Две миссии NASA с использованием метеорологических ракет, при помощи которых исследуются коронарные выбросы и потери планетой частиц

Почему самая наружная оболочка Солнца в 1000 раз горячее, чем его видимая поверхность? Какие физические механизмы позволяют атомам кислорода атмосферы Земли преодолевать гравитацию и уходить сначала в защитную магнитосферу Земли, а затем и вовсе в космос?

При помощи двух новых миссий с метеорологическими ракетами, финансируемых Heliophysics Technology and Instrument Development for Science NASA (или, по-другому, программа H-TIDeS), ученые из Центра Космических Полетов им. Годдарда NASA в Гринбелте, Мэриленд, планируют больше изучить два этих малопонятных процесса. Оба этих процесса потенциально влияют на космическую погоду и на ответную реакцию магнитосферы во время натиска заряженных солнечных частиц, которые мчатся через Солнечную систему и врезаются в магнитосферу Земли, магнитный «пузырь», защищающий планету от опасных солнечных бурь.
Обе миссии проводились и ранее, будучи профинансированы R&D-funded technologies. Тем не менее, когда их запустят, возможно, в 2018 году, они будут использовать другие измерительные методики, а исследования будут проводиться при помощи усовершенствованных, более чувствительных инструментов.
FOXSI-3
Во время своего 15-минутного полета от White Sands Missile Range (военный космодром в Нью-Мексико), Focusing Optics X-ray Imager-3 (FOXSI-3), будет исследовать небольшие высвобождения энергии во время активной и спокойной фаз Солнца. Снабженный тепловизором/спектрометром, улавливающим жесткое рентгеновское излучение FOXSI будет способен непосредственно наблюдать незначительные изменения на Солнце, включая крошечные высвобождения энергии, больше известные как нановспышки. Главный исследователь Университета Миннесоты Линдси Глисинер возглавляет это исследование.
«Жесткие рентгеновские лучи идеально подходят для изучения нановспышек», говорит Стивен Крист, ученый Центра Годдарда, занимающийся изучением Солнца, а также один из соучредителей миссии. «Так как нановспышки теоретически преобразуют магнитную энергию в кинетическую и термическую, они являются очевидными кандидатами на поставку необходимой для согревания короны до миллиона градусов энергии. Теория состоит в том, что такие небольшие события происходят постоянно. И мы должны обнаружить их следы».
Помимо своей способности потенциально нагревать корону, не до конца понятно, возникают ли нановспышки при помощи того же механизма, что и большие солнечные вспышки. Большие вспышки разгоняют заряженные частицы, и те устремляются сквозь Солнечную систему, иногда приводя к некоторым «событиям» в космической погоде, что может негативно сказываться на космических аппаратах, находящихся на низкой околоземной орбите, и даже на электрическое поле Земли. Ученые знают, что нановспышки менее интенсивны и не оказывают такое же сильное влияние на космическую погоду, но являются ли нановспышки миниатюрной версией данного процесса или это просто небольшие тепловые явления все еще неизвестно. На этот вопрос и хотят ответить ученые.
Хотя предыдущие миссии FOXSI продемонстрировали возможность и потенциал прямого измерения высвобождения короной жестких рентгеновских лучей, новая версия будет нести на себе усовершенствованную оптику и детекторы, что, как ожидается, даст ученым возможность получше взглянуть на эти высокоэнергетичные явления.
«С FOXSI-3 мы попытаемся улучшить чувствительность так сильно, насколько это возможно», говорит Крист.

VISIONS-2
Также в 2018 году планируется запуск VISIONS-2, сокращенно от Visualizing Ion Outflow via Neutral Atom Sensing-2, который специально предназначен для распознавания оттока ионов кислорода из верхней части атмосферы Земли в магнитосферу.

В отличие от своего предшественника VISIONS-1, наблюдавшего за оттоком частиц в ночное время на полюсах в зонах северного сияния, в этой миссии будет исследовано явление дневного оттока в зонах магнитных касп – участков в магнитосфере около полюсов, в которых магнитные силовые линии опускаются близко к поверхности планеты. Эти регионы – основной источник утекающих ионов, по словам Дага Роуланда – руководителя исследования VISIONS-2, ученого из Центра им. Годдарда.

При помощи этой информации ученые надеются лучше понять физику процессов, влияющих на земную магнитосферу. Это особенно важно, так как именно там располагается большинство космических аппаратов, включая спутники связи, которые достаточно чувствительны к плохой космической погоде, вызванной солнечным ветром. Более того, процессы нагревания и придания ионам кислорода энергии в атмосфере универсальны в природе.
«Эти кислородные ионы приходят и уходят во время эпизодических всплесков», говорит Роуланд. «Когда это происходит время от времени, это оказывает сильное воздействие на околоземное пространство. Помимо прочего, они могут влиять на скорость, с которой солнечный ветер проникает в магнитосферу, а также на скорость и особенности высвобождения этой концентрированной энергии во время возникновения северных сияний», добавляет он.
Вдобавок к этому, лучшее понимание процессов оттока ионов, могло бы пролить свет на то, почему Марс, обладающий очень слабым магнитным полем, теряет свою атмосферу, в то время как Венера, у которой вовсе нет магнитного поля, по-прежнему окутана плотной атмосферой.

Запуск VISIONS-2 произойдет из Ню-Олесунна, Норвегия, при этом зонд будет снабжен пятью разными инструментами. Годдард предоставит основной аппарат – MILENA. Годдард также обеспечит Fields and Thermal Plasma модулем, который представляет собой двусоставной инструмент для измерения электрического поля. Аэрокосмическая корпорация снабдит аппарат анализатором северного сияния, анализатором энергии ионов, а также анализатором энергии электронов.
«Мы не должны лететь через поток утекающих ионов. Что мы будем делать с помощью VISIONS-2, так это отходить назад и смотреть на всю картину целиком», говорит Роуланд.

На фотографиях:
Соучредитель Стивен Крист держит в руках детектор из теллурида кадмия, созданный в Аплтонской лаборатории им. Резерфорда. В Центре им. Годдарда разрабатывается предназначенная для космоса считывающая электроника для детектора, который будет улавливать жесткое рентгеновское излучение во время миссии FOXSI-3
Credits: NASA/W. Hrybyk

Главный исследователь Даг Роуланд изображен вместе с составными частями для измерения электрического поля, летавшие на аппарате VISIONS-1. Его предстоящая миссия будет включать в себя похожие инструменты для измерения электрических полей, которые передают ионам кислорода энергию, помогающую преодолеть земную гравитацию.
Credits: NASA/W. Hrybyk

Центр Годдарда снабжает исследование аппаратом MILENA (сокращенно от Miniaturized Imager for Low-Energy Neutral Atoms), в качестве одной из пяти единиц полезной нагрузки на метеорологической ракете VISIONS-2. Этот аппарат берет свои истоки от другого, летавшего в миссии FASTSAT в 2011 году, при спонсорской поддержке ВВС США.
Credits: NASA
www.nasa.gov/fe…


Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *