НАСА выбрало пять предложений для концептуальных исследований миссий, чтобы помочь лучше понять динамику Солнца и постоянно меняющуюся космическую среду, с которой оно взаимодействует вокруг Земли. Эта информация улучшит понимание Вселенной, а также предложит ключевую информацию, которая поможет защитить космонавтов, спутники и сигналы связи, такие как GPS, в космосе. Рассказываем подробнее о каждой из этих миссий, как пройдет следующий этап отбора и что ученые надеются найти.
Какие миссии будут запущены?
Каждое из этих исследований «среднего класса» получит $1,25 млн на проведение девятимесячного исследования концепции миссии. По окончании периода исследования НАСА выберет до двух предложений для запуска. Каждая потенциальная миссия имеет отдельную возможность запуска и временные рамки.
«Мы постоянно ищем миссии, в которых используются новейшие технологии и новаторские подходы, чтобы раздвинуть границы науки», — заявил Томас Зурбухен, помощник администратора Управления научных миссий НАСА в Вашингтоне. «Каждое из этих предложений дает возможность наблюдать то, что мы никогда раньше не видели, или предоставить беспрецедентное понимание ключевых областей исследований, и все это для дальнейшего изучения Вселенной, в которой мы живем».
Программа НАСА по гелиофизике исследует гигантскую взаимосвязанную систему энергии, частиц и магнитных полей, заполняющую межпланетное пространство, систему, которая постоянно изменяется в зависимости от истечения Солнца и его взаимодействия с пространством и атмосферой вокруг Земли.
Что такое гелиофизика и что изучает НАСА?
Изучение Солнца и его взаимодействия с Землей и Солнечной системой называется гелиофизикой.
Для этого необходимо рассматривать солнце, гелиосферу и планетную среду как элементы единой взаимосвязанной системы — системы, которая содержит динамическую космическую погоду и которая развивается в ответ на солнечные, планетарные и межзвездные условия.
Роль отдела гелиофизики НАСА состоит в том, чтобы ответить на следующие вопросы о поведении этой системы.
- Что заставляет солнце меняться?
- Как реагируют Земля и гелиосфера?
- Каково влияние на человечество?
«Будь то изучение физики нашей звезды, изучение полярного сияния или наблюдение за движением магнитных полей в космосе, гелиофизическое сообщество стремится исследовать космическую систему вокруг нас с различных точек зрения, — подчеркнул Ники Фокс, директор отдела гелиофизики. Подразделение в Управлении научных миссий НАСА. — Мы тщательно выбираем миссии, чтобы обеспечить идеально размещенные датчики по всей Солнечной системе, каждая из которых предлагает ключевую перспективу для понимания пространства, в котором все чаще путешествуют человеческие технологии и люди».
Как проходил отбор новых миссий?
Каждое из новых предложений направлено на то, чтобы добавить новый кусочек головоломки к пониманию более крупной системы: некоторые с помощью взгляда на Солнце, некоторые с помощью наблюдений ближе к Земле.
Предложения были отобраны на основе потенциальной научной ценности и осуществимости планов развития. Стоимость исследования в конечном итоге выбранного для полета будет ограничена $250 млн и финансируется программой НАСА Heliophysics Explorers.
Для концептуальных исследований были выбраны следующие предложения:
Солнечно-земной наблюдатель отклика магнитосферы (STORM)
STORM (Solar-Terrestrial Observer for the Response of the Magnetosphere) предоставит первое в истории глобальное изображение обширной системы космической погоды, в которой постоянный поток частиц от Солнца — солнечный ветер — взаимодействует с системой магнитного поля Земли, магнитосферой. Используя комбинацию инструментов наблюдения, которые позволяют как удаленный просмотр магнитных полей Земли, так и мониторинг солнечного ветра и межпланетного магнитного поля на месте, STORM будет отслеживать путь, по которому энергия течет в околоземное пространство и в нем. Решая некоторые из наиболее актуальных вопросов в науке о магнитосфере, этот всеобъемлющий набор данных обеспечит общесистемный обзор событий в магнитосфере, чтобы наблюдать, как один регион влияет на другой, помогая распутать то, как явления космической погоды циркулируют вокруг нашей планеты. STORM возглавляет Дэвид Сибек из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте.
