12 августа 2018 года Юджин Ньюман Паркер находился на мысе Канаверал. Он наблюдал за тем, как ракета-носитель Delta IV уносила в космическое пространство исследовательский аппарат Solar Probe. За 70 лет до этого Юджин Паркер первым предположил существование солнечного ветра и описал форму магнитного поля во внешней Солнечной системе (впоследствии эту форму назвали спиралью Паркера). И вот теперь NASA назвала аппарат, призванные исследовать Солнце, именем физика — впервые сделав это в честь здравствующего человека.
Реализация через 70 лет
Серия миссий к Солнцу была предложена еще в 1958 году. Среди них была и та, которая предполагала исследование пространства внутри орбиты Меркурия, чтобы исследовать частицы и магнитные поля в окрестностях нашей звезды. А дальше проходили десятилетия исследований, которые только подтверждали необходимость «прощупать» Солнце вблизи. Но все разбивалось о цену вопроса.
Как правило, когда мы говорим об очень сложных, долговременных миссиях, в нашем воображении возникает аппарат, летящий куда-нибудь на задворки Солнечной системы, совершающий гравитационные маневры около Юпитера и путешествующий в холоде космоса не одной десятилетие. Однако запустить зонд к самом центру нашего кусочка мира ничуть не легче и не дешевле.
Иронично, что, когда дело дошло до разработки миссии к Солнцу, изначально предполагалось запустить ее к… Юпитеру. Да, в противоположную сторону, чтобы с помощью гравитации планеты-гиганта выйти на полярную солнечную орбиту. Впрочем, от этого варианта отказались, потому что в таком случае аппарату потребовался бы радиоизотопный генератор и восемь лет, чтобы достичь первого перигелия (ближайшей к Солнцу точки орбиты). Также зонд бы приближался очень близко к поверхности звезды, а это увеличивало затраты на термоизоляцию.
В итоге, в начале 2010-х, после того как NASA пережило радикальное уменьшение бюджета, была разработана миссия Solar Probe Plus. В ней «разгонным блоком» космического аппарата служила Венера — несколько пролетов вокруг планеты позволяли не только набрать большую, но и скорректировать орбиту. Кроме того, такие маневры позволили добиться более высокого перигелия, а следовательно, уменьшить требования к термоизоляции. Впрочем, даже с такими удешевлениями Solar Probe Plus обошелся NASA в полтора миллиарда долларов.
Пошла жаришка!
Разумеется, высокая температура и солнечная радиация — это основные проблемы Parker Solar Probe. Зонд должен стать первым в истории космическим аппаратом, который влетит в солнечную корону — на расстояние чуть больше шести миллионов километров от поверхности звезды. Ученые надеются не только узнать больше о физике Солнца, происхождении нашего светила, но и научиться предсказывать астрономические события, которые могут повлиять на жизнь и технику на Земле.
В самом близком перигелии на зонд будет воздействовать радиация мощность 650 киловатт на квадратный метр — это в 475 раз выше, чем на орбите Земли. Температура же достигнет 1370 градусов — больше, чем на солнечной стороне Меркурия, ближайшей к Солнцу планеты. Чтобы жара и излучение не разрушили зонд, у него есть термозащитный экран. Это настоящая броня толщиной 11,4 сантиметра из армированного углерод-углеродного композитного материала. На поверхность экрана нанесен отражающий слой из оксида алюминия Al2O3. Все системы и научные инструменты расположены так, чтобы попасть в середину тени, образуемой экраном, где излучение полностью блокируется.
Parker Solar Probe должен быть очень самостоятельным, ведь дать ему оперативную команду не удастся: сигнал от Солнца до Земли идет чуть больше восьми минут.
Parker, возможно, самый автономный космический аппарат, который когда-либо запускали.
Ники Фокс, исследовательница из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса
У аппарата есть четыре сенсора, которые при первых признаках прямых солнечных лучей, дают команду на поворот аппарата, экраном к источнику излучения.
Идет на рекорд
Как уже упоминалось, траектория Parker Solar Probe построена таким образом, чтобы совершать гравитационные маневры, облетая вокруг Венеры. Аппарат сблизится с планетой семь раз за семь лет, в общей сложности совершив 24 оборота вокруг Солнца. При этом в перигелии скорость зонда будет максимальной, а в афелии (наиболее удаленная точка от Солнца) — минимальной. При этом период обращения после каждой встречи с Венерой уменьшается. Если после первой встречи, выйдя на эллиптическую орбиту, Parker Solar Probe делал оборот вокруг звезды за 150 дней, то после седьмого раза — всего за 88.
5 ноября 2018 года зонд достиг перигелия, на котором расстояние до Солнца составило рекордные 15 миллионов километров, а скорость — более 90 километров в секунду (ранее эти рекорды составляли 42 миллиона и 69 километров в секунду). Дальше Parker Solar Probe оставался самым быстрым аппаратом, созданным человеком и бил свои собственные рекорды. В 2021 году его скорость достигла 147 километров в секунду. Прогнозируется, что, когда в 2024 году зонд достигнет перигелия в 6,2 миллиона километров, он будет лететь со скоростью 194 километра в секунду.
Сейчас Parker Solar Probe на тринадцатом витке вокруг Солнца — 1 июня он в двенадцатый раз достиг перигелия, который составил 8,5 миллиона километров. В следующий раз зонд приблизится к Солнцу на минимальное расстояние 6 сентября.