная область Солнечной системы, и возможностей для открытий здесь масса». Об самой миссии мы уже рассказывали коротко в заметке «Ослепительная близость» — но теперь настал момент сделать это подробнее. Тем более что в проекте Solar Probe произошли серьезные изменения, и теперь он даже зовется Solar Probe+.

Solar Probe+ - это первый в истории жароустойчивый космический аппарат, который создается, чтобы подойти к Солнцу так близко, как не делал это ни один искусственный объект. Он сможет проникнуть даже в верхние слои солнечной атмосферы и здесь провести непосредственные замеры солнечного ветра и магнитного поля звезды. Запуск его намечен на 2015 г., а проработает миссия минимум 7 лет. За это время она должна не просто сделать новые открытия, но и разрешить две важные загадки современной астрофизики.

Пока что разработка аппарата находится, как говорят в NASA, «в фазе А» — это значит, на раннем этапе конструирования. Этим занимается та же лаборатория APL, которая занималась и созданием миссии MESSENGER. В январе этого года MESSENGER, предназначенный для изучения ближайшей к Солнцу планеты Меркурия, совершил свой первый успешный пролет вокруг него. О том, что ему удалось при этом заметить, читайте: «У Солнца под боком» и «Первые кадры». На MESSENGER уже используется целый ряд термозащитных технологий, которые собираются применить и на Solar Probe+.

Но Solar Probe+ придется пожарче. В самой близкой к Солнцу точке его траектории до раскаленной звезды останется каких-то 7 млн км, то есть около 9 солнечных радиусов. Отсюда Солнце выглядит в 23 раза больше, чем с Земли. Композитный термозащитный экран аппарата должен будет выдержать нагрев до 1400 градусов по Цельсию, да и уровень радиации тут такой, при каком не доводилось еще работать ни одному спутнику. Разумеется, энергию миссии поставят солнечные батареи, которые в таких условиях придется дополнительно охлаждать и время от времени складывать, пряча в тени защитного экрана. Но что же за две «загадки» современной астрофизики, которые может разрешить Solar Probe+?

Загадка первая — необъяснимо высокая температура солнечной короны. Если вы как-нибудь воткнете подходящий термометр в поверхность Солнца, он покажет около 6 тыс. градусов. Интуиция подсказывает, что если удаляться от поверхности, поднимаясь все выше в солнечную атмосферу, то температура будет падать. Но на деле все наоборот: во внешних слоях атмосферы можно зарегистрировать миллионы градусов Цельсия — в сотни раз выше, чем на звезде под ней. Этот «парадокс» был обнаружен около 60-ти лет назад, и до сих пор ему нет однозначного объяснения.

Загадка вторая — необъяснимо быстрое ускорение частиц солнечного ветра. Напомним, что Солнце непрерывно выбрасывает колоссальные количества раскаленных заряженных частиц, уносящихся в космос на околосветовых скоростях. Влияние этого солнечного ветра ощущает все в Солнечной системе. Но — еще один «парадокс» Солнца — поблизости от поверхности звезды никаких постоянных потоков этого ветра нет. Что-то выше, что-то в ее атмосфере придает частицам направление и ускорение. Но что?

«Чтобы дать ответ, — добавляет Лика Гухатакурта, — зонд войдет в верхние слои короны. Именно там все и происходит». На борту Solar Probe+ будет все необходимое: магнетометр, датчик плазмы и пыли, ионный анализатор и так далее. «Измерения на месте позволят раскрыть физические причины разогрева короны и ускорения ветра», — заключает Лика Гухатакурта. По сути, зонд будет нести только один инструмент для проведения удаленных измерений — это телескоп HI (Hemispheric Imager), способный делать трехмерные снимки солнечной короны. Интересно, что для этого он использует новую технологию «корональной томографии».

Хотя старта аппарата запланирован на середину 2015 г., первое приближение к Солнцу состоится уже ближе к концу 24-го солнечного цикла (недавно начался лишь 23-й), а завершение работы мисси намечено на максимум активности 25-го цикла — то есть, на 2022 г. Это, конечно, не слишком скоро, зато позволит Solar Probe+ изучить корону в разных фазах солнечного цикла и гарантирует, что за время работы он сможет наблюдать достаточное число солнечных бурь, чтобы на основе собранных данных ученые смогли сделать уверенные выводы.

В ходе миссии повторяющиеся пролеты сквозь солнечную корону будут сменяться пролетами близ Венеры. За первые шесть лет работы Solar Probe+ их состоится семь, и каждый пролет будет использоваться для гравитационного маневра, меняя траекторию аппарата и направляя его все ближе к Солнцу. И хотя Венера не является главной целью его «жизни», астрономы воспользуются случаем и проведут с помощью зонда и некоторые замеры этой планеты, которая до сих пор остается большой загадкой. Кое-что об исследовании нашей прекрасной и капризной соседки мы уже рассказывали: «Венера в глубину».

По сообщению NASA