Получены первые данные от миссии Parker Solar Probe

Вот уже целый месяц прошёл с того момента, как отправился в свой полёт космический аппарат Parker Solar Probe. Сейчас известно, что каждый из его четырёх приборов, входящих в полезную нагрузку, увидел “первый свет”. Эти ранние наблюдения пока ещё не являются важными научными событиями, но показывают, что каждый из приборов аппарата работает хорошо. Инструменты работают в связке для измерения электрических и магнитных полей Солнца, частиц Солнца и солнечного ветра, а также для получения изображений окружающей среды вокруг космического аппарата.

«Все инструменты передали данные, которые не только служат для калибровки, но и фиксируют всплески того, что мы ожидаем измерить вблизи Солнца, чтобы решить тайны солнечной атмосферы и короны», — Нур Рауафи, научный сотрудник проекта Parker Solar Probe в Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса.

Первое условное сближение миссии с Солнцем состоится в ноябре 2018 года, но даже сейчас приборы могут собирать данные о том, что происходит в солнечном ветре, находясь всё ещё ближе к Земле. Предлагаем вашему вниманию краткий обзор этих результатов.

WISPR (Wide-field Imager for Solar Probe, Оптический телескоп для получения изображений солнечной короны и гелиосферы)

Фактически, WISPR является единственным прибором на аппарате, который покажет самый понятный для всех результат — изображения в видимом диапазоне. Он позволит ясно, но очень недолго, наблюдать солнечный ветер изнутри короны. Прибор состоит из двух телескопов и расположен за теплозащитным экраном между двумя антеннами из комплекта приборов FIELDS. Чтобы сохранить их в безопасности, телескопы были укрыты защитным экраном во время старта.

WISPR был включён в начале сентября 2018 года и уже передал на Землю тестовые изображения для калибровки, полученные при закрытом защитном экране. 9 сентября 2018 года его створки были раскрыты, что позволило аппаратуре сделать первые изображения во время своего путешествия к Солнцу.

Правая сторона этого изображения — от внутреннего телескопа WISPR — имеет 40-градусное поле зрения. Левая сторона изображения от внешнего телескопа WISPR, который имеет 58-градусное поле зрения. Источник: NASA/Naval Research Laboratory/Parker Solar Probe

Расс Говард, главный исследователь программы WISPR из Военно-морской исследовательской лаборатории, изучил изображения, чтобы определить, что инструмент видит по сравнению с тем, что ожидалось, используя в качестве гидов различные небесные ориентиры.

«Существует очень характерное скопление звёзд на перекрытии двух изображений. Самой яркой является звезда Антарес, которая находится в созвездии Скорпиона примерно в 90 градусах от Солнца», — сказал Говард.

Солнце, не видимое на этом изображении, находится далеко справа от края изображения. Планета Юпитер также видна на изображении. Она была захвачена внутренним телескопом WISPR — это яркий объект чуть правее центра в правой части изображения.

«Левая сторона фотографии показывает красивое изображение Млечного Пути, глядя на галактический центр».

Время экспозиции, то есть время, в течение которого свет попадал на открытую матрицу для получения этого изображения, является интервалом, который можно сократить или удлинить, чтобы сделать изображение темнее или ярче. Во время этой съёмки время экспозиции было минимальным, и на то есть причина:

“Мы намеренно выставили короткую экспозицию, потому что в случае, если здесь было что-то очень яркое, когда мы впервые включили камеру, этот объект попросту засветил бы всё”.

По мере приближения космического аппарата к Солнцу его ориентация будет меняться, как и изображения WISPR. С каждой новой орбитой вокруг Солнца WISPR будет захватывать изображения структур, вылетающих из его короны. И, в то время, как другие измерения ранее были сделаны приборами на расстоянии одной астрономической единицы, WISPR будет работать намного ближе к Солнцу, сократив это расстояние примерно на 95 процентов. Это существенно увеличивает способность видеть то, что происходит в этом регионе с гораздо меньшим масштабом, чем когда-либо прежде, получая новые изображения нетронутой ранее солнечной короны.

ISʘIS (Integrated Science Investigation of the Sun, Исследование электронов, протонов и тяжёлых ионов)

Источник: NASA/Princeton University/Parker Solar Probe

ISʘIS (произносится как “исис”, аббревиатура просто включает в себя символ Солнца) измеряет частицы высоких энергий, связанные с солнечной активностью, то есть вспышками и коронарными выбросами массы. (Другой набор инструментов миссии, SWEAP, фокусируется на низкоэнергетических частицах, которые составляют солнечный ветер.) ISʘIS состоит из двух инструментов, которые покрывают ряд энергий для этих активных частиц: EPI-Lo фокусируется на нижней границе энергетического спектра, а EPI-Hi измеряет более активные частицы. Оба прибора собирали первые данные в условиях низкого напряжения, вследствие чего учёные смогли убедиться, что детекторы работают как положено. Когда Parker Solar Probe приблизится к Солнцу, они будут полностью включены в работу для измерения частиц в его короне.

Данные от EPI-Lo слева показывают фоновые космические лучи — заряженные частицы, которые пришли в нашу Солнечную систему из других частей галактики. По мере того как на EPI-Lo будет подаваться большее напряжение, а зонд повернётся к Солнцу, прибор станет больше измерять те частицы, которые относятся уже к солнечном ветру.

Справа данные от EPI-Hi, которые показывают концентрации частиц водорода и гелия. Ближе к Солнцу учёные ожидают наблюдать гораздо больше таких частиц, наряду с более тяжёлыми элементами, а также некоторые частицы с гораздо более высокими энергиями, особенно во время событий их выброса.

