Около нашата слънчева система е обграден от мистериозен естествен щит, известен като хелиосфера, и е стартирана нова мисия, която да помогне на астрономите да разгадаят тайните му.
Образувана от слънчевия вятър, постоянен поток от заредени частици, изтичащи навън от слънцето, хелиосферата действа като гигантски балон, предпазвайки планетите от вредното космическо лъчение, което изпълва Млечния път.
Наред с магнитното поле на Земята, хелиосферата играе ключова роля за поддържането на живота на нашата планета и може да предложи улики за това как някога е съществувал животът на светове като Марс.
Повече от половин дузина мисии са оформили разбирането на астрономите за хелиосферата, като сондите Voyager на НАСА предоставиха новаторски данни, след като преминаха отвъд нейните граници в междузвездното пространство.
Сега новата мисия на НАСА за междузвездно картографиране и ускорение (IMAP) има за цел да задълбочи това изследване. Космическият апарат ще проучи как слънцето генерира слънчевия вятър и как този вятър взаимодейства с междузвездното пространство на ръба на хелиосферата – граница, за която се смята, че започва приблизително три пъти по-далеч от слънцето, отколкото орбитата на Плутон.
Ед Уитман/НАСА/Джонс Хопкинс APL/Принстън
10-те инструмента на космическия кораб ще запълнят и празнините в съществуващата карта на хелиосферата, съставена от данни, събрани от предишни мисии, и ще помогнат за по-нататъшното обяснение как хелиосферата до голяма степен предпазва нашата слънчева система от вредните космически лъчи, най-енергийните частици във Вселената.
Заедно с две други мисии за космическо време, които излетяха на борда на същата ракета в сряда, IMAP ще помогне на учените да предскажат по-добре кога слънчевите бури, предизвикани от слънцето, биха могли да засегнат нашата планета. Когато са насочени към Земята, силната радиация от бурите, известна още като космическо време, може да представлява риск за астронавтите на Международната космическа станция, както и да попречи на комуникациите, електрическата мрежа, навигацията, радио и сателитните операции.
„Следващата серия от мисии е най-добрата космическа кола“, каза д-р Джо Уестлейк, директор на отдела по хелиофизика на НАСА, по време на пресконференция в неделя. „Те ще предоставят безпрецедентна информация за космическото време. Всеки човек на Земята, както и почти всяка система, участваща в изследването на космоса и човешките нужди, е засегната от космическото време.“
Картографиране на хелиосферата
Според НАСА, хелиосферата е била теоретизирана за първи път в края на 50-те години на миналия век от множество учени, изучаващи космическите лъчи и слънчевия вятър. Изследователите предполагат, че магнитните полета на слънцето и слънчевият вятър, насочен навън, създават защитна граница около Земята и останалата част от Слънчевата система.
„Маринер 2“, първата успешна мисия до друга планета, прелетя покрай Венера през 1962 г. и стана първият космически кораб, който измери слънчевия вятър, потвърждавайки съществуването му. По-късни мисии, включително „Пионер 10“ и „11“ през 70-те години на миналия век, заедно със сондите „Вояджър“, предоставиха допълнителни директни доказателства за хелиосферата и нейната структура.
Учените са нетърпеливи да разберат как изглеждат границите на хелиосферата, нещо, за което сондите Вояджър са предлагали дразнещи проблясъци в миналото. Те са единствените два космически кораба, които са прекосили хелиосферата.
Вояджър 1 достигна границата на хелиосферата през 2012 г., докато по-бавният Вояджър 2 я пресече през 2018 г., предоставяйки снимки на две специфични места. Информацията, събрана от тези сонди, помага на учените да научат за кометоподобната форма на хелиосферата.
Сателитът IBEX, или Interstellar Boundary Explorer, картографира хелиосферата от изстрелването си през 2008 г. Но IMAP може да изследва и картографира границите на хелиосферата както никога досега, защото разполага с инструменти с по-бързо заснемане, които са способни на 30 пъти по-висока резолюция.
След като достигне орбита на около 1 милион мили (1,6 милиона километра) от Земята след около три месеца, IMAP ще извършва наблюдения на слънчевия вятър в реално време и ще измерва частици, които пътуват от слънцето, ще изучава границата на хелиосферата между 6 и 9 милиарда мили (9,7 милиарда до 14,5 милиарда километра) разстояние и дори ще събира данни от междузвездното пространство.
