Мы живем в эпоху, когда изучение Солнца наземными обсерваториями постепенно уходит в прошлое. Наземные обсерватории зависят от погодных условий, смены дня и ночи. Кроме того, их возможности ограничены тем, что большая часть солнечного излучения поглощается атмосферой Земли. Для исследований солнечной активности необходимо проводить наблюдения в космосе, и ФИАН является активным игроком в этой области: с самого начала космической эры ученые института участвуют в создании научных приборов для космических аппаратов. Об одном из таких проектов нам рассказал главный научный сотрудник ФИАН, доктор физ.-мат. наук Сергей Александрович Богачев.
Традиционно космические исследования, проводимые институтами Российской Академии наук, направлены на развитие фундаментальной науки: в ходе таких экспериментов обычно накапливается большой объем данных, которые не устаревают и могут изучаться в течение долгого времени. Однако в настоящее время огромную важность приобретают и прикладные задачи, требующие исследования солнечной активности: изучение влияния Солнца на спутниковую навигацию, учёт состояния Солнца при прогнозировании различных погодных явлений и многое другое. Эти задачи не могут быть решены отдельными измерениями и требуют непрерывного мониторинга солнечной активности в режиме реального времени. Это, в числе прочего, накладывает особые требования на используемую аппаратуру: необходима высокая надежность приборов, а также быстрая обработка получаемых данных на Земле.
Изображение Солнца, полученное аппаратурой ФИАН в 2009 году на борту российского космического аппарата КОРОНАС-Фотон.
Изображение предоставлено С.А. Богачевым
Первый российский проект по наблюдению Солнца для прикладных целей получил название «СОЛЯРИС», разработка его концепции поручена «Роскосмосом» ФИАНу. «Этот проект будет полностью открытым: результаты наших измерений будут доступны в Интернете. Мы воспринимаем такой формат с большим энтузиазмом: с одной стороны, открытый проект – это современно, а с другой – это серьезный вызов и большая ответственность» - считает главный научный сотрудник Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН Сергей Александрович Богачев, который стал руководителем «СОЛЯРИСА». Сейчас завершается последний год научной стадии проекта, целью которого было определить основные черты будущей космической миссии: на какой орбите должен находиться космический аппарат, какие измерительные приборы он должен нести на борту и ряд других вопросов.
Ученые решили поместить спутник на не вполне обычной орбите, которую отечественные аппараты еще не посещали: в точке Лагранжа L1. В этой точке, расположенной на расстоянии 1.5 миллионов километров от Солнца, силы притяжения Земли и Солнца уравновешивают друг друга, кроме того, в ней почти отсутствует воздействие магнитного поля Земли – космический аппарат будет находиться по сути в идеальных условиях, что позволит проводить измерения без помех со стороны Земли.
Расположение точек Лагранжа. Космический аппарат будет вести наблюдения из точки L1.
Изображение предоставлено С.А. Богачевым
В ходе обсуждения облика будущей космической обсерватории сформировалась коллаборация из четырёх научных организаций, каждая из которых взяла на себя ответственность за определённый участок научной программы. Так ФИАН, одновременно являющийся координатором проекта, взял на себя задачу создания космических телескопов – приборов, которые позволят получать и передавать на Землю в режиме реального времени изображения Солнца и тем самым прямо наблюдать формирование активных солнечных процессов – вспышек, выбросов вещества, гигантских протуберанцев. Созданием прибора для регистрации потоков ускоренных частиц (протонов и электронов) займется НИИЯФ МГУ. Жесткое излучение Солнца, которое также как частицы оказывает влияние на космические аппараты и верхнюю атмосферу Земли, позволит детектировать блок приборов, разрабатываемый в ИАФ МИФИ. Наконец, будет проводиться наблюдение за солнечным ветром – непрерывными потоками плазмы, испускаемыми Солнцем. Наблюдать солнечный ветер вблизи Земли невозможно из-за воздействия магнитного поля на плазму, а вот в точке Лагранжа подобные возмущения отсутствуют. Разработкой аппаратуры для этих наблюдений занимается ИКИ РАН. На сегодняшний день завершается теоретическая проработка проекта, в ближайшее время ученые планируют перейти к практической реализации.
Наблюдения за солнечной активностью имеют важнейшее значения для поддержки функционирования навигационных спутников, без которых уже сегодня невозможно представить нашу жизнь: последствия солнечных вспышек – одна из основных причин сбоев в их работе. Исследования также облегчат прогнозирование погоды: солнце оказывает заметное влияние на движение воздушных масс в атмосфере Земли, а кроме того является основной причиной магнитных бурь и полярных сияний. Результаты подобных измерений вызывают большой интерес в обществе: уже сегодня сайт центра космической погоды ФИАНа, публикующий данные с зарубежных аппаратов, посещают 10-15 тысяч людей в сутки. Запуск собственного аппарата позволит вывести эту работу на новый уровень. Также Сергей Александрович особо подчеркнул важность подобных проектов для пилотируемой космонавтики:
«Даже если сейчас это нереально, то в какой-то момент люди обязательно полетят на Марс или другие планеты. Оказываясь вне защитного поля Земли, человек подвергается воздействию радиации, поэтому ему просто необходимо наблюдать за солнечной активностью. Можно сказать, что страна, которая первая научится точно прогнозировать космическую погоду, завоюет Солнечную систему».
К. Кудеяров, АНИ «ФИАН-информ»
