Обсерватории РФ, SOHO, Inouye, BioSentinel, Proba-3, Parker Solar Probe, SPHEREx, PUNCH, Carruthers, Helios, SunRISE изучают солнечные радиовспышки, атмосферу Солнца, влияние излучения Солнца на различные объекты и картируют магнитное поле Солнца от внешней короны до межпланетного пространства.
Узнать космическую погоду, найти полезные ископаемые и оценить влияние землетрясений на магнитное поле Земли – всё это возможно с помощью технологий, которые используются в геомагнитных обсерваториях. Сегодня в России действует 16 таких обсерваторий под управлением Российской академии наук (РАН). Они находятся в разных регионах РФ, в том числе в Московской, Ленинградской, Ярославской, Свердловской, Новосибирской, Иркутской областях, Республике Саха (Якутия), Хабаровском крае, Магаданской области, Камчатском крае.
Геомагнитные обсерватории – это научные учреждения, позволяющие непрерывно регистрировать и измерять магнитное поле Земли. С их помощью можно изучать магнитные бури, космическую погоду и, в целом, процессы, связанные с влиянием Солнца на нашу планету. По данным магнитных обсерваторий рассчитываются индексы геомагнитной активности. Они обозначают степень воздействия солнечного ветра на земную магнитосферу.
Основным прибором, установленном в геомагнитных обсерваториях, является скалярный магнитометр. Он измеряет величину магнитного поля Земли в целом. Для этого устройства, как и остальных, нужен отдельный павильон, чтобы изолировать его от возможных антропогенных источников магнитных колебаний. Это датчик со специальной жидкостью – например, керосином или водным раствором спирта. Снаружи колба с этим раствором обмотана катушкой. Когда через неё проводят ток, создается достаточно сильное магнитное поле. Оно воздействует на датчик и заставляет магнитные моменты частиц в жидкости выстроиться по направлению этого поля. Затем ток выключают. Но поле исчезает не сразу. Однако вектор этого поля начинает прецессировать, то есть его ось всё время изменяет свое положение в пространстве, уже вокруг вектора магнитного поля Земли.
Также в работе исследователи используют векторный магнитометр. С его помощью можно измерять направление магнитного поля в разные стороны света. Аппарат работает за счёт так называемого феррозонда – металлического датчика из магнитного сплава железа и никеля. При измерении магнитного поля состояние у этого сплава меняется и таким образом он помогает фиксировать изменения.
Ещё один феррозондовый датчик прикрепляется к зрительной трубе теодолита – прибора для определения углов в горизонтальной и вертикальной плоскости. Чтобы ничто не мешало измерению, этот прибор размагничивают: заменяют все исходные детали на немагнитные. Каждые несколько дней специалисты измеряют на этом устройстве угол магнитного склонения – его можно представить, как угол наклона магнитного поля между стрелкой компаса и реальным географическим положением Севера, а также угол магнитного наклонения – наклона стрелки компаса к горизонту. Эти углы необходимо измерять, чтобы внести поправки в уже сделанные другим прибором измерения.
Космический аппарат NASA-ESA Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) получил это изображение Солнца в крайнем ультрафиолетовом диапазоне 24 февраля 2015 года во время трехчасового периода, в течение которого наша ближайшая к нам звезда выбросила корональную массу вместе с частью солнечной нити. В то время как часть нитей упала обратно в Солнце, значительная их часть улетела в космос в ярком облаке частиц.
Запущенная в декабре 1995 года совместная миссия НАСА и ЕКА SOHO была разработана для изучения Солнца изнутри. Хотя её миссия была запланирована только на 1998 год, она продолжала собирать данные, расширяя понимание учёными нашей ближайшей звезды и совершая множество новых открытий, включая обнаружение более 5000 комет.
24 февраля 2015 года Солнце выбросило корональную массу вместе с частью солнечной нити в течение трех часов. НАСА
НАСА продолжает изучать Солнце с помощью различных космических аппаратов. В их число входят космический аппарат НАСА IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe), обсерватория Каррутерса (Carruthers Geocorona Observatory) и космический аппарат NOAA SWFO-L1 (Space Weather Follow On-Lagrange 1).
В период с 2017 по 2019 год компания KX Systems участвовала в партнерстве с Frontier Development Lab через исследовательский центр NASA Ames в Силиконовой долине, Калифорния. Работая с учеными NASA, KX применила возможности kdb+ для поиска экзопланет и прогнозирования космической погоды — областей, которые можно улучшить с помощью моделей искусственного интеллекта. Один из вопросов, на который пыталась ответить Frontier Development Lab, заключался в том, может ли kdb+ прогнозировать космическую погоду, вызывающую полярные сияния, чтобы предсказывать, когда спутники GPS могут испытывать перебои в передаче сигнала из-за Солнца.
Импортировав несколько наборов данных, отслеживающих ионосферу, солнечную активность и магнитное поле Земли, и применив к ним алгоритмы машинного обучения, исследователи из Лаборатории передовых разработок смогли прогнозировать разрушительные события на срок до 24 часов вперед.
Хотя это было научное применение ИИ, компания KX Systems заявляет, что часть результатов этой работы была использована в коммерческих продуктах, поскольку существуют сходства между моделями ИИ, разработанными для выявления закономерностей в потерях спутникового сигнала, и моделями, прогнозирующими потребности в техническом обслуживании промышленного производственного оборудования.
Партнерские программы НАСА позволяют искусственному интеллекту прогнозировать солнечные события.
Полярные сияния освещают ночное небо над городами, но та же солнечная активность, которая вызывает полярные сияния, может приводить к сбоям в работе спутников, которые имеют решающее значение для систем на Земле. Решение проблемы прогнозирования этих солнечных явлений и оповещения операторов спутников может быть найдено с помощью искусственного интеллекта.
