Первые изображения солнечного затмения, полученные двумя космическими аппаратами в строю

Миссия Proba-3 Европейского космического агентства (ESA), технологическая демонстрация под руководством Испании, показала свои первые изображения внешней атмосферы Солнца: солнечной короны. Два спутника миссии, способные летать вместе в строю, как будто они были одним целым, благодаря сложному набору бортовых технологий позиционирования, сумели создать свои первые «искусственные полные солнечные затмения» на орбите в 60 000 км над Землей. Эти затмения похожи на естественные, с тем преимуществом, что они могут происходить раз в 19,5 часов вместо одного или двух в год и длиться шесть часов вместо нескольких минут. Это дает ученым гораздо больше времени для изучения Солнца с более четкими и подробными изображениями, чем те, которые получают коронографы на традиционных телескопах на Земле или в космосе.

Запущенные в декабре из Индии, Coronagraph и Occulter , два аппарата размером с большой холодильник и весом до 300 килограммов, составляющие миссию, совершили подвиг, который никогда ранее не достигался: они летели на расстоянии 150 метров друг от друга в идеальном строю в течение нескольких часов без какого-либо наземного контроля. Будучи выровненными, пара сохраняла свое относительное положение с точностью до одного миллиметра благодаря набору инновационных технологий навигации и позиционирования.

«Групповой полет космических аппаратов уже осуществлялся, но никогда с таким большим расстоянием между ними и такой точностью», — рассказал ABC Диего Родригес, директор по науке и космосу в Sener Aeroespacial, компании, ответственной за миссию. «На вершине каждой орбиты, которая является сильно эллиптической, и без получения каких-либо команд два космических аппарата ищут друг друга, чтобы лететь в строю», — объясняет он. По его мнению, это научная и технологическая веха в исследовании космоса.

Космические аппараты используют это время формирования, чтобы создать искусственное затмение. Они выстраиваются в ряд с Солнцем так, что диск шириной 1,4 метра, несущий оккульт, отбрасывает 5-сантиметровую тень на оптический инструмент коронографа, позволяя ему изучать слабую солнечную корону.

Это позволило ученым наблюдать за короной в течение очень долгого времени, что имеет решающее значение для проникновения в ее тайны. «Наша цель — изучить солнечную корону, в значительной степени неисследованную область, о которой есть много вопросов», — говорит Эстер Бастида, системный инженер Европейского центра космических исследований и технологий (ESTEC) в Нидерландах. «Например, мы хотим выяснить, почему поверхность Солнца имеет температуру 6000 °C, в то время как температура короны, которая интуитивно должна быть ниже, составляет более миллиона градусов. Эти изображения могут помочь нам понять это», — говорит она.

Кроме того, наличие такого большого количества времени для наблюдений также позволит исследователям больше узнать о том, как работает солнечный ветер, непрерывный поток материи от Солнца в космическое пространство. Также необходимо понять работу корональных выбросов массы (CME), взрывов частиц, испускаемых Солнцем почти ежедневно, особенно в периоды высокой активности. Эти события, которые могут создавать потрясающие полярные сияния в ночном небе, представляют серьезную угрозу для современных технологий. Они могут нарушить связь, электропередачу и навигационные системы на Земле, как это произошло в мае 2024 года.

Proba-3 наблюдает за короной очень близко к поверхности Солнца, что до сих пор было возможно только во время естественных солнечных затмений. Другие космические аппараты имеют на борту коронографы для изучения активности нашей звезды, такие как SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) НАСА и ЕКА или Solar Orbiter ЕКА, но их инструменты ограничены размером спутника и не могут сравниться с «гигантским инструментом», который образуют космические аппараты Proba-3, летя в строю в космосе. «Это уменьшает явление дифракции, которое заставляет солнечный свет фильтроваться через оккульт, что приводит к менее точным изображениям», — говорит Бастида.

Зонд-3 уже провел более двадцати затмений с момента своего запуска. Он также будет проводить другие эксперименты, так что за два года своей жизни он проведет не менее 1000 часов, «затмевая» Солнце, что составляет более 150 затмений.

Изображения Proba-3 были обработаны Центром научных операций ASPIICS (SOC), расположенным в Королевской обсерватории Бельгии. Там специальная группа ученых и инженеров генерирует операционные команды для коронографа по запросу научного сообщества и делится полученными наблюдениями. Каждое полное изображение, охватывающее область от затменного Солнца до края поля зрения, создается из трех изображений. Единственное различие между ними — это время экспозиции, которое определяет, как долго апертура коронографа подвергается воздействию света. Объединение трех изображений дает полное представление о короне.