IMAP ще измерва предимно енергийни неутрални атоми, наречени ENA, или незаредени частици, които се образуват, когато енергийно зареден йон се сблъска с бавно движещ се неутрален атом. Процесът, който образува тези частици, намиращи се навсякъде, където има плазма или зареден газ в космоса, се случва и в цялата хелиосфера и по нейната граница. IMAP ще разчита на проследяването на тези частици, за да създаде по-пълна карта на хелиосферата, според НАСА.
Частиците се движат по права линия, незасегнати от магнитни полета, защото не са заредени, така че IMAP може да събира ENA близо до Земята и да ги проследи до техния произход, подобно на иначе невидимите граници на хелиосферата, според НАСА.
„IMAP ще направи невероятно детайлни снимки, които ще се развиват с течение на времето на тази област на взаимодействие“, каза д-р Дейвид Маккомас, главен изследовател на IMAP и астрофизик в Принстънския университет. „Той ще може да разбере какво представлява екранирането, как работи и как изглежда.“
Маккомас отбеляза, че нашата слънчева система не е уникална с наличието на хелиосфера и че ярки астросфери са наблюдавани около други звезди.
Мониторинг на космическото време
IMAP беше изстрелян заедно с обсерваторията Carruthers Geocorona на НАСА и космическия метеорологичен апарат Space Weather Follow On-Lagrange 1 (SWFO-L1) на NOAA на борда на ракета SpaceX Falcon 9 от космическия център Кенеди на НАСА във Флорида в сряда в 7:30 ч. източно време. НАСА излъчи изстрелването на живо в YouTube.
Геокоронната обсерватория „Карутърс“ е малък спътник, посветен на изучаването на най-външния атмосферен слой на Земята – екзосферата. Той ще заснема изображения на слабото ултравиолетово сияние на екзосферата, известно като геокорона, помагайки на учените да разберат по-добре формата, размера и плътността на региона.
Мисията е кръстена на д-р Джордж Карутърс, който разработва ултравиолетова камера като първата лунна обсерватория, поставена по време на мисията Аполо 16. Камерата, която все още е поставена в планинския район Декарт на Луната, е фотографирала Земята в ултравиолетова светлина и е заснела първото изображение на екзосферата през 1972 г.
Мисията „Карутърс“ ще измерва промените и ефектите от космическото време, след като достигне Земята, като се има предвид, че екзосферата маркира преходна граница между Земята и космоса.
Междувременно мисията SWFO-L1 е проектирана да служи като детектор за слънчеви бури, предлагайки ранни предупреждения за защита на астронавтите в ниска околоземна орбита и спътниците, които поддържат критични комуникации на Земята. Такъв мониторинг ще става все по-важен, тъй като хората се впускат по-навътре в дълбокия космос.
„Мисля, че се подобряваме… но наистина солидната прогноза, според мен, е нещо, към което все още се стремим“, каза Марк Клемпин, изпълняващ длъжността заместник-администратор на Дирекцията за научни мисии на НАСА, на пресконференция за предстоящата мисия на агенцията Artemis II около Луната. „И очевидно мисиите, които провеждаме сега, ще ни дадат много по-добра представа не само за едната част от проблема, но и за целия проблем, от това, което се случва на слънцето, до това как това се разпространява от слънцето и дали се превръща в реален проблем или не.“
Компактният коронографски телескоп на спътника ще следи слънцето за активност и ще измерва слънчевия вятър, осигурявайки постоянен поток от данни към Центъра за прогнозиране на космическото време на NOAA. Изображения на слънчеви бури, заснети от спътника, могат да бъдат изпратени до центъра в рамките на 30 минути, докато други текущи мисии, като тази на НАСА и Слънчевата и хелиосферна обсерватория на Европейската космическа агенция, изстреляна през 1995 г., могат да отнемат до осем часа.
„Основните данни на SWFO-L1 са нашата жизненоважна линия за поддържане на осветлението, полетите на самолетите и безопасността на сателитите, гарантирайки, че Америка е готова за това, което слънцето ни изпраща“, каза Клинтън Уолъс, директор на Центъра за прогнозиране на космическото време на NOAA.