Хотя полярные сияния — прекрасное зрелище на Земле, солнечная активность, вызывающая их, может нанести серьезный ущерб космической инфраструктуре, такой как спутники. Использование искусственного интеллекта для прогнозирования этих разрушительных солнечных явлений было одним из направлений работы KX совместно с FDL. Себастьян Саарлос
Лаборатория передовых разработок в Маунтин-Вью, штат Калифорния, представляет собой постоянно действующее партнерство между НАСА и коммерческими компаниями, занимающимися искусственным интеллектом, с целью применения передовых методов машинного обучения для решения задач, важных для агентства и за его пределами. С 2016 года Лаборатория передовых разработок применяет ИИ по заказу НАСА в области планетарной защиты, гелиофизики, наук о Земле, медицины и исследования Луны.
В рамках сотрудничества с компанией KX Systems лаборатория Frontier Development Lab стремилась использовать проверенное программное обеспечение инновационным способом. Флагманское программное обеспечение компании для анализа данных, называемое kdb+, обычно используется в финансовой индустрии для отслеживания быстрых изменений рыночных тенденций, но компания изучала возможности его применения в космосе.
KX Systems, подразделение FD Technologies plc., — это технологическая компания, предлагающая программное обеспечение для управления базами данных и аналитики клиентам, которым необходимо быстро принимать решения. Хотя KX была основана в 1993 году, её бизнес, основанный на искусственном интеллекте, значительно вырос, и компания отмечает, что сотрудничество с NASA способствовало ускорению развития некоторых её возможностей.
Начиная с 1950-х годов, физики, занимающиеся изучением солнца, составляли карту магнитных полей на поверхности Солнца. Однако уже давно ведутся попытки создания карт магнитного поля в зонах над поверхностью таких как корона, поскольку именно в этих местах возникают солнечные ветры и явления космической погоды, такие как вспышки и выбросы корональной массы. Солнечный телескоп «Inouye», расположенный недалеко от вершины Халеакала на острове Мауи на Гавайях, теперь предоставляет возможности для удовлетворения этой потребности.
Солнечный телескоп Национального научного фонда США (NSF) «Inouye», управляемый Национальной солнечной обсерваторией (NSO), составил карту напряженности магнитного поля в солнечной короне – внешней части солнечной атмосферы, которую можно увидеть во время полного солнечного затмения.
В журнале Science Advances в сентябре 2024 года была опубликована важная работа, выполненная с помощью солнечного телескопа «Inouye», которая обещает улучшить понимание атмосферы Солнца и того, как её изменяющиеся условия влияют на технологически зависимое общество Земли.
Солнечный телескоп «Inouye» является крупнейшим солнечным телескопом в мире. Наблюдения за магнитными полями, проводимые этим телескопом, направлены на понимание взрывного поведения Солнца и являются одним из основных направлений его работы. 4-метровое зеркало «Inouye» обеспечивает «беспрецедентные изображения от поверхности Солнца до нижних слоев солнечной атмосферы», говорится в сообщении NSO. Фокусируясь на небольших изменениях в наблюдениях, набор приборов собирает изображения от поверхности Солнца до нижних слоев солнечной атмосферы. Солнечный телескоп Inouye показывает объекты в три раза меньшего размера, чем всё, что учёные могли увидеть на Солнце до сих пор, и делает это несколько раз в секунду. Приборы и оптический блок позволяют получать не только впечатляющие изображения, но и обладают невероятными спектроскопическими возможностями. Ожидается, что наблюдение за специфическими отпечатками сотен атомов и ионов на поверхности Солнца и в атмосфере поможет исследователям объяснить динамическую природу поведения Солнца.
Как правило, увидеть солнечную корону – область, которая в миллион раз слабее солнечного диска, можно только во время полного солнечного затмения, когда большая часть солнечного света закрывается и небо Земли темнеет. Однако «Inouye» использует метод, называемый коронографией, для создания искусственных затмений, что означает, что он может обнаруживать чрезвычайно слабые поляризованные сигналы – в миллиард раз слабее, чем солнечный диск.
Точно так же, как подробные карты поверхности и атмосферы Земли позволили более точно прогнозировать погоду, эта полная карта магнитных полей в солнечной короне поможет учёным лучше прогнозировать солнечные бури и космическую погоду и будет способствовать развитию солнечной физики.
Система BioSentinel НАСА изучает солнечное излучение. BioSentinel – небольшой спутник размером примерно с коробку из-под хлопьев – в настоящее время находится на расстоянии более 30 миллионов миль от Земли, вращаясь вокруг Солнца. Предварительный анализ собранных данных показывает, что, несмотря на то, что бывают экстремальные геомагнитные бури, то есть бури, нарушающие магнитное поле Земли, они были расценены как умеренная солнечная радиационная буря, то есть не привела к значительному увеличению количества опасных солнечных частиц.
Следовательно, такие бури не представляли серьезной угрозы для земных форм жизни, даже если они были незащищены, как BioSentinel. Эти измерения предоставляют полезную информацию для ученых, пытающихся понять, как солнечные радиационные бури распространяются в космосе и где их воздействие – и потенциальное влияние на жизнь за пределами Земли – наиболее интенсивно.
Космический аппарат NASA Solar Dynamics Observatory сделал этот снимок солнечной вспышки 11 мая 2024 года. На изображении показан фрагмент ультрафиолетового излучения, который выделяет чрезвычайно горячее вещество во вспышках. НАСА/СДО
Первоначальная миссия BioSentinel заключалась в изучении образцов дрожжей в дальнем космосе. Хотя эти образцы дрожжей больше не являются живыми организмами, BioSentinel адаптировался и продолжает оставаться инновационной платформой для изучения потенциального воздействия условий дальнего космоса на жизнь за пределами защиты земной атмосферы и магнитосферы. Биосенсорный прибор космического аппарата собирает данные о радиации в дальнем космосе. Спустя более полутора лет после запуска в ноябре 2022 года BioSentinel удаляется от Земли, предоставляя данные, представляющие все большую ценность для ученых.
