Исследователи космоса

#comment_327295437

NGC 628 — идеальная спираль, словно светящийся цветок, распустившийся в глубинах космоса. На ночном небе галактика находится в созвездии Рыб. На расстоянии 32 миллионов световых лет от нас она раскинула свои рукава — тонкие, симметричные спирали, усеянные молодыми звёздами и облаками газа, где бурлит звездообразование. Её диск сияет как спящий вихрь, где каждый виток будто хранит в себе тайны мироздания. Галактика кажется мирной, но её ядро — активное сердце, прячет в себе сверхмассивную чёрную дыру. Свет NGC 628 как напоминание о далеких мирах и космическом порядке, сложенном из хаоса, где каждая звезда и каждый клочок газа и пыли связаны в танце гравитации.

Ранее Собрана космическая головная часть по программе запуска «Ионосферы-М»

Ученые подготовили к полету спутники «Ионосфера» для прогноза магнитных бурь, первые два аппарата из четырех выведут на орбиту в ноябре. Они будут изучать космическую погоду, предупреждая об опасностях, связанных с активностью Солнца и озоновыми дырами. Также с их помощью специалисты получат возможность предсказывать землетрясения. Почему комплексы называют новым словом в космическом приборостроении — в материале «Известий».

Какие спутники составят ионосферную группировку

Первые два из четырех российских спутников «Ионосфера» выведут на орбиты уже в этом году. Они должны были отправиться в космос в мае, однако по техническим причинам старт был перенесен на ноябрь. Аппараты положат начало новой отечественной группировке «Ионозонд», которая будут системно изучать верхние слои атмосферы и предсказывать космическую погоду.

Ученые из Института космических исследований (ИКИ) РАН, головного разработчика бортового оборудования аппаратов, рассказали «Известиям» о значении миссии и о том, почему эти спутники — новое слово в космическом приборостроении.

По словам специалистов, в каждом из подготовленных к запуску космических комплексов размещено по восемь исследовательских устройств. С их помощью будут получать данные о процессах, которые происходят в ионосфере — одной из оболочек Земли, которая занимает уровни от 50 до 2000 км над ее поверхностью. В этом слое находятся свободные электроны, положительно или отрицательно заряженные ионы (атомы с утраченным или присоединенными электронами). Эти частицы образуются в результате воздействия на атмосферные газы ультрафиолетового излучения и космических лучей.

Группировка «Ионозонд» будет состоять из пяти аппаратов. Четыре из них, названные «Ионосфера-М», распределят попарно на двух перпендикулярных орбитах на высоте 820 км. Они будут перемещаться синхронно с Солнцем и, таким образом, окажутся «прикреплены» к определенным секторам местного времени на Земле. В дополнение к ним отправят спутник «Зонд-М».

Запускать спутники «Ионосфера-М» в космос будут по два. Ожидается, что после отправки первой пары следующая отправится на орбиту через полгода. «Зонд-М» начнут эксплуатировать после 2025 года.

— Межпланетная среда — это, по сути, дальняя солнечная корона. Земля «плавает» в ней и своими оболочками с ней взаимодействует. Поэтому для прогноза событий в околоземном пространстве следует наблюдать за Солнцем и процессами, которые на нем происходят. Отсюда задачи миссии — создать космический аппарат для мониторинга солнечных событий и группировку, которая будет изучать состояние земных оболочек, — описал «Известиям» концепцию миссии заведующий лабораторией Солнечной астрономии ИКИ Сергей Кузин.

Какие угрозы приходят из космоса

Ученый пояснил, что ионосфера чувствительна и к внешним факторам — таким, как солнечная активность, галактические частицы и колебания геомагнитного поля планеты. Например, вспышки на Солнце создают повышенный радиационный фон в его окрестностях, что представляет серьезную угрозу для пилотируемой космонавтики.

Вместе с тем возмущения ионосферы провоцируют геомагнитные бури, которые влияют на самочувствие людей и на работу технических устройств. В частности, на оборудование навигации и связи, без которых невозможно представить современные технологии, такие как дистанционная медицина, беспилотный транспорт, «интернет вещей» и многие другие. Россия расположена в высоких широтах, где ионосфера нестабильна, поэтому для нашей страны ее изучение особенно актуально, пояснил ученый.