”Команда ISʘIS в восторге от того, что прибор хорошо работает. Впереди еще несколько шагов, но пока все выглядит великолепно!”, — Дэвид Маккомас, профессор астрофизических наук в Принстонском университете и главный исследователь программы ISʘIS.

FIELDS (Измерение электрических и магнитных полей, радиоволн, вектора Пойнтнинга, плазмы, и температуры электронов)

Источник: NASA/UC Berkeley/Parker Solar Probe

Набор приборов FIELDS на борту зонда Parker Solar Probe будет изучать масштаб и форму электрических и магнитных полей в атмосфере Солнца. Это ключевые измерения для понимания того, почему корона Солнца в сотни раз горячее, чем ее поверхность.

Датчики FIELDS состоят из четырёх двухметровых антенн электрического поля. Они установлены в передней части корабля, выходят за тепловую защиту, поэтому подвержены всей мощи солнечной среды. Также в набор включены три магнитометра и пятая короткая антенна электрического поля, установленная на штанге, которая выдвигается из задней части корабля.

Приведенные выше данные, собранные во время развертывания мачты вскоре после запуска космического аппарата в августе 2018 года, показывают то, как изменяется магнитное поле, когда мачта удаляется от зонда. Ранние данные — это магнитное поле самого космического аппарата, приборы измеряли резкое падение магнитного поля по мере того, как стрела удалялась от аппарата. После развертывания приборы будут измерять магнитное поле солнечном ветра. Приведённый график красноречиво иллюстрирует причину, по которой такие датчики должны располагаться далеко от космического аппарата.

В начале сентября 2018 года были успешно развернуты четыре антенны электрического поля на передней части космического корабля, и почти сразу после этого стали наблюдаться подписи солнечных вспышек.

Иллюстрация сравнения данных от Parker Solar Probe (в центре и внизу) и от Wind (вверху). Источник: NASA/UC Berkeley/Parker Solar Probe/Wind

”Во время ввода в эксплуатацию, FIELDS измерил первый радиоимпульс от солнечной вспышки», — главный исследователь Лаборатории космических наук Калифорнийского университета в Беркли Стюарт Бейл.

Такие всплески радиоволн могут быть обнаружены во время солнечных вспышек — мощных извержений энергии и света. Они связаны с энергетические сильными электронами, которые высвобождаются во время этих событий. Этот радиовзрыв был зарегистрирован антеннами зонда, а для сравнения, на иллюстрации выше показаны измерения от аппарата Wind.

«FIELDS — один из самых укомплектованных наборов по изучению полей и волн из всех, когда-либо летавших в космос. И он прекрасно работает”.

SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons, Подсчёт электронов, протонов и ионов гелия, измерение их скорости, плотности и температуры)

Источник: NASA/University of Michigan/Parker Solar Probe

Набор SWEAP включает три прибора: два солнечных анализатора Solar Probe Analyzers, которые измеряют электроны и ионы в солнечном ветре, и один Цилиндр Фарадея Solar Probe Cup, который выступает за тепловую защиту зонда для того, чтобы измерить солнечный ветер сразу, по мере того как она уходит от Солнца. Приступив к работе, подав высокое напряжение и запустив внутреннюю диагностику все три прибора уловили признаки солнечного ветра.

Из-за положения и ориентации зонда Parker Solar Probe научная команда предполагала, что Solar Probe Cup вначале зафиксирует фоновое излучение, без сигналов солнечного ветра. Но сразу после того, как инструмент был включён, внезапный, интенсивный порыв солнечного ветра подул в цилиндр. Это событие хорошо видно в данных как красная полоса. По мере приближения корабля к Солнцу, такие явления будут возникать всё чаще и чаще, и поэтому учёные надеются, что скоро откроют новую информацию о процессах, которые отвечают за нагрев и ускорение солнечного ветра.

Источник: NASA/University of Michigan/Parker Solar Probe

Два солнечных анализатора Solar Probe Analyzers также уловили солнечный ветер. Во время ввода в эксплуатацию приборов команда развернула космический аппарат таким образом, чтобы один из двух приборов подвергся прямому воздействию солнечного ветра. Он записал около 20 минут данных (на изображении справа), включая измерения ионов солнечного ветра (сверху) и электронов (снизу). В то время как SPAN-A и его родственный инструмент SPAN-B будут измерять электроны солнечного ветра на протяжении всей миссии, ориентация космического аппарата означает, что SPAN-A, вероятно, проведёт так ещё несколько лет, прежде чем снова получит такие измерения ионов. Это связано с тем, что электроны солнечного ветра могут быть измерены в любом направлении, так как их низкая масса и высокая температура делают движение случайным, в то время как гораздо более тяжелые ионы солнечного ветра следуют относительно прямому пути от Солнца.

«Производительность инструмента SWEAP была очень многообещающей. Наши предварительные результаты сразу после включения предполагают, что у нас есть набор высокочувствительных инструментов, которые позволят нам совершать удивительные научные эксперименты в непосредственной близости от Солнца», — Джастин Каспер, главный исследователь программы SWEAP в Мичиганском университете.

По информации НАСА.

0

Автор публикации

не в сети 9 месяцев

Максим Коваленко

1
Комментарии: 0Публикации: 232Регистрация: 22-03-2018

Читайте также:

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Авторизация
*
*
Войти с помощью: 
Генерация пароля