«Несмотря на то, что биологическая часть миссии BioSentinel была завершена через несколько месяцев после запуска, мы считаем, что продолжение миссии имеет значительную научную ценность», — сообщили исследователи. «Тот факт, что CubeSat продолжает работать и что мы можем с ним поддерживать связь, подчеркивает потенциальное использование космического аппарата и многих его подсистем и компонентов для будущих долгосрочных миссий за пределами низкой околоземной орбиты».
Иллюстрация космического аппарата NASA BioSentinel при выходе на гелиоцентрическую орбиту. BioSentinel собирал данные во время геомагнитной бури, обрушившейся на Землю в мае 2024 года, чтобы узнать больше о воздействии радиации в дальнем космосе. НАСА/Дэниел Раттер
Миссия Proba-3 настолько амбициозна, что для её успешного завершения требуется не один космический аппарат. Для того чтобы космический аппарат Coronagraph на борту Proba-3 мог наблюдать слабую атмосферу вокруг Солнца, его космический аппарат Occulter, несущий диск Солнца, должен блокировать раскалённый солнечный диск. Это означает, что Occulter на борту Proba-3 постоянно направлен на Солнце, что делает его ценной платформой для научных исследований сам по себе.
Поэтому на обращенной к Солнцу стороне телескопа «Оккультер» размещен специальный прибор, который будет непрерывно измерять суммарную энергетическую отдачу Солнца, известную как полная солнечная иррадиация, — важнейший параметр для климатических исследований, сообщает пресс-служба ESA.
Орбита Проба-3. ESA
Цифровой абсолютный радиометр DARA, размером с коробку из-под обуви, был предоставлен для миссии Физической метеорологической обсерваторией Давоса (PMOD) в Швейцарии.
«Раньше исследователи говорили о «солнечной постоянной», но на самом деле она постоянно немного меняется», — объясняет Вольфганг Финстерле, главный исследователь проекта DARA в PMOD. «И крайне важно отслеживать общую солнечную радиацию, поскольку она является основным источником энергии для поверхности Земли. Она составляет примерно 99,978% всей доступной на Земле энергии, включая сохраненную солнечную энергию, запасенную в угле и нефти. Она определяет все динамические процессы климата Земли, поэтому даже самые незначительные изменения имеют огромное значение».
Расположенный в горах PMOD более века изучает суммарную солнечную радиацию, первоначально используя наземные приборы, а затем, с 1970-х годов, развертывая космические радиометры для получения непрерывного набора данных. Всемирная метеорологическая организация назначила PMOD Всемирным центром радиации для калибровки измерений радиации в рамках глобальных программ мониторинга ООН.
Проба-3. ESA
Вольфганг добавляет: «Общая солнечная радиация меняется в соответствии с 11-летним циклом солнечной активности, и один из наиболее очевидных способов выявить долгосрочный дрейф энергии — это сравнить общую солнечную радиацию между последовательными солнечными минимумами… Для этого требуется длительный ряд данных, в идеале полученных с нескольких приборов, поскольку чувствительность отдельных радиометров будет снижаться из-за жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, которому они постоянно подвергаются. При этом любое снижение чувствительности происходит очень постепенно: например, радиометр на борту солнечной обсерватории ESA-NASA SOHO, запущенной еще в 1995 году, до сих пор работает удовлетворительно».
Инструмент DARA. ESA
Основной принцип работы DARA прост. Радиометр имеет полость диаметром 5 мм, изготовленную из окрашенного в черный цвет серебра, обладающую низкой температурной излучательной способностью. В течение 15 секунд солнечный свет нагревает внутреннюю часть полости, после чего затвор автоматически закрывается на ее входе. В течение следующих 15 секунд электрический нагрев поддерживает предыдущую температуру в полости, а энергия, необходимая для поддержания этой температуры, экстраполируется в единицу общей солнечной радиации, которая составляет ватты на квадратный метр.
Солнечная обсерватория SOHO. ESA
Этот процесс продолжается на протяжении всего срока службы прибора – конструкция затвора с приводом, используемая в DARA, была протестирована на миллионы открытий и закрытий в вакуумной камере PMOD.
«DARA — это усовершенствованная версия предыдущих конструкций радиометров с оптимизированной конструкцией резонатора для минимизации нежелательного рассеянного света и многоканальной измерительной системой для самокалибровки», — добавляет Вольфганг. «Это поколение приборов также обладает полностью цифровым контуром управления, что позволяет экспериментировать с более частыми наблюдениями».
Как отмечает Вернер Шмутц из PMOD, руководивший разработкой, уже были испытаны две версии этого радиометра: «Компактная версия под названием CLARA была установлена на норвежском кубсатном спутнике NorSat-1 в 2017 году и остается работоспособной по сей день, а предыдущая версия DARA используется на борту китайского метеорологического спутника FY-3E, запущенного в 2021 году. Поэтому мы очень уверены в этой конструкции, которая может работать всякий раз, когда затмение Proba-3 направлено на Солнце с точностью до половины градуса».
DARA проходит наземные испытания. ESA
Главное отличие радиометра DARA на борту Proba-3 от предыдущих моделей заключается в его очень вытянутой орбите, которая будет располагаться на высоте 60 000 км над поверхностью Земли. DARA может автоматически адаптироваться к небольшим изменениям размера солнечного диска в зависимости от расстояния до него, что также обусловлено ежегодной эллиптической орбитой Земли вокруг Солнца. Все, что нужно радиометру, — это его положение в космосе, а сбор данных компенсирует это смещение.
Космический корабль «Проба-3 Occulter и Coronagraph». ESA
Оперативные группы подтвердили, что миссия НАСА по «прикосновению» к Солнцу успешно завершилась рекордным сближением с солнечной поверхностью 24 декабря 2024 года. Побив свой предыдущий рекорд, пролетев всего в 3,8 миллионах миль над поверхностью Солнца, космический аппарат НАСА Parker Solar Probe пронесся сквозь солнечную атмосферу с невероятной скоростью 430 000 миль в час — быстрее, чем когда-либо двигался любой созданный человеком объект.
