Недоступне Сонце: чому в Росії скасували розробку «Інтергеліозонд»?

Місія «Інтергеліозонд» - що це?

Проект «Інтергеліозонд» - один з довгобудів російської космічної

програми, спочатку повинен був стартуватище в 2015 році в рамках секції «Сонячна система» ради РАН по космосу. Після секвестру програми його запуск перенесли на 2026 рік, а недавно розробку проекту взагалі заморозили. За цей час місія не втекла далі стадії ескізного проекту.

Космічний апарат «Інтергеліозонд»розробляли Інститут земного магнетизму, іоносфери і поширення радіохвиль імені Н. В. Пушкова РАН (ІЗМІРАН), МФТІ, Інститут космічних досліджень РАН і Фізичний інститут імені П. М. Лебедєва РАН (ФІАН) разом з 13 європейськими країнами.

Згідно з концепцією місії, зонд повинен підійти доСонця на відстань 40-50 млн км для вивчення сонячних активних явищ, сонячної корони, вітру і полярних областей цієї зірки, які не видно з Землі. Планувалося, що «Інтергеліозонд» стане космічним науковим апаратом повного циклу - його дослідницьке обладнання повинно було працювати з моменту запуску і фіксувати різні показники на всіх моменті шляху, в тому числі під час виконання багаторазових гравітаційних маневрів у Венери.

Наукова станція «Інтергеліозонд» представляєсобою орбітально-перелітний модуль, оснащений теплозахисних екраном для захисту комплексу наукової апаратури і службових систем від нагрівання сонячним випромінюванням і руховою установкою, що забезпечує необхідні корекції на етапі перельоту до Сонця.

З наукової апаратури на «Інтергеліозонд»планували встановити прилади декількох типів. Сонячні - рентгенівські телескоп і спектрометр, магнітограф, коронограф і оптичний фотометр. Другий тип дослідних приладів - Геліосферний, в тому числі аналізатори іонів сонячного вітру, електронів сонячного вітру, плазми і пилу, магнітно-хвильової комплекс, магнітометр, детектор енергійних частинок, детектор сонячних нейтронів, гамма-спектрометр і радіоспектрометр. До кінця невідомо, в якій стадії на сьогоднішній день знаходиться розробка всіх цих пристроїв.

Під час розробки Роскосмос запропонував створитидва однакових зонда в рамках місії «Інтергеліозонд» - основний, який буде проводити дослідження, і страхувальний, який почне проводити дослідження в разі надзвичайних ситуацій з головним.

Навіщо взагалі потрібна російська місія?

Основна місія «Інтергеліозонд» - вивченняфундаментальних речей, пов'язаних із сонячною активністю, походженням Сонячної системи і взагалі частинок. Інша справа, що в космічній програмі також вказується, що це дозволить краще розуміти вплив активності Сонця на людство і функціонування електричних приладів, а також небезпеки, яка може виходити від цієї зірки в разі непередбачених ситуацій.

Вплив Сонця на людей і техніку

До поверхні Землі доходить тільки 40%сонячного випромінювання, інші 60% відбиваються від атмосфери і йдуть назад в космос. Ще частина ультрафіолетового випромінювання поглинається атмосферою - це призводить до виникнення парникового ефекту.

Сонячна енергія впливає на величезну кількістьпроцесів, що відбуваються на Землі. Протяжність дня практично всіх біологічних видів на Землі залежить від світлового - деякі живі організми навіть впадають в зимову сплячку, коли Сонце стоїть низько і тривалість світлового дня вкрай мала; дерева скидають листя. Фотосинтез, в кінці кінців, виникає тільки завдяки взаємодії з сонячної енергії.

Під дією тепла від Сонця на Землі відбуваєтьсязміна атмосферного тиску, що спричиняє за собою тумани, дощі, формування хмар і навіть припливи і відливи (незважаючи на те, що приливні сили Місяця на Землі практично в два рази сильніше сонячних).

Наука, що вивчає вплив активності Сонця налюдини, називається геліобіологія. Уже відомо, що під впливом сонячних спалахів у людини трохи змінюється кількість лейкоцитів в крові, а також можуть загострюватися хронічні захворювання.

Вчені, що досліджують Сонце, як правило,аналізують вплив сонячного вітру на магнітосферу Землі - її обурення можуть позначатися як на самопочутті людини, так і на роботі різних електричних приладів. Під час сонячних спалахів атмосфера Землі поглинає випромінювання, розігрівається і «розбухає». Це призводить до гальмування супутників на низьких орбітах. Самий фатальний варіант - повна втрата супутника. Прикладом такого результату подій можна назвати сходження з орбіти в липні 1979 року американської орбітальної станції Skylab.

Сонце під час спалахів викидає потокивисокоенергетичних заряджених частинок, які долітають до Землі через кілька годин. Наша планета захищена від них магнітосферою, але потоки частинок впливають на супутники, що знаходяться на більш високих орбітах - понад 1 000 км, викликаючи зашумлення детекторів, збої в роботі і деградацію електроніки. Крім того, в високих широтах високоенергетичні заряджені частинки можуть викликати порушення радіозв'язку.

Добре. Чому тоді створення місії заморозили?

Тут важко дати однозначну відповідь.

