Солнечные вспышки и выбросы огромных облаков плазмы регулярно происходят на нашей звезде. Большинство из них остаётся практически незаметным для жителей Земли благодаря магнитному полю нашей планеты, которое защищает поверхность от значительной части опасного космического излучения. Однако за пределами этой естественной защиты ситуация оказывается совершенно иной.
Для космических аппаратов, астронавтов и будущих экспедиций к Луне, Марсу и другим объектам Солнечной системы солнечные бури представляют серьёзную угрозу. Именно поэтому учёные постоянно совершенствуют методы их изучения. Одним из новых шагов в этом направлении станет небольшой исследовательский спутник класса CubeSat, предназначенный для наблюдений за последствиями солнечных бурь далеко от Земли.
Почему солнечные бури вызывают столько внимания
Солнце — активная звезда.
На его поверхности и в атмосфере постоянно происходят процессы, сопровождающиеся выделением колоссального количества энергии.
Иногда эта энергия высвобождается особенно быстро.
В результате возникают:
- солнечные вспышки;
- выбросы корональной массы;
- потоки ускоренных заряженных частиц.
Именно эти явления объединяют под общим названием солнечных бурь или космической погоды.
Земля находится под защитой
Нашу планету окружает магнитное поле.
Оно играет роль своеобразного защитного экрана.
Большая часть заряженных частиц отклоняется ещё на подлёте к Земле.
Кроме того, атмосферный слой дополнительно ослабляет воздействие высокоэнергетического излучения.
Поэтому большинство солнечных бурь не представляет серьёзной опасности для жизни на поверхности.
Однако для техники ситуация совершенно иная.
Космические аппараты остаются без естественной защиты
Любой спутник, находящийся далеко от Земли, оказывается практически один на один с потоками высокоэнергетических частиц.
Во время сильных солнечных событий возможно:
- нарушение работы электроники;
- сбои в системах связи;
- повреждение чувствительных датчиков;
- ухудшение работы солнечных батарей;
- накопление электрических зарядов на поверхности аппарата.
Поэтому понимание подобных процессов становится всё более важным.
Почему особенно важен глубокий космос
Большинство современных исследований космической погоды проводится рядом с Землёй.
Но будущие пилотируемые экспедиции будут работать значительно дальше.
Путь к Марсу занимает многие месяцы.
На протяжении всего этого времени экипаж будет находиться вне магнитного щита Земли.
Поэтому необходимо заранее понимать, насколько опасными могут быть различные солнечные явления именно в межпланетном пространстве.
Что представляет собой CubeSat
CubeSat — это небольшой стандартизированный космический аппарат.
Его размеры значительно меньше традиционных спутников.
Несмотря на компактность, современные CubeSat способны выполнять весьма серьёзные научные задачи.
На них устанавливаются:
- научные датчики;
- камеры;
- системы связи;
- навигационное оборудование;
- специализированные измерительные приборы.
Благодаря развитию электроники возможности таких аппаратов постоянно растут.
Почему маленькие спутники становятся всё популярнее
Создание крупного исследовательского аппарата требует огромных затрат времени и средств.
CubeSat обладают рядом преимуществ.
Они позволяют:
- быстрее разрабатывать новые технологии;
- значительно уменьшить стоимость миссий;
- проводить рискованные эксперименты;
- запускать сразу несколько аппаратов;
- получать научные данные там, где раньше исследования были слишком дорогими.
Поэтому сегодня подобные спутники используются всё чаще.
Какие данные будут собирать новые приборы
Основная задача аппарата заключается в изучении потоков заряженных частиц, возникающих во время солнечных бурь.
Исследователей интересуют:
- интенсивность потоков;
- скорость распространения частиц;
- изменение радиационной обстановки;
- особенности воздействия на электронику;
- динамика развития солнечных событий.
Полученная информация поможет лучше понять процессы, происходящие между Солнцем и планетами.
Почему прогнозировать солнечные бури непросто
Сегодня учёные уже способны достаточно быстро обнаруживать мощные вспышки на Солнце.
Однако гораздо сложнее заранее оценить, насколько сильными окажутся их последствия.
Это зависит сразу от множества факторов.
В частности, имеют значение:
- направление выброса вещества;
- скорость его распространения;
- структура магнитных полей;
- характеристики межпланетной среды.
Каждая новая миссия помогает сделать подобные прогнозы более точными.
Это важно не только для науки
Изучение солнечной активности имеет вполне практическое значение.
От космической погоды зависит работа:
- спутников связи;
- навигационных систем;
- научных аппаратов;
- автоматических межпланетных станций;
- пилотируемых кораблей.
В будущем эти знания станут ещё более востребованными по мере расширения космической деятельности человека.
Особое значение для полётов к Марсу
Во время межпланетной экспедиции невозможно быстро укрыться от радиации.
Если мощная солнечная буря произойдёт в неподходящий момент, экипаж может столкнуться с повышенным уровнем облучения.
Поэтому исследователи стремятся заранее научиться:
- быстрее обнаруживать опасные события;
- точнее оценивать их масштаб;
- рассчитывать время прихода потоков частиц;
- совершенствовать средства защиты космических кораблей.
Подобные исследования являются одной из важнейших составляющих подготовки будущих дальних экспедиций.
Маленький аппарат — большой вклад
Хотя CubeSat значительно уступает крупным космическим станциям по размерам, его научная ценность может оказаться весьма высокой.
Небольшие специализированные миссии позволяют получать уникальные данные именно там, где они наиболее необходимы.
Кроме того, они дают возможность испытывать новые технологии, которые впоследствии могут использоваться на более крупных космических аппаратах.
Подготовка к эпохе дальних космических полётов
Исследование солнечных бурь выходит далеко за рамки обычной астрофизики. Чем активнее человечество будет осваивать Луну, Марс и другие районы Солнечной системы, тем важнее станет умение понимать и прогнозировать космическую погоду.
Новый CubeSat станет ещё одним шагом к созданию более безопасных межпланетных миссий. Данные, собранные этим небольшим спутником, помогут лучше понять поведение потоков солнечных частиц в глубоком космосе, усовершенствовать модели прогнозирования и повысить надёжность будущих космических экспедиций, в которых будут участвовать уже не только автоматические аппараты, но и люди.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