Сигнал, полученный поздно вечером 26 декабря 2024 года, подтвердил, что космический аппарат благополучно завершил сближение и работает в обычном режиме, сообщила пресс-служба НАСА.
Этот пролёт, первый из многих, запланированных на таком расстоянии, позволит космическому аппарату провести беспрецедентные научные измерения, способные изменить наше понимание Солнца. Полет на таком близком расстоянии от Солнца — это исторический момент в первой миссии человечества к звезде.
«Пролет так близко к Солнцу — это исторический момент в первой миссии человечества к звезде», — сказала Ники Фокс, руководитель Управления научных миссий в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. «Изучая Солнце вблизи, мы можем лучше понять его влияние на всю нашу солнечную систему, в том числе на технологии, которые мы ежедневно используем на Земле и в космосе, а также узнать о работе звезд во Вселенной, что поможет нам в поисках обитаемых миров за пределами нашей родной планеты».
На этом эскизном изображении показан зонд Parker Solar Probe, готовый войти в солнечную корону. НАСА/Лаборатория Джона Хопкинса/Бен Смит
Космический аппарат Parker Solar Probe последние шесть лет готовился к этому моменту. Запущенный в 2018 году, аппарат совершил семь пролётов мимо Венеры, чтобы гравитационно приблизиться к Солнцу. После последнего пролёта мимо Венеры 6 ноября 2024 года аппарат достиг своей оптимальной орбиты. Эта овальная орбита каждые три месяца обеспечивает аппарату идеальное расстояние от Солнца — достаточно близкое для изучения загадочных процессов на Солнце, но не слишком близкое, чтобы не быть перегруженным солнечным теплом и разрушительным излучением. Аппарат останется на этой орбите до конца своей основной миссии.
«Космический аппарат Parker Solar Probe преодолевает одну из самых экстремальных сред в космосе и превосходит все ожидания», — сказал Нур Равафи, научный руководитель проекта Parker Solar Probe в Лаборатории прикладной физики им. Джона Хопкинса (APL), которая разработала, построила и эксплуатирует космический аппарат со своей базы в Лореле, штат Мэриленд. «Эта миссия открывает новую золотую эру освоения космоса, приближая нас как никогда к разгадке самых глубоких и непреходящих тайн Солнца».
Рекордное расстояние, на котором пролетел космический аппарат, составляющее 3,8 миллиона миль, может показаться огромным, но в космических масштабах это невероятно мало. Если бы Солнечная система была уменьшена до размеров футбольного поля, то «Паркер Солнечный Зонд» находился бы всего в четырех ярдах от зачетной зоны — достаточно близко, чтобы пройти в пределах разреженной внешней атмосферы Солнца, известной как корона. НАСА/АПЛ
Вблизи Солнца космический аппарат использует экран из углеродной пены для защиты от экстремально высокой температуры в верхних слоях солнечной атмосферы, называемых короной, которая может превышать 1 миллион градусов по Фаренгейту. Экран был разработан таким образом, чтобы выдерживать температуру до 2600 градусов по Фаренгейту — достаточно высокую, чтобы расплавить сталь, — при этом обеспечивая комфортную комнатную температуру для приборов, находящихся за ним. В горячей, но малоплотной короне температура экрана космического аппарата, как ожидается, достигнет 1800 градусов по Фаренгейту.
«Возможность приблизить космический аппарат так близко к Солнцу — это монументальное достижение, — сказал Джон Вирцбургер, системный инженер миссии Parker Solar Probe в APL. — Это задача, которую научное сообщество хотело решить с 1958 года, и десятилетиями оно совершенствовало технологии, чтобы сделать это возможным».
Пролетая сквозь солнечную корону, зонд Parker Solar Probe может проводить измерения, которые помогут ученым лучше понять, как этот регион нагревается до такой температуры, проследить происхождение солнечного ветра (постоянного потока вещества, покидающего Солнце) и выяснить, как энергичные частицы ускоряются до половины скорости света.
«Эти данные чрезвычайно важны для научного сообщества, поскольку они дают нам еще одну точку зрения», — сказала Келли Коррек, научный сотрудник программы в штаб-квартире НАСА и гелиофизик, работавшая над одним из приборов миссии. «Получив непосредственные свидетельства о том, что происходит в солнечной атмосфере, зонд Parker Solar Probe произвел революцию в нашем понимании Солнца».
Космический аппарат НАСА «Паркер Солнечная Зонд» пережил свой рекордный момент сближения с поверхностью Солнца 24 декабря 2024 года. Побив свой предыдущий рекорд, пролетев всего в 3,8 миллионах миль над поверхностью Солнца, аппарат пронесся сквозь солнечную атмосферу со скоростью 430 000 миль в час — быстрее, чем когда-либо двигался любой созданный человеком объект. НАСА
Предыдущие пролёты уже помогли учёным лучше понять Солнце. Когда космический аппарат впервые вошёл в солнечную атмосферу в 2021 году, он обнаружил, что внешняя граница короны изрыта шипами и впадинами, вопреки ожиданиям. Parker Solar Probe также определил происхождение важных зигзагообразных структур в солнечном ветре, называемых «перекрёстками», на видимой поверхности Солнца — фотосфере.
С момента первого прохода к Солнцу космический аппарат проводит все больше времени в короне, где происходит большинство важнейших физических процессов.
«Теперь мы понимаем природу солнечного ветра и его ускорение по мере удаления от Солнца», — сказал Адам Сабо, научный сотрудник миссии Parker Solar Probe в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Это сближение позволит нам получить больше данных для понимания того, как происходит его ускорение на больших расстояниях».
