Недавно появилось сообщение о запуске американской солнечной обсерватории IRIS. О значении и особенностях этого проекта, о российских «солнечных» перспективах корреспонденту ФИАН-Информ рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН, д.ф.-м.н. Сергей Александрович Богачев.
 Космический аппарат IRIS
|
История исследований Солнца имеет довольно-таки длительную и насыщенную историю. Каждый новый виток развития науки и техники неизменно 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, можно сказать, неусыпному наблюдению за Солнцем посвящена значительная доля всех космических программ и аппаратов. В научном, да и не только, 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?
С.А. Богачев: «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 процесс вывода аппарата на орбиту, его контроль.
Во-вторых, этот аппарат, в отличие от уже имеющихся обсерваторий, не строит изображения Солнца, а измеряет его спектр. Причем этот 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 авторы IRIS сравнивают исследования, запланированные для проведения на нем, с исследованиями под микроскопом.
Когда ученые проводят исследования Солнца посредством телескопов, например, SDO, они могут наблюдать структуру и ее изменения, какую-то временнýю 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.
С.А. Богачев: «Что такое спектр? 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 в исследовании 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 из 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.
 Научная аппаратура Арка – эскизный облик |
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.
С.А. Богачев: «Малый аппарат с прибором ФИАН «Арка» 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.
 Солнце глазами космической обсерватории SDO. Аппаратура Арка позволят получить в 6 раз более детальное изображение |
С.А. Богачев: «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 просто не могли ответить на многие вопросы, потому, что ключи к ним спрятаны на каком-то более мелком масштабе, в микромире. Поэтому сейчас пошел второй виток 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…»
Е.Любченко, АНИ «ФИАН-Информ»
