Новый американский аппарат сможет увидеть Солнце таким, каким до сих пор его видели лишь герои фантастического фильма "Пекло" (кадр с сайта imdb.com).
Более 30 лет над этой идеей работала большая группа специалистов из ряда институтов и космических центров США, а также других стран. Чтобы послать космический аппарат к Солнцу, нужно было решить целый ряд технических задач, не говоря уж об изворотливости, которая потребовалась, чтобы уложить стоимость такого уникального предприятия в рамки разумного. Теперь NASA говорит: "Время пришло".
Как известно, сюжет фильма "Пекло" (Sunshine) разворачивается на фоне уникальной пилотируемой экспедиции к Солнцу, завершившейся фактически самоубийственным прыжком в него. В реальной миссии, запланированной NASA, о посылке людей, тем более — в недра светила, и речи не идёт. Но с чего-то надо начинать, не так ли?
И вот недавно учёные и инженеры из лаборатории прикладной физики университета Джона Хопкинса (JHUAPL) завершили предварительное проектирование и "дизайн" миссии и самого аппарата для неё.
На всё про всё потребуется около $750 миллионов, что сравнимо со "средними" планетарными миссиями. Кстати, строить аппарат (при содействии кучи партнёров, конечно же) будет также сама APL.
Итак, знакомимся с "Солнечным зондом" (Solar Probe).
"Солнечный зонд" на месте работы (иллюстрация NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory).
Компактный 481-килограммовый аппарат будет нашпигован самыми различными датчиками и приборами для сбора информации о Солнце, его короне и солнечном ветре, его магнитных полях и пылевой плазме в такой близости от раскалённой поверхности звезды, на которую не подбирался ещё ни один посланник Земли.
Для постепенного уменьшения перигелия американский "разведчик" использует семь гравитационных манёвров около Венеры, которые выполнит в течение примерно 6,5 лет после запуска.
Solar Probe приблизится к Солнцу на минимальное расстояние в 6,6 миллиона километров (считая до центра), что примерно в семь раз меньше, чем перигелий Меркурия, и в восемь раз ближе к нашему дневному светилу, чем какой-либо корабль в прошлом. Орбитальная скорость машины в перигелии превысит 201 километр в секунду.
Напомним также, что средний диаметр нашей родной звезды составляет 1,4, а экваториальный радиус — примерно 0,7 миллиона километров, так что зонд окажется действительно очень близко: на расстоянии всего 8,5 радиуса Солнца от его поверхности, можно сказать — в нижних слоях короны.
Поясним, солнечная корона продолжается очень далеко. Можно даже считать, что Земля также погружена в неё, да и другие планеты. Но всего несколько миллионов километров от Солнца — это та область, где происходит процесс нагрева короны (все тонкости которого ещё неясны исследователям) и формирование солнечного ветра. Так что для учёных — это очень интересный регион солнечной атмосферы.
Миссия Solar Probe является частью программы NASA "Жизнь со звездой" (Living with a Star), призванной собрать как можно больше информации о Солнце и солнечно-земных связях, а также о воздействии Солнца и солнечного ветра на другие планеты, астероиды и кометы (иллюстрация с сайта solarprobe.gsfc.nasa.gov).
На своей рабочей орбите аппарату придётся несладко: интенсивность света, обрушивающегося на зонд, будет в 500 раз выше той, которой подвергаются спутники на околоземной орбите. А ведь послать зонд на Солнце "ночью" (как в известном анекдоте про Брежнева) — не получится.
Чтобы Solar Probe проработал там достаточно долго, конструкторы предусмотрели солнечный щит диаметром 2,74 метра и толщиной более 15 сантиметров. Он будет выполнен на основе вспененного углерода и сможет выдерживать нагрев до 1430 градусов по Цельсию.
Интересно, что щит этот является развитием разработки, применённой на космическом аппарате Messenger, добравшемся до Меркурия в январе нынешнего года и передавшем массу интересных сведений о первой планете.
Только вот температура на внешней поверхности солнечного "зонтика" Messenger в точке наибольшего сближения аппарата с Солнцем достигает "всего" 370 градусов по Цельсию. К тому же на щит Solar Probe будет обрушиваться куда более мощный поток частиц, способных выбивать в его толще настоящие кратеры. Потому создание этого устройства является одной из самых интересных задач в данной миссии.
Кстати, это "укрытие", как уверяют специалисты, имеет родство с плитками теплозащиты шаттлов. Так что инженерам тут не пришлось начинать с нуля.
Схема перелёта зонда Solar Probe к Солнцу. На финальной орбите перигелийное расстояние составит всего 9,5 радиуса Солнца, а афелий будет куда больше — 0,73 астрономические единицы. Наклонение орбиты к эклиптике составит 3,4 градуса (иллюстрация с сайта solarprobe.gsfc.nasa.gov).
За пределы тени от щита зонд сможет выдвигать и периодически прятать обратно солнечные батареи (чтобы удерживать в разумных границах их температуру), а также — различные датчики. Кстати, окончательный список научного оборудования, которое будет установлено на Solar Probe, ещё не сформирован.
Зато инженеры очень "плотно" поработали над общими системами корабля — его энергетикой, связью и, как уже сказано, защитой от солнечного излучения и мощного потока высокоэнергетических частиц.
Солнечных батарей на зонде будет четыре штуки: две побольше и две совсем крошечные. Второй набор будет выдвигаться на минимальном расстоянии от Солнца, он будет не так сильно раскаляться за счёт меньшей площади, и к тому же его оснастят системой охлаждения.
Максимальная мощность, отдаваемая батареями бортовой начинке, достигнет 482 ватт.
Специалисты лаборатории прикладной физики подготовили для NASA детальный доклад (PDF-документ, 38,5 мегабайта), описывающий новейшую версию зонда — Solar Probe+ — и все этапы его полёта.
[b]Вся начинка Solar Probe будет укрыта в тени специального щита, который за время миссии будет порядочно изъеден пылью и плазмой. Внизу: самый свежий из вариантов "разведчика" — Solar Probe+. Его выдвижные солнечные батареи показаны чёрным (большой комплект) и синим (малый комплект) цветом (иллюстрации с сайта solarprobe.gsfc.nasa.gov).[/b]
Старт Solar Probe предполагается в мае 2015 года. Если он действительно состоится в срок, то на минимальное расстояние к Солнцу аппарат приблизится в октябре 2021-го. С этого момента он перейдёт на орбиту с периодом обращения в 88 дней.
Как мы уже говорили, над данной миссией учёные работали много лет, однако только теперь появился вариант более-менее выполнимый как с точки зрения инженерии, так и в плане общих затрат. Так, может, в настоящее время где-то идёт обсуждение и более впечатляющих проектов, вроде прыжка в Солнце?
Комментарии (0)
Регистрация на сайте!