Космический аппарат Parker Solar Probe также сделал открытия во внутренней части Солнечной системы. Наблюдения показали, как гигантские солнечные взрывы, называемые корональными выбросами массы, засасывают пыль, проносясь по Солнечной системе, а другие наблюдения выявили неожиданные данные о солнечных энергетических частицах. Пролёты мимо Венеры задокументировали естественное радиоизлучение планеты из её атмосферы, а также первое полное изображение её орбитального пылевого кольца.
13 декабря 2025 года космический аппарат НАСА «Паркер Солнечная Зонд» совершил 26-е сближение с Солнцем, вновь достигнув рекордного расстояния в 3,8 миллиона миль (6,2 миллиона километров) от поверхности Солнца. Космический аппарат также достиг рекордной скорости в 430 000 миль в час (687 000 км/ч) — отметки, которая, как и расстояние, была установлена и впоследствии повторена во время сближений 24 декабря 2024 года, 22 марта, 19 июня и 16 сентября 2025 года. Космический аппарат Parker Solar Probe останется на этой орбите вокруг Солнца и продолжит проводить наблюдения. Дальнейшие шаги миссии в конце 2026 года и далее официально находятся на рассмотрении НАСА.
В ходе этого сближения с Солнцем, проходившего с 8 по 18 декабря, четыре научных прибора космического аппарата «Паркер» собирали данные из атмосферы Солнца, или короны. Этот пролёт, пятый по счёту на таком расстоянии и скорости, позволяет аппарату проводить беспрецедентные измерения солнечного ветра и солнечной активности, когда Солнце находится в активной фазе своего 11-летнего цикла.
Наблюдения «Паркера» за солнечным ветром и солнечными явлениями, такими как выбросы корональной массы и последствия вспышек, имеют решающее значение для углубления понимания человечеством Солнца и явлений, которые приводят к высокоэнергетическим космическим погодным явлениям, представляющим опасность для астронавтов, спутников, авиаперелетов и даже энергосетей на Земле. Понимание фундаментальной физики космической погоды позволит более надежно прогнозировать безопасность астронавтов во время будущих миссий в дальний космос на Луну и Марс.
Космический аппарат Parker Solar Probe был разработан в рамках программы НАСА «Жизнь со звездой» (Living With a Star, LWS) для изучения аспектов системы Солнце-Земля, которые непосредственно влияют на жизнь и общество. Программа LWS управляется Центром космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, для Директората научных миссий НАСА в Вашингтоне. Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса управляет проектом Parker Solar Probe для НАСА, а также занимается проектированием, созданием и эксплуатацией миссии.
На этом художественном рисунке изображена граница солнечной атмосферы, известная как поверхность Альфвена. Эта область, кажется, меняет свою форму от пикообразной до пенистой, и это точка невозврата для вещества, которое вырывается из-под магнитного притяжения Солнца. Глубокие погружения в поверхность Альфвена с помощью космического аппарата NASA Parker Solar Probe в сочетании с измерениями солнечного ветра, полученными с помощью других космических аппаратов, позволили ученым отслеживать эволюцию этой структуры на протяжении всего солнечного цикла и создать карту этой ранее неизведанной границы. CfA/Мелисса Вайс
С помощью космического аппарата НАСА «Паркер» астрономы также создали первые непрерывные двухмерные карты внешней границы атмосферы Солнца. На этой границе, которую ученые называют поверхностью Альфвена, солнечное вещество покидает Солнце, превращаясь в солнечный ветер — поток частиц со скоростью миллион миль в час, который распространяется во всех направлениях по Солнечной системе, сталкиваясь с планетами, космическими аппаратами и всем остальным на своем пути.
В опубликованных в журнале Astrophysical Journal Letters результатах, полученных с помощью прибора SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons) космического аппарата Parker Solar Probe, показано, что эта граница становится больше, шероховатее и имеет более острые выступы по мере того, как Солнце становится более активным в течение своего 11-летнего солнечного цикла.
Ученые используют другие солнечные обсерватории, такие как Solar Orbiter (космический аппарат NASA/ESA) и Wind (космический аппарат NASA), чтобы начать картирование границы между атмосферой Солнца и солнечным ветром. Однако космический аппарат Parker Solar Probe приближается к Солнцу ближе, чем любой другой космический аппарат в истории — настолько близко, что неоднократно пересекает эту границу, обеспечивая прямое подтверждение карт и показывая, как граница меняется в зависимости от солнечной активности.
Точное знание местоположения этой критической границы может помочь ученым ответить на важные вопросы о внешней атмосфере Солнца, известной как корона, и помочь нам понять, как солнечная активность влияет на остальную часть Солнечной системы, включая жизнь на Земле и наши технологии.
SPHEREx, сокращение от Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer (спектрофотометр для истории Вселенной, эпохи реионизации и исследования льдов), стартовала в 20:10 по тихоокеанскому времени 11 марта 2025 года на ракете SpaceX Falcon 9 со стартового комплекса 4 East на космодроме Ванденберг в Калифорнии.
Вместе с SPHEREx на борту ракеты Falcon 9 находились четыре небольших спутника, входящих в состав миссии PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) агентства, которая будет изучать, как внешняя атмосфера Солнца превращается в солнечный ветер.
«Вся научная деятельность НАСА взаимосвязана, и запуск SPHEREx и PUNCH на одной ракете удваивает возможности для проведения невероятных научных исследований в космосе», — сказала Ники Фокс, заместитель администратора Управления научных миссий в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. «Поздравляю обе команды миссий с исследованием космоса — от далёких галактик до нашей ближайшей звезды. Я с нетерпением жду получения данных в ближайшие годы».
Наземные диспетчеры Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, которая управляет проектом SPHEREx, установили связь с космической обсерваторией в 21:31 по тихоокеанскому времени. Обсерватория начала свою двухлетнюю основную миссию после примерно месячного периода проверки, в течение которого инженеры и ученые убедятся в исправности космического аппарата.