— Основные инструменты на борту ионосферных спутников предназначены для глобального зондирования околоземного пространства в разных диапазонах частот. Эти устройства излучают импульсы и регистрируют отраженные от ионосферы сигналы. Другие приборы нацелены на измерение электромагнитных полей и излучений. Отдельный интерес представляют данные, которые будут получены благодаря оборудованию, нацеленному на исследование специфических явлений, — объяснил, в свою очередь, главный научный сотрудник отдела космогеофизики ИКИ Сергей Пулинец.

К таким приборам относятся устройства для изучения галактических лучей, отметил он. Так называют высокоэнергетические частицы, которые попадают в Солнечную систему из-за ее пределов. Это редкие явления, однако они важны для изучения глубокого космоса. Кроме того, такие частицы представляют опасность для микроэлектроники.

Также в состав бортового оборудования включены исследовательские комплексы для измерения концентрации озона в атмосфере. Они имеют практическое значение, поскольку позволяют выявить зоны озоновых дыр с повышенной интенсивностью вредного для людей солнечного излучения в ближнем УФ-диапазоне.

Ученый отдельно отметил новые телескопы-коронографы, которые будут включены в состав аппарата «Зонд-М». С их помощью специалисты смогут на ранних этапах обнаруживать выбросы облаков солнечной плазмы и заранее предсказывать их столкновение с земной ионосферой, которые провоцируют, в частности, сильные геомагнитные бури.

Как предсказывать землетрясения

Кроме того, ионосфера отзывчива и к возмущениям «снизу» — извержениям вулканов, землетрясениям и ураганам, рассказал Сергей Пулинец. Поэтому эту область околоземного пространства также оправдано называть инфосферой, поскольку в ней непосредственно отражаются события, от которых напрямую зависит благополучие планеты. В частности, уже разработаны методики для заблаговременного выявления предвестников землетрясений на основе космических данных.

— У нашей страны богатый опыт создания космических обсерваторий. Спутники серий «Прогноз», «Интербол», «Коронас» изучали многие параметры околоземного пространства. В том числе были освоены методы изучения магнитных бурь, плазменных облаков, солнечной радиации и других явлений в верхних слоях атмосферы. Важно, что новые спутники продолжат эту работу на более комплексной основе, — рассказал «Известиям» эксперт, директор Астрономической обсерватории Иркутского госуниверситета Сергей Язев.

При этом он подчеркнул, что аппараты «Ионосфера» смогут оперативно оценивать состояние магнитосферы и ионосферы нашей планеты, но они не подойдут для прогнозирования космической погоды, поскольку для этого необходимо наблюдать главный источник возмущений, то есть Солнце. Поэтому важно вслед за «Ионосферами» отправить и солнечный «Зонд-М».

— Плотность верхних слоев атмосферы зависит от различных факторов. К примеру, во время солнечной активности она увеличивается в 10 раз по сравнению с низкими периодами. Это приводит, в частности, к ухудшению связи, особенно на коротких волнах, поскольку радиоволны отклоняются от заданной траектории, что приводит к помехам, — отметил ведущий научный сотрудник Института солнечно-земной физики СО РАН Юрий Ясюкевич.

Он добавил, что «разбухание» ионосферы также влияет на сроки эксплуатации космических аппаратов на низких орбитах, поскольку большое сопротивление при их движении через плотную среду приводит к аномальному торможению.

— Комплекс «Ионозонд» — это главным образом служебные аппараты. В полной комплектации они позволят выполнять системный мониторинг космической погоды. Однако стоит отметить, что первые пять устройств — это минимально необходимая группировка. Их данные будут дополнять компьютерным моделированием и информацией с других космических аппаратов и обсерваторий. Поэтому в перспективе сеть ионосферных приборов нужно увеличить в три-четыре раза, — прокомментировала заместитель начальника отдела ИПГ Росгидромета Надежда Котонаева.

Также важно сделать группировку возобновляемой, чтобы оперативно заменять выбывшие из строя аппараты, сказала она.

Космический аппарат «Ионосфера-М»

В ходе реализации проекта планируется вывести на орбиту 4 космических аппарата «Ионосфера-М», предназначенных для наблюдения состояния ионосферы. Приборный состав аппаратов одинаков.

