На околоземную орбиту отправился спутник «Коронас-Фотон». Одна из лучших в мире космических обсерваторий позволит исследовать жёсткое излучение и заряженные частицы, которыми нас поливает Солнце, в небывалых подробностях.

В пятницу вечером, с суточной задержкой с космодрома Плесецк стартовала ракета-носитель Циклон-3. Она вывела на орбиту спутник «Коронас-Фотон» – первую за долгие годы отечественную космическую обсерваторию. Она предназначена для изучения физики Солнца и процессов в его ближайших окрестностях, которые простираются вплоть до и далеко за пределы земной орбиты.

Акроним «Коронас» (ударение на второй слог) расшифровывается, как «Комплексные ОРбитальные Околоземные Наблюдения Активности Солнца». «И» и «Ф» в названиях первых двух спутников означали головные организации, которым изначально было поручено разрабатывать спутники (Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн имени Пушкова (ИЗМИРАН) и Физический институт имени Лебедева РАН (ФИАН)). Впрочем, в реальности головной организацией по разработке «Коронаса-Ф» стал тот же ИЗМИРАН. «Коронас-Фотон» собирал Московский инженерно-физический институт(МИФИ).

Вообще говоря, этот спутник не совсем российский. «Коронас-Фотон» – третий аппарат в серии из почти десятка спутников, о совместном финансировании и разработке которых академии наук России и Украины договорились в начале 1990-х годов. Однако из всего списка аппаратов, которые были запланированы к запуску, в космос поднялись лишь три. Все они предназначены для изучения Солнца и его влияния на Землю и носят название «Коронас» – «Коронас-И», «Коронас-Ф» и вот теперь «Коронас-Фотон».

Первый из серии, «Коронас-И» поднялся на орбиту ещё в 1994 году и оставался там до 2001 года, однако на деле большая часть исследовательской аппаратуры перестала работать в течение нескольких первых месяцев. Второй аппарат, «Коронас-Ф», был удачливее – на орбите он прожил 4,5 года (с лета 2001-го по декабрь 2005 года), однако работал всё время, пока не сгорел в атмосфере, рассыпав обломки над Индийским океаном.

Космическая обсерватория выведена на круговую околополярную орбиту высотой 500 км с наклонением 82,5 градуса к плоскости экватора.

Расчётный срок работы «Коронас-Фотона», собранного на платформе спутниковой серии «Метеор», – три года, хотя ничто не помешает продлить его миссию, если он и дальше будет работать, как положено. Этот спутник изначально разрабатывался для исследований Солнца и солнечной короны с помощью высокоэнергичного излучения – как фотонов высоких энергий, так и корпускул – протонов, электронов, нейтронов и ядер гелия.

Из почти двух тонн массы спутника более 500 килограммов – научное оборудование.

Всего на космическом аппарате установлены 11 приборов, разработанных учёными России, Украины, Польши и Индии. Прежде в составе коллаборации были также учёные из Германии и Испании, но они вышли из проекта, не выдержав многолетней задержки его реализации. Зато присоединились польские учёные, участие которых поначалу не планировалось.

Безусловно, самой интересной частью научной нагрузки станет прибор ТЕСИС, созданный в Физическом институте РАН имени Лебедева,

интересной как для астрофизиков, так и для публики. Почти все приборы обсерватории будут работать, грубо говоря, вслепую, и только ТЕСИС – это настоящий телескоп, который сможет получать изображения Солнца и его окрестностей в жёстком ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Под данные ТЕСИСа отдана половина потока информации, который будет сбрасываться на Землю, – 0,5 гигабайта в сутки.

Научное оборудование «Коронас-Фотона»

Два прибора предназначены для регистрации и измерения энергии ускоренных Солнцем (и не только) заряженных частиц – протонов, электронов и различных лёгких ядер, от гелия (α-частиц) и до железа. Это «Электрон-М-Песка», созданный НИИ ядерной физики имени Скобельцина при МГУ и украинский СТЭП-Ф («Спутниковый телескоп электронов и протонов), изготовленный Харьковским национальным университетом. При этом харьковский прибор способен не только зафиксировать частицу, но и примерно указать, откуда она прилетела – с точностью 8-10 градусов.

В отличие от этих инструментов, спектрометр «Наталья-2М», сделанный в МИФИ, может регистрировать высокоэнергичные нейтроны. «Поймать» незаряженную частицу куда сложнее, однако и интереснее: во-первых, не вполне понятно, как эти частицы ускоряются, а во-вторых, от них землян не спасает магнитосфера, надёжно укрывающая нас от большинства протонов, электронов и их античастиц.