Спутники PUNCH успешно отделились примерно через 53 минуты после запуска, и наземные диспетчеры установили связь со всеми четырьмя космическими аппаратами PUNCH. Потом начался 90-дневный период ввода в эксплуатацию, в течение которого четыре спутника вышли на правильную орбиту, а приборы откалиброваны как единый «виртуальный прибор», прежде чем ученые начали анализировать изображения солнечного ветра.
Обе миссии предназначены для работы на низкой околоземной, солнечно-синхронной орбите над линией дня и ночи (также известной как терминатор), чтобы Солнце всегда оставалось в одном и том же положении относительно космического аппарата. Это необходимо для того, чтобы SPHEREx мог обеспечить защиту своего телескопа от солнечного света и тепла (и то, и другое помешало бы наблюдениям), а PUNCH мог иметь беспрепятственный обзор во всех направлениях вокруг Солнца.
11 марта 2025 года с космодрома Ванденберг в Калифорнии стартовали обсерватория НАСА SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer) и спутники PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) на ракете SpaceX Falcon 9. SpaceX
Для достижения своих масштабных научных целей проект SPHEREx создает трехмерную карту всего небесного пространства каждые шесть месяцев, обеспечивая широкий обзор, дополняющий работу космических телескопов, которые более детально наблюдают за меньшими участками неба, такими как космический телескоп Джеймса Уэбба и космический телескоп Хаббл НАСА.
В рамках миссии использован метод спектроскопии для измерения расстояния до 450 миллионов галактик в ближайшей Вселенной. На их крупномасштабное распределение оказало незначительное влияние событие, произошедшее почти 14 миллиардов лет назад, известное как инфляция, которое привело к увеличению размеров Вселенной в триллион-триллион раз за доли секунды после Большого взрыва. Миссия также измеряет суммарное свечение всех галактик во Вселенной, что позволит получить новые данные о том, как галактики формировались и эволюционировали на протяжении космического времени.
Спектроскопия также позволяет определить состав космических объектов, и проект SPHEREx проведет исследование нашей родной галактики в поисках скрытых запасов замерзшего водяного льда и других молекул, таких как углекислый газ, которые необходимы для жизни в том виде, в каком мы ее знаем.
Космический аппарат НАСА PUNCH будет проводить глобальные трехмерные наблюдения внутренней части Солнечной системы и внешней атмосферы Солнца, короны, чтобы узнать, как ее масса и энергия превращаются в солнечный ветер — поток заряженных частиц, распространяющийся от Солнца во всех направлениях. Миссия также будет исследовать формирование и эволюцию явлений космической погоды, таких как корональные выбросы массы, которые могут создавать штормы энергетических частиц, представляющие опасность для космических аппаратов и астронавтов.
«Пространство между планетами — это не пустая пустота. Оно заполнено турбулентным солнечным ветром, который обрушивается на Землю», — сказал Крейг ДеФорест, главный исследователь миссии из Юго-западного исследовательского института. «Миссия PUNCH призвана ответить на основные вопросы о том, как звезды, подобные нашему Солнцу, создают звездные ветры и как они вызывают опасные явления космической погоды прямо здесь, на Земле».
Миссия SPHEREx управляется Лабораторией реактивного движения НАСА (JPL) для Отдела астрофизики агентства в рамках Директората научных миссий в штаб-квартире НАСА. Компания BAE Systems (ранее Ball Aerospace) построила телескоп и космический аппарат. Научный анализ данных SPHEREx будет проводиться группой ученых, расположенных в 10 учреждениях в США, двух в Южной Корее и одном на Тайване. Данные будут обрабатываться и архивироваться в IPAC при Калифорнийском технологическом институте (Caltech), который управляет JPL для НАСА. Главный исследователь миссии работает в Caltech и имеет совместную должность в JPL. Набор данных SPHEREx будет общедоступным в Инфракрасном научном архиве НАСА-IPAC .
Научно-исследовательский институт Юго-Запада (SwRI) возглавляет миссию PUNCH и создал четыре космических аппарата и приборы Wide Field Imager в своей штаб-квартире в Сан-Антонио, штат Техас. Прибор Narrow Field Imager был создан Военно-морской исследовательской лабораторией в Вашингтоне. Управление миссией осуществляется из офисов SwRI в Боулдере, штат Колорадо, и находится в ведении Управления программы Explorers в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, для Директората научных миссий НАСА в Вашингтоне.
Обсерватория Каррутерс Геокорона НАСА в ноябре 2025 года получила первые снимки из космоса, демонстрирующие редкие виды Земли и Луны в ультрафиолетовом свете. Снимки, сделанные 17 ноября — за несколько месяцев до начала научной фазы миссии — подтверждают исправность космического аппарата и намекают на невероятные виды, которые нас ждут в будущем.
Первоначальные изображения включают два снимка, полученные с помощью широкоугольного имиджера Carruthers, и два снимка, полученные с помощью узкоугольного имиджера. Каждый имиджер запечатлел два разных вида: один показывает широкий спектр дальнего ультрафиолетового света, а другой — свет от геокороны Земли.
Эти первоначальные снимки были сделаны с короткими пятиминутными экспозициями — как раз достаточно, чтобы подтвердить исправную работу прибора. Во время основной научной фазы Каррутерс будет делать 30-минутные экспозиции, что позволит выявить еще более слабые детали геокороны и проследить, как внешняя атмосфера Земли реагирует на изменение солнечного излучения.
