Завершается миссия Van Allen Probes по исследованию радиационных поясов Земли
AstroNews.ru - 19 Октября 2019 16:45:28
Долгоживущая миссия НАСА подошла к концу, на этот раз после более чем 7 лет полетов через опасные пояса радиации вокруг Земли.
Ученые миссии направили последнюю команду второму зонду Van Allen 18 октября в 19:30 МСК. Космический корабль-близнец был запущен в августе 2012 года для изучения космической погоды, иногда драматических явлений, вызванных влиянием Солнца на окружающую среду Земли. Первый зонд Van Allen получил свою последнюю команду 19 июля.
Космическая погода может создавать помехи для электросетей на земле, спутников навигации и связи на орбите, а также для здоровья космонавтов. Как и земная погода, она должна быть предсказуемой, но у ученых было мало данных о космической погоде для построения и тонкой настройки моделей, и именно здесь первооткрыватели с миссией Van Allen изменили игру.
«Van Allen Probes - первая миссия в радиационном поясе, разработанная для того, чтобы существовать в опасных радиационных поясах в течение такого длительного периода времени», - сказал Саша Ухорский, исследователь проекта в лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса. «Данные, которые мы собрали за это время, станут золотым стандартом в физике радиационных поясов для многих поколений ученых».
Зонды Van Allen были рассчитаны на не менее 2,5 годовую миссию, и они сделали это, оставаясь в работе более чем в два раза дольше. Дуэт, первоначально названный «Зонд штормового радиационного пояса», стоил НАСА 670 миллионов долларов при запуске. В начале этого года команда миссии начала снижать орбиты пары спутников, готовясь к тому дню, когда у них уже не было бы достаточного количества топлива для выполнения своих функций. Оба космических корабля будут продолжать молчать около 15 лет, медленно двигаясь по спирали к атмосфере и в конечном итоге благополучно сгорят на орбите.
Долгое пребывание зондов в радиационных поясах особенно ценно для ученых как раз из-за этого времени. Космическая погода управляется солнцем, которое бушует и успокаивается в течение 11-летнего цикла. Космический корабль-близнец стартовал около пика этого цикла и выжил, чтобы увидеть затишье.
Выживание в ситуациях от одной крайности до другой позволило зондам предоставить ученым наблюдения космической погоды в полном диапазоне «настроений». А с помощью измерений, полученных с двух разных спутников, ученые могут различить, как космическая погода изменяется во времени и пространстве. Этот объем данных по своей природе укрепляет модели ученых - это жизненно важное для развития более точных прогнозов.
Ученые ломали голову над радиационными поясами Земли с тех пор, как они были обнаружены в 1958 году на основе данных с космического корабля NASA Explorer 1 - его первой миссии. Но в течение десятилетий космические наблюдения ограничивались краткими набегами, потому что регион очень опасен.
Радиационные пояса, представляющие собой толстые кольца заряженных частиц, которые образуются в результате взаимодействия Солнца и магнитного поля Земли. Солнце постоянно выплескивает плазму, заряженную энергичными частицами. Магнитное поле Земли захватывает часть этой плазмы, образуя радиационные пояса.
Неудивительно, что космические корабли, как правило, плохо себя чувствуют, когда подвергаются такого рода обработке. Инженеры космических кораблей используют «радиационно-закаленные» детали, чтобы противостоять этим условиям. Большинство миссий строят планы полетов так, чтобы уменьшить количество времени, которое космические корабли проводят в областях, которые особенно богаты радиацией. Также бывает, что центр полетами просто выключает космический корабль или спутник во время очень сильных ударов. Но поскольку космическая погода динамична, излучение делает ее еще более трудной для предотвращения.
Van Allen Probes никогда не имел такой роскоши, ему пришлось пролететь сквозь град радиации, чтобы изучить его. Поэтому, прежде чем миссия могла стать реальностью, инженерам нужно было создать космический корабль, способный функционировать в этом поле.
«Мы всегда хотели отправить космический корабль для изучения этой суровой среды, и никто на самом деле не решался на это», - сказал Нелли Мосави, руководитель проекта «Van Allen Probes» из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса. «Наследие - это устойчивый космический корабль, который мы построили, чтобы противостоять этим условиям, в которых никто не мог бы выжить».
Инженерные достижения, примененные в зондах Van Allen, могут быть реализованы для защиты космических кораблей в будущем, независимо от того какие у них планы. В настоящее время у НАСА нет планов по исследованию космической погоды, сравнимых с исследованиями зондов Van Allen.
Будущие миссии также выиграют от нового детального понимания самих радиационных поясов. Радиация также является ключевой угрозой для астронавтов, живущих и работающих на Международной космической станции, и защита людей от опасностей радиации является одной из наиболее важных задач, которые НАСА должно будет решить, стремясь расширить освоение человеком космоса.
Астронавты не выходили за пределы низкой околоземной орбиты со времен Аполлона, когда ученые изучали радиационные пояса чуть более десяти лет - но у них не было ничего похожего на зонды Van Allen для интерпретации опасностей этого региона.
До запуска ученые думали, что существуют два устойчивых пояса, которые изменяются в течение часов или дней. Зондам Van Allen потребовалось всего несколько недель, чтобы пересмотреть эту теорию. Они обнаружили, что вместо этого пояса могут колебаться в виде трех более тонких поясов или одного массивного пояса, в зависимости от активности солнца. Также было определено, что динамика поясов может измениться всего за секунды или минуты.
«Вся концепция о том, что такое радиационные пояса и как они изменяются во времени и пространстве, изменилась довольно резко», - сказал Ухорский.