• Энергоспектрометр ионосферной плазмы (ЭСИП) для измерения локальных параметров ионосферной плазмы вдоль орбиты КА, изучения структуры и динамики ионосферы в целом, изучения отдельных физических процессов в ионосферной плазме, глобального мониторинга ионосферы

• Озонометр-ТМ для спектроскопических измерений интенсивности отраженного атмосферой Земли УФ-излучения Солнца в полосе 300-400 нм

• Низкочастотный волновой комплекс (НВК2) для измерения магнитных и электрических полей околоземного космического пространства в диапазоне частот до 20 кГц с целью определения состояния магнитосферно-ионосферной плазмы и выявления воздействий естественного и антропогенного происхождения

• GPS-измеритель полного электронного содержания (ПЭС) для определения высотного распределения электронной концентрации ионосферы Земли (от основания ионосферы до высоты КА) по данным радиозатменных измерений сигналов космических аппаратов глобальных навигационных систем GPS/ГЛОНАСС

• Двухчастотный 150/400 МГц передатчик (МАЯК) для радиопросвечивания ионосферы Земли на частотах 150 МГц и 400 МГц с целью определения параметров ионосферы в подспутниковой области

• Спектрометр плазмы и энергичной радиации (СПЭР/1) для измерения дифференциальных энергетических спектров низкоэнергичных электронов и протонов в диапозоне энергий 0,05–20 кэВ, спектров электронов в интервале 0,1–10 МэВ, спектров протонов в интервале 1–100 МэВ, α-частиц МэВ-ных энергий

• Спектрометр галактических космических лучей (ГАЛС/1) для измерений плотности потока протонов с энергией более 600 МэВ в трех энергетических интервалах (излучение регистрируется детектором Черенкова), а также для измерений суммарной плотности потоков протонов и электронов счетчиками Гейгера в четырех энергетических диапазонах

• Гамма-спектрометр (СГ/1) для измерения дифференциальных энергетических спектров жесткого рентгеновского и гамма излучения атмосферы Земли

• Бортовой ионозонд ЛАЭРТ предназначен для комплексного глобального зондирования ионосферы Земли с борта КА на частотах от 0,1 МГц до 20 МГц

• Бортовой комплекс управления и сбора научной информации (БКУСНИ) для сбора, хранения и передачи целевой информации приборов комплекса целевой аппаратуры (КЦА) в радиолинию РЛЦИ-И, а также для управления режимами работы блоков КЦА

КА «Ионосфера-М» будут функционировать в двух орбитальных плоскостях, по два в каждой плоскости. Каждая пара аппаратов в одной плоскости должна быть разведена на угол 180° ± 30°. Положение плоскости орбиты первой пары КА относительно прямого восхождения среднего Солнца ~ 135°, местное время восходящего узла орбиты ~ 21.00 час. Положение плоскости орбиты второй пары КА ~ 46°, местное время восходящего узла орбиты ~ 15.00 час. Изменение положения плоскостей орбит в течение срока активного существования — не более ±10°.

via

NGC 7479 — галактика в созвездии Пегаса, расположена на расстоянии 105 миллионов световых лет от Земли. Ее перемычка, пересекающая её центр, соединяет два рукава, которые как будто сталкиваются, создавая видимость вращения в противоположные стороны. Один из рукавов галактики изгибается особенно сильно, он хранит шрам от древнего столкновения. В ядре галактики пылает чёрная дыра, питающаяся звёздным газом, её влияние словно огонь, раздувающий звёздные ветры и рождающий свет.

Далеко в космосе, на расстоянии около 4500 световых лет от нас, в созвездии Дельфин умирающая звезд, как забытый маяк, погасает в центре туманности, разбрасывая свои внешние слои, словно цветочные лепестки, по космическому океану. Туманность светится необычным оттенком, рожденным взаимодействием ионов кислорода, которые возбуждаются мощным ультрафиолетовым излучением центрального белого карлика. Этот свет, такой же хрупкий и эфемерный, как мерцание далекой свечи, которая остывает со временем, оставляя только невидимую оболочку среди черной пустоты.