HelioSwarm: природа турбулентности в космической плазме
HelioSwarm будет наблюдать за солнечным ветром в широком диапазоне масштабов, чтобы определить фундаментальные процессы космической физики, которые приводят энергию от крупномасштабного движения к каскадному переходу вниз к более мелким масштабам движения частиц в плазме, заполняющей пространство, процесс, который приводит к нагреву такой плазмы. Используя рой из девяти космических аппаратов SmallSat, HelioSwarm будет собирать многоточечные измерения и сможет выявить трехмерные механизмы, которые управляют физическими процессами, имеющими решающее значение для понимания нашего окружения в космосе. HelioSwarm возглавляет Харлан Спенс из Университета Нью-Гэмпшира в Дареме.
Многощелевой Solar Explorer (MUSE)
MUSE (Multi-slit Solar Explorer) будет обеспечивать высокочастотные наблюдения механизмов, управляющих множеством процессов и событий в атмосфере Солнца — короны — включая то, что вызывает солнечные извержения, такие как солнечные вспышки, а также то, что нагревает корону до температур, намного превышающих температуру Солнца. MUSE будет использовать прорывные методы спектроскопии изображений для наблюдения радиального движения и нагрева с разрешением в 10 раз превышающим текущее и в 100 раз быстрее, что является ключевой возможностью при изучении явлений, управляющих процессами нагрева и извержения, которые происходят в более коротких временных масштабах, чем могли быть у предыдущих спектрографов. Такие данные позволят провести расширенное численное моделирование Солнца и помогут раскрыть давние вопросы о нагреве короны и причинах космических погодных явлений, которые могут послать гигантские всплески солнечных частиц и энергии к Земле.
Реконструкция полярных сияний CubeSwarm (ARCS)
ARCS (Auroral Reconstruction CubeSwarm) будет исследовать процессы, которые способствуют возникновению полярных сияний в масштабах, которые редко изучались: в промежуточном масштабе между меньшими локальными явлениями, ведущими непосредственно к видимому сиянию, и более крупной глобальной динамикой системы космической погоды, проходящей через ионосферу и термосферу. Добавляя важную информацию для понимания физики на границе между нашей атмосферой и космосом, эти наблюдения дадут представление обо всей магнитосферной системе, окружающей Землю. Миссия будет использовать инновационный распределенный набор датчиков, развернув 32 CubeSat и 32 наземные обсерватории. Комбинация инструментов и пространственного распределения позволила бы получить исчерпывающую картину движущих сил и реакции авроральной системы на магнитосферу и обратно.
Солярис: раскрытие тайн полюсов Солнца
Солярис будет решать фундаментальные вопросы физики Солнца и звезд, на которые можно ответить только с учетом полюсов Солнца. Солярис будет наблюдать три вращения Солнца над каждым его полюсом, чтобы получить наблюдения света, магнитных полей и движения на поверхности, фотосфере. Космические исследователи никогда не собирали изображения полюсов Солнца, хотя орбитальный аппарат ESA/NASA Solar Orbiter впервые предоставит виды под косым углом в 2025 году. Лучшее знание физических процессов, видимых с полюса, необходимо для понимания глобальной динамики всего Солнца, включая то, как магнитные поля развиваются и перемещаются по всей звезде, что приводит к периодам большой солнечной активности и извержениям примерно каждые 11 лет. Solaris возглавляет Дональд Хасслер из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо.
Читать также
Ореол Андромеды приближается к нашей галактике. Рассказываем, почему это важно
Ученые выяснили, что происходит с черной дырой после поглощения звезды
Симптомы коронавируса у детей. На что стоит обратить внимание?