Эти четыре изображения представляют собой «первый свет» для миссии обсерватории Каррутерса по изучению геокороны. Изображения были получены 17 ноября 2025 года из точки, расположенной вблизи точки Лагранжа 1 системы Солнце-Земля, с помощью широкоугольного (левая колонка) и узкоугольного (правая колонка) измерителей изображения космического аппарата в дальнем ультрафиолетовом диапазоне (верхний ряд) и в диапазоне длин волн света, излучаемого атомарным водородом, известном как лайман-альфа (нижний ряд). Земля — это больший, яркий круг в середине каждого изображения; Луна — это меньший круг ниже и левее от него. Размытое «гало» вокруг Земли на изображениях в нижнем ряду — это геокорона: ультрафиолетовый свет, излучаемый экзосферой Земли, или самым внешним слоем атмосферы. Лунная поверхность все еще светится в лайман-альфа, потому что ее каменистая поверхность отражает все длины волн солнечного света — одна из причин, почему важно сравнивать изображения в лайман-альфа с изображениями, полученными с помощью широкого ультрафиолетового фильтра. На снимках в дальнем ультрафиолетовом диапазоне, полученных с помощью узконаправленной съемки, также были запечатлены две фоновые звезды, температура поверхности которых должна быть примерно вдвое выше, чем у нашего Солнца, чтобы они были такими яркими в этом диапазоне длин волн света. NASA/Обсерватория Геокорона Каррутерса
10 декабря 1974 года НАСА запустило «Гелиос-1», первый из двух космических аппаратов, предназначенных для тесных наблюдений за Солнцем. В рамках одной из крупнейших международных программ того времени Федеративная Республика Германия (также известная как Западная Германия) предоставила космический аппарат, Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, нес общую ответственность за участие США, а Исследовательский центр имени Льюиса (ныне Центр имени Гленна) НАСА в Кливленде предоставил ракету-носитель.
Оснащенный 10 приборами, «Гелиос-1» совершил свое первое сближение с Солнцем 15 марта 1975 года, пролетев ближе и быстрее, чем любой предыдущий космический аппарат. «Гелиос-2», запущенный в 1976 году, пролетел еще ближе. Оба космических аппарата значительно превысили свой ожидаемый 18-месячный срок службы, предоставив беспрецедентные данные с уникальных точек обзора.
Полностью собранный космический аппарат «Гелиос-1» подготовлен к запуску. NASA
Западногерманская компания Messerchmitt-Bölkow-Blohm построила два зонда Helios — первые несоветские и неамериканские космические аппараты, выведенные на гелиоцентрическую орбиту, — для западногерманского космического агентства DFVLR (ныне DLR). Каждый зонд Helios весом 815 фунтов нес 10 американских и западногерманских приборов общим весом 158 фунтов для изучения Солнца и его окружения. Приборы включали детекторы высокоэнергетических частиц для измерения солнечного ветра, магнитометры для изучения магнитного поля Солнца и изменений электрических и магнитных волн, а также детекторы микрометеоритов. После активации и проверки операторы в немецком центре управления под Мюнхеном управляли космическим аппаратом и собирали исходные данные. Для равномерного распределения солнечного излучения космический аппарат вращался вокруг своей оси один раз в секунду, а оптические зеркала на его поверхности отражали большую часть тепла.
Смотрите также... Немного о кошках: история одомашнивания и интересные факты о поведении домашних питомцев |
Рабочие помещают солнечный зонд Helios в его головной обтекатель. NASA
Запуск «Гелиоса-1» состоялся 10 декабря 1974 года в 2:11 утра по восточному времени со стартового комплекса 41 на мысе Канаверал (ныне Космические силы США) на ракете-носителе Titan IIIE-Centaur. Это был первый успешный полёт этой ракеты, на тот момент самой мощной в мире, после отказа разгонного блока Centaur во время первого запуска ракеты 11 февраля 1974 года. Успешный запуск «Гелиоса-1» вселил уверенность в Titan IIIE-Centaur, необходимую для запуска орбитальных аппаратов и посадочных модулей «Викинг» на Марс в 1976 году, а также космического аппарата «Маринер» (позже переименованного в «Вояджер» ) в 1977 году для начала их путешествий по внешней части Солнечной системы. Разгонный блок Centaur вывел «Гелиос-1» на солнечную орбиту с периодом 190 дней, при этом его перигелий, или ближайшая к Солнцу точка, находился внутри орбиты Меркурия. Инженеры активировали 10 приборов космического аппарата в течение нескольких дней после запуска, и 16 января 1975 года аппарат был объявлен полностью работоспособным. 15 марта «Гелиос-1» достиг минимального расстояния до Солнца в 28,9 миллиона миль, ближе, чем любой другой космический аппарат до этого — предыдущий рекорд принадлежал «Маринер-10» во время его трех сближений с Меркурием. «Гелиос-1» также установил рекорд скорости, двигаясь со скоростью 148 000 миль в час в перигелии. Температура некоторых частей космического аппарата достигла 261 градуса по Фаренгейту, но приборы продолжали работать без проблем. Во время второго перигелия 21 сентября температура достигла 270 градусов, что повлияло на работу некоторых приборов. «Гелиос-1» продолжал работать и передавать полезные данные до тех пор, пока не отказали основной и резервный приемники, а его высокоэффективная антенна перестала быть направлена на Землю. Наземные диспетчеры отключили космический аппарат 18 февраля 1985 года, а последняя связь была установлена 10 февраля 1986 года.
Космический аппарат Helios 1 установлен на ракете Titan IIIE-Centaur на стартовом комплексе 41 на базе ВВС (ныне Космические силы) на мысе Канаверал во Флориде. NASA
Космический аппарат «Гелиос-2» был запущен 15 января 1976 года и следовал по траектории, аналогичной траектории его предшественника, но приблизившись к Солнцу ещё ближе. 17 апреля он приблизился к Солнцу на расстояние 27 миллионов миль, двигаясь со скоростью, достигшей нового рекорда в 150 000 миль в час. На этом расстоянии космический аппарат получил на 10% больше солнечного тепла, чем его предшественник. 3 марта 1980 года вышел из строя передатчик нисходящей связи «Гелиоса-2», в результате чего дальнейшие пригодные для использования данные с аппарата пропали. 7 января 1981 года диспетчеры отключили его. Учёные сопоставили данные с приборов «Гелиоса» с аналогичными данными, собранными другими космическими аппаратами, такими как межпланетные мониторинговые платформы Explorers 47 и 50 на околоземной орбите, солнечные орбитальные аппараты Pioneer, а также Pioneer 10 и 11 во внешней части Солнечной системы. В дополнение к наблюдениям за Солнцем, аппараты Helios 1 и 2 изучали пылевые и ионные хвосты комет C/1975V1 West, C/1978H1 Meier и C/1979Y1 Bradfield. Информация, полученная с помощью зондов Helios, значительно расширила наши знания о Солнце и его окружении, а также породила новые вопросы, на которые должны будут попытаться ответить последующие космические аппараты, работающие с уникальных точек обзора.