Умеет прибор с романтическим названием ловить и свет – точнее, высокоэнергичные фотоны γ-диапазона с энергией от 300 кэВ до 2 ГэВ. А сделанный в МИФИ быстрый рентгеновский монитор БРМ сможет изучать рентген в диапазонное от 20 до 600 кэВ, но с превосходным временным разрешением в 2-3 мс, что позволит в деталях проследить за развитием солнечных вспышек.

Ещё более мягкое рентгеновское излучение, от 2 кэВ (и до вполне γ-диапазона в 5 МэВ) будет ловить совместное творение МИФИ и санкт-петербургского Физтеха имени Иоффе «Пингвин-М». При этом для жёсткого рентгена спутник сможет измерять и поляризацию фотонов. До сих пор астрономы и физики Солнца практически не использовали это «окно» в изучении солнечной плазмы, и очень надеются, что оно откроет им много нового для понимания физики происходящих в ней процессов.

Тот же петербургский Физтех сделал и инструмент «КОНУС-РФ» – далеко не первый прибор с таким именем для изучения вспышек на Солнце и гамма-всплесков на краю Вселенной, который уже не раз доказывал свою надёжность на борту самых разнообразных космических аппаратов – как российских, так и иностранных. Ещё один прибор, который будет регистрировать γ- и рентгеновское излучение – это индийский RT-2, сделанный в Бомбее.

Самым длинноволновым излучением – жёстким ультрафиолетом – займётся прибор ФОКА. При том его результатов ждут не только специалисты по физике космоса, но и вполне «земные» учёные. Время от времени аппарат будет разглядывать «восходы» и «закаты» Солнца над краем Земли – и таким образом, изучать земную атмосферу, через которую просвечивает солнечный свет. Знать, сколько жёсткого ультрафиолета проходит через земную атмосферу, полезно всем любителям натурального загара.

Как рассказал «Газете.Ru» один из разработчиков прибора, ведущий научный сотрудник ФИАН Сергей Богачёв, угловое разрешение инструмента составит 1,5 угловой секунды, а временное – до 2 секунд. Таким образом, прибор сможет в мельчайших подробностях исследовать развитие вспышек в атмосфере и в короне Солнца, следить за перезамыканием линий магнитного поля и токовых слоёв в плазме. И в этом ТЕСИСу нет равных ни среди отечественных, ни среди зарубежных аналогичных инструментов.

Собственно, ТЕСИС – это даже не один, а целая батарея телескопов-рефлекторов с диаметром зеркала около 12 см и эффективным фокусным расстоянием 1,8 метра. Все они одновременно будут смотреть на Солнце и получать его изображения в нескольких диапазонах длин волн. Сами многослойные зеркала сделаны таким образом, что отражают лишь очень узкую спектральную область, и эти области специально подобраны так, чтобы содержали конкретные спектральные линии.

Светимость плазмы в каждой из этих линий зависит от плотности и температуры своим уникальным образом, так что, сопоставив изображения, учёные смогут получить информацию о большинстве физических параметров в каждой конкретной области развивающейся вспышки. Более того, в состав ТЕСИСа входит и коронограф – прибор, в котором само Солнце будет закрыто «искусственной луной», но зато будут прекрасно видны внешние области короны на расстояние до 5 солнечных радиусов. Это позволит наблюдать за развитием ускорения космических частиц и даже определять направление их движения, даже они если расположены «с другой стороны», за Солнцем.

Одна из главных задач инструмента – изучение процессов нагрева плазмы в переходном слое плотных фотосферы и хромосферы Солнца к разреженной короне и в самой короне.

Долгое время учёные полагали, что самое интересное в плане физики плазмы происходит именно рядом с Солнцем, а в короне, где очень низкая плотность, частицы лишь без конца разгоняются до огромных скоростей, соответствующих температурам в несколько миллионов кельвинов. Однако последнее время становится ясно, что это не так. Каким-то образом то там, то здесь в солнечной короне происходит внезапный нагрев плазмы до температуры в 15–20 миллионов кельвинов. Каковы причины этого явления, пока никто не знает, но, как это происходит, учёные надеются узнать с помощью инструмента ТЕСИС.

АРТЁМ ТУНЦОВ: Россия положила глаз на Солнце

Научное оборудование «Коронас-Фотона»