Недавно появилось сообщение о запуске американской солнечной обсерватории IRIS. О значении и особенностях этого проекта, а также о российских «солнечных» перспективах рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН, д.ф.-м.н. Сергей Богачев.
История исследований Солнца имеет довольно-таки длительную и насыщенную историю. Каждый новый виток развития науки и техники ознаменовывался новым всплеском интереса к нашему светилу, рождением новых теорий и исследований. Однако это не особенно приблизило человечество к пониманию процессов, происходящих на Солнце, законов его жизни. На сегодняшний день постоянному наблюдению за Солнцем посвящена значительная доля всех космических программ. В научном мире хорошо известны такие крупные солнечные обсерватории, как SDO, STEREO, TRACE (все принадлежат НАСА), SOHO (Европа), Хинодо (Япония)… И вот теперь запущена еще одна специализированная солнечная лаборатория IRIS. Зачем так много?
Каждый из известных аппаратов отличается от предыдущих по своим задачам, оснащению. Например, SOHO обладает уникальным прибором – коронографом, которого больше нет ни на одной станции. Так и IRIS отличается от всех известных на сегодняшний день обсерваторий. Чем интересен этот проект?
Во-первых, это так называемый малый космический аппарат (МКА). Есть большие обсерватории, крупные, в т.ч. и у НАСА, которые у всех на слуху, их разработка, функционирование и исследования на них – результат коллективного творчества международных групп ученых, в т.ч. и российских. А есть малые аппараты, размером, условно скажем, с письменный стол, на которые помещается только один прибор. Такой подход значительно удешевляет и облегчает вывод аппарата на орбиту, его контроль.
Во-вторых, этот аппарат, в отличие от уже имеющихся обсерваторий, не строит изображение Солнца, а измеряет его спектр. Причем спектр строится с очень хорошим угловым разрешением, примерно 0,3 угловых секунды. Чтобы было понятно, что скрывается за этим значением, представьте, что вы можете рассмотреть во всех деталях, с надписями и эмблемами, копеечную монету с расстояния около километра. И это примерно в 2 раза выше, чем существующие рекордные значения».
Недаром сами разработчики IRIS сравнивают исследования, запланированные для проведения на нем, с исследованиями под микроскопом. Когда ученые проводят исследования Солнца посредством телескопов, они могут наблюдать структуру и ее изменения, какую-то временную динамику на поверхности. Но, используя те же самые изображения, нельзя ответить на вопросы какова плотность плазмы в этом месте или какая температура плазмы в этой точке на Солнце. Запущенный аппарат как раз и призван закрыть этот пробел.
Что такое спектр в данном случае? Это когда поток излучения из одной и той же области измеряется сразу в нескольких спектральных линиях. Каждая спектральная линия по-разному откликается на температуру. Некоторые линии, скажем, ярче при температуре в миллион градусов, другие – при 100 тыс. градусов. И когда вы смотрите спектр, анализируете интенсивность излучения разных линий, то делаете вывод, что в этом месте температура плазмы составляет, например, миллион градусов. Точно также есть линии, чувствительные к плотности вещества и позволяющие определять эту характеристику. Таким образом, спектры, в отличие от изображений, дают возможность производить диагностику плазмы, т.е. определять ее физические параметры – плотность, температуру и другие.
Важность новой обсерватории состоит не столько в способности исследовать спектральные характеристики Солнца, спектрографы выводились для исследований на орбиту и раньше, а в его рекордной по нынешним оценкам чувствительности, в высоких значениях углового разрешения. Значимость подобных высокоточных исследований Солнца очень велика. В настоящее время доминирующей в солнечной физике является теория, согласно которой основная вспышечная энергия Солнца содержится не в крупных событиях, которые привлекают всеобщее внимание, а в огромном количестве мелких вспышек. Каждая из них настолько слаба, что мы ее просто не видим, но их суммарная энергия в сотни и тысячи раз превышает энергию крупномасштабной вспышечной активности. Поэтому сейчас и стремятся выводить на орбиту очень точные инструменты, чтобы проникнуть в этот солнечный микромир.
Не отстает от зарубежных коллег и российская наука. В России также существует программа МКА. Интересное совпадение, но в то самое время, когда НАСА выводило на орбиту IRIS, ученые ФИАН представили к защите эскизный проект на научную аппаратуру «Арка» для отечественного малого космического аппарата.
Аппарат «Арка» с прибором ФИАН включен в федеральную космическую программу. Во второй половине этого года, после того как результаты эскизного проектирования будут утверждены Роскосмосом, мы переходим в стадию разработки конструкторской документации, а уже с будущего года начнем делать первые макеты. К 2015 году космический аппарат с нашим прибором должен выйти на орбиту.
Хотелось бы отметить, что если IRIS имеет угловое разрешение в 10 раз лучше, чем SOHO, то телескопы, разрабатываемые нами, будут еще в 3 раза лучше, чем IRIS. И еще, что очень важно, IRIS, хотя и имеет рекордное угловое разрешение, но не строит изображение Солнца, а «видит» лишь очень маленький фрагмент его поверхности, который попадает в щель спектрометра. Прибор же, который создает ФИАН, это полноценный телескоп, способный проводить обзор всего солнечного диска.
Исследования Солнца чрезвычайно важны не только для развития физики Солнца, но и для науки в целом. Солнце не зря называют естественной научной лабораторией. Понимание процессов, протекающих здесь, поможет ученым глубже проникнуть во многие тайны нашего мира. Очень долго считалось, что ответы на все ключевые вопросы солнечной физики – механизм нагрева короны, источники энергии солнечных вспышек и прочее – хранятся в макромире Солнца. А вот сейчас оказалось, что — нет. Мы не могли ответить на многие вопросы, потому, что ключи к ним спрятаны в микромире. Поэтому сейчас пошел второй виток изучения физики Солнца, когда пытаются глубже проникнуть во все, более тонкие, процессы, пытаются увидеть все более быстрые процессы на Солнце. И наш аппарат Арка будет очень сильным подспорьем в этих исследованиях.
Солнце – самая близкая к нам звезда, объект, который рядом, объект, от которого мы очень зависим. Конечно, чем больше мы о нем знаем, тем лучше.
По материалам «ФИАН-Информ»