Иллюстрация полета зонда «Гелиос» со всеми выпущенными штангами. NASA
Совместная миссия ЕКА/НАСА «Улисс» изучала Солнце с высоты, расположенной над его полюсами. После запуска с космического челнока «Дискавери» в рамках миссии STS-41 6 октября 1990 года, «Улисс» использовал гравитацию Юпитера, чтобы вывести его из плоскости эклиптики и сначала пролететь над южным полярным регионом Солнца с июня по ноябрь 1994 года, а затем над северным полярным регионом с июня по сентябрь 1995 года. «Улисс» продолжал свои уникальные исследования во время нескольких пролётов над полюсами до 30 июня 2009 года, почти через 19 лет после запуска и более чем в четыре раза дольше, чем предполагалось. Космический аппарат НАСА Parker Solar Probe , запущенный 12 августа 2018 года, совершал всё более близкие пролёты к Солнцу, включая пролёт через его корону, побив рекорд расстояния, установленный аппаратом Helios 2. Parker Solar Probe достиг своего первого перигелия на расстоянии 15 миллионов миль 5 ноября 2018 года, а его ближайшее сближение с Солнцем на расстоянии всего 3,86 миллиона миль, что составляет всего 4,5 процента от расстояния между Солнцем и Землёй, запланировано на 24 декабря 2024 года. Космический аппарат ESA Solar Orbiter был запущен 10 февраля 2020 года и начал научные исследования в ноябре 2021 года. В его состав входят 10 приборов, включая камеры, которые передали изображения Солнца с самым высоким разрешением, включая его полярные регионы, с расстояния до 26 миллионов миль.
Иллюстрация космического корабля «Уилисс» над полюсом Солнца. НАСА
Иллюстрация, изображающая зонд Parker Solar Probe во время сближения с Солнцем. НАСА
Космический аппарат ESA Solar Orbiter наблюдает за Солнцем. НАСА
Миссия SunRISE будет изучать солнечные радиовспышки и картировать магнитное поле Солнца от внешней короны до межпланетного пространства. Солнечные радиовспышки возникают, когда огромные объемы энергии, накопленные в магнитном поле Солнца, ускоряют частицы до высоких скоростей.
Эти энергичные частицы могут распространяться по Солнечной системе, где они могут воздействовать на космические аппараты за пределами защитной зоны магнитного поля Земли. Изучение механизмов генерации этих вспышек улучшит понимание воздействия солнечного излучения на космическую среду и, в свою очередь, поможет обеспечить лучшую защиту астронавтов и спутников.
НАСА планирует запуск своей миссии SunRISE (Sun Radio Interferometer Space Experiment) летом 2026 года. Эта миссия по изучению гелиофизики будет запущена в качестве вспомогательного ракетного комплекса на борту ракеты Vulcan Centaur компании United Launch Alliance, спонсором которой выступает Командование космических систем Космических сил США.
Солнечные радиовспышки могут достигать Земли незадолго до потенциально опасного излучения частиц. Миссия SunRISE обладает уникальной возможностью получать изображения приблизительного местоположения вспышки и направления движения энергетических частиц, что может помочь специалистам по прогнозированию космической погоды лучше понимать, куда будет направлено надвигающееся радиационное событие, и предсказывать его последствия.
Проект NASA SunRISE состоит из шести небольших спутников, изображенных слева, выстроенных в ряд в чистой комнате, с развернутыми солнечными батареями. Они будут летать в строю, как показано на концептуальном изображении художника справа, работая как один большой радиотелескоп на околоземной орбите. Лаборатория космической динамики/Эллисон Биллс (фотография); NASA/JPL-Caltech
Спутник SunRISE, состоящий из шести небольших спутников, каждый размером с тостер, будет работать как один большой радиотелескоп шириной около 10 километров, передавая данные на Землю через сеть дальней космической связи НАСА. Команда SunRISE будет использовать точную информацию о времени и местоположении, полученную от отдельных малых спутников, для объединения данных с виртуального радиотелескопа — метод, известный как интерферометрия. SunRISE наблюдает за Солнцем в радиодиапазонах, которые поглощаются верхними слоями атмосферы Земли, областью, известной как ионосфера. Находясь в космосе, SunRISE может проводить научные исследования, недоступные для наземных радиотелескопов.
Миссия SunRISE дополнит другие гелиофизические миссии НАСА, такие как обсерватория Solar TErrestrial RElations Observatory, зонд Parker Solar Probe и спутник Solar Orbiter, являющийся результатом международного сотрудничества ЕКА (Европейского космического агентства) и НАСА.
Космический аппарат SunRISE НАСА — это миссия по выбору, осуществляемая Отделом гелиофизики Управления научных миссий НАСА в штаб-квартире в Вашингтоне. Эти миссии являются частью программы Explorers, которой управляет Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. Научные исследования в рамках миссии проводятся Мичиганским университетом в Анн-Арборе, который также предоставляет центр управления научными операциями, а управление проектом осуществляет Лаборатория реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, подразделение Калифорнийского технологического института в Пасадене, штат Калифорния, который также предоставляет центр управления миссией. Космический аппарат SunRISE был построен Лабораторией космической динамики Университета штата Юта.
Комментировать в ВконтактеСмотрите также... HTML, CSS-шпаргалка с примерами - тег IMG, figure и picture. Адаптирование, форматирование, эффекты Полный список обработчиков событий HTML / Javascript с примерами |