З одного боку, бюджет Федеральної космічноїпрограми, прийнятий на 2016-2025 роки, як і багато інших сфер, не пов'язані з соціальними зобов'язаннями держави або обороною, сильно скоротився за останні роки. На десять років він становить 1,406 трлн рублів - замість 2,5 трлн спочатку запланованих. З них розділ «Фундаментальні космічні дослідження» (ФКМ) становить всього 143,2 мільярда рублів - тобто по 14 млрд рублів щорічно. У нього входить підтримка всіх існуючих дослідницьких місій, а також розробка нових, запуск яких намічений на найближчі десятиліття.

У числі пріоритетних виявилися планетні іастрофізичні дослідження, а також дуже масивна місячна програма з її розробкою автоматичних станцій, підготовкою до пілотованих польотів і навіть створенням місячної бази.

Конкурс на створення космічного комплексу длягеліофізичних досліджень Сонця, який Роскосмос оголосив в 2013 році, передбачав виділення 915 млн рублів на створення місії для вивчення Сонця. Про інші виділені кошти за проектом практично нічого не відомо. Крім того, НВО імені Лавочкіна, яка брала участь в розробці місії, буде переукладати вже існуючий контракт з Роскосмосом. Причини цього також невідомі.

Зображення: NASA. Сонце - від його поверхні до його верхньої атмосфери - всі фотографії зняті приблизно в один і той же час

Інша сторона заморозки проекту - технічніпроблеми, з якими розробники зіткнулися під час його створення. Перед ними відразу ж встали складності, пов'язані з масою самого зонда: для його успішного польоту маса всіх пристроїв на «Інтергеліозонд» повинна бути мінімальною.

«Були питання, пов'язані з певним надлишком маси: треба було виводити на орбіту з певними характеристиками, з розрахунком на певну ракету, що вимагало обмежень по масі. Ці питання не були остаточно ув'язані, тому потрібна була доробка ескізного проекту в частині уточнення цих характеристик. На цьому ми поки зупинилися », - так нещодавно пояснював припинення фінансування проекту директор ІЗМІРАН Володимир Кузнєцов.

Є ще один нюанс, пов'язаний з розробкою«Інтергеліозонд»: ще в кінці 2014 року віце-президент РАН Лев Зелений заявив, що Роскосмос буде приділяти більшу увагу науковим і космічних проектів, що не дублюють місії, запущені іншими країнами.

А що, є аналогічні «Інтергеліозонд» місії?

Так! Найгучнішою є місія Parker Solar Probe, яку НАСА запустила до Сонця 11 серпня 2018 року. «Хайтек» докладно розповідав про неї тут. Якщо коротко - технічна начинка Parker Solar Probe навіть на момент запуску була набагато краще, ніж у «Інтергеліозонд», старт якого намічений як мінімум через вісім років. Зонд практично торкнеться Сонця - відстань апарату до зірки складе менше 6,1 млн км, а теплозахисний екран, що закриває Parker Solar Probe, буде нагріватися за все на 1 644 ° C.

Зображення: NASA. Зонд Parker Solar Probe

Основною місією Parker Solar Probe євивчення сонячної корони - області Сонця, де температура перевищує 2 млн градусів, проте в цій ділянці дуже низька щільність простору - це і дозволить апарату долетіти практично до Сонця.

Інша амбітна місія - Solar Orbiter,розробкою якої зайняті інженери Європейського космічного агентства. Спочатку його запуск повинен був відбутися в 2017 році, проте старт був перенесений на 2020 рік - розробники не були до кінця впевнені в ефективності теплозахисного екрану.

Зрозуміло. А яка частина Сонця цікавить вчених найбільше? Навіщо запускати місії до Сонця?

На сьогоднішній день основний інтерес вчених, поПринаймні з НАСА, пов'язаний з сонячним вітром і сонячною короною. Справа в тому, що за ті 146 млн км, які сонячний вітер добирається за чотири дні до Землі, він безліч разів змішується з іншими частинками і втрачає величезну кількість своїх визначальних рис. Тому місія Parker Solar Probe, наприклад, буде вивчати саме чисті ідентичні гарячі частинки.

Зараз людство дуже мало знає про сонячноїкороні. Джерелами для вивчення ставали тільки сонячні затемнення, оскільки Місяць блокувала найяскравішу частину зірки - це дозволило спостерігати за тьмяною зовнішньою атмосферою Сонця.

Ще в 1869 році астрофізики під час повногосонячного затемнення спостерігали зелену спектральну лінію на поверхні зірки. Оскільки різні елементи випромінюють світло на характерних для них довжинах хвиль, вчені можуть використовувати спектрометри для аналізу світла і, відповідно, визначення його складу. При цьому зелена лінія, яка спостерігається з Землі в 1869 році, не відповідала будь-яким відомим елементам на Землі. Вчені тоді подумали, що виявили новий елемент, і назвали його короніумом. І тільки в середині XX століття виявилося, що це не новий елемент, а залізо, перегрітий до такої міри, що було ионизировано 13 разів - у нього залишилася тільки половина електронів атома звичайного заліза. Такий процес іонізації може статися, тільки якщо корональні температури становлять понад 2 млн градусів за Цельсієм - це в 200 разів більше, ніж на поверхні.

За час відкриття корональної атмосфери вчені зівсього світу намагалися зрозуміти її поведінку, але навіть найскладніші моделі і спостереження з супутників у високій роздільній здатності лише частково пояснюють таке різке нагрівання. А багато теорій суперечать один одному.

У підсумку до кінця не відомо, як влаштована сонячна корона. І, в основному, наступні місії з вивчення Сонця будуть присвячені саме їй.