Цього Святвечора людство спробує «обійняти» зірку

Серед астрономів точаться дебати про те, чи заслуговує наш Місяць на власну назву. Зрештою, це шлях нашої Сонячної системи. Кожен з інших супутників має прізвиська, як-от Фобос і Деймос, і, звичайно, немає жодної планети під назвою «планета» або астероїда під назвою «астероїд». Навіть світи за межами нашого космічного сусідства мають імена, хоча часто дуже нудні. Однак безіменність нашого місяця має срібну підкладку: вона змушує нас пам’ятати, що це справді місяць.

Цього не можна сказати про сонце, через назву якого легко забути, що воно справді незбагненна, пекуча зірка. Але напередодні Різдва цього року ми чітко нагадаємо про космічну природу Сонця завдяки пружному маленькому космічному кораблю, який вирушить у вражаючу подорож космосом: сонячному зонду Parker. 24 грудня о 6:40 за східним часом цей конічний дослідник підлетить небезпечно близько ні до кого іншого, як до нашого сяючого жовтого сонця.

«У 1969 році ми висадили людей на Місяць напередодні Різдва; у 2024 році ми збираємося прийняти зірку», — сказав Space.com Нур Рауафі, науковий співробітник місії Parker Solar Probe.

12 серпня 2018 року NASA запустило сонячний зонд Parker Solar Probe до Сонця з надією розшифрувати купу давніх сонячних таємниць — можливо, найбільш заплутаною з яких є той факт, що атмосфера нашої зірки на диво гарячіша за її поверхню. Що його нагріває? Це виглядає неінтуїтивно, чи не так? В аудиторії в день запуску був покійний доктор Юджин Н. Паркер, який революціонізував наше розуміння фізики Сонця ще до того, як сонячний зонд розпочав свою експедицію, і справді дав Паркеру своє ім’я для початку; це був перший випадок, коли однофамілець космічного корабля був присутній на старті.

Потім, 14 грудня 2021 року, агентство оголосило, що Parker Solar Probe успішно увійшов в атмосферу Сонця або корону, піднявшись приблизно на 6,5 мільйона миль від поверхні зірки. Це само по собі було монументально, але з того часу космічний корабель продовжував наближатися і наближатися протягом 21 орбіти навколо Сонця, використовуючи силу тяжіння Венери, щоб рухатися, б’ючи рекорди вліво і вправо. Наприклад, це офіційно найшвидший об’єкт, створений людиною, він розвиває швидкість 394 736 миль на годину (635 266 кілометрів на годину).

Проте 24 грудня цього року Parker Solar Probe завершить свій найближчий на сьогодні прохід до Сонця, наблизившись до 3,8 мільйона миль (6,1 мільйона кілометрів) від поверхні об’єкта, наближаючись зі швидкістю 430 000 миль/год (690 000 км/год). Попередні рекорди будуть побиті.

«Те, що сонячний зонд Parker збирається зробити напередодні Різдва цього року, справді не має собі рівних», — сказав Рауафі. «Ми мріяли про цей момент більше 16 років».

Як пояснює Рауафі, це, ймовірно, настільки близько, наскільки зонд підійде.

«Навіть якщо технічно ми зможемо наблизити космічний корабель ближче до сонця, ми не зможемо цього зробити, оскільки тепловий щит недостатньо великий, щоб захистити космічний корабель», — сказав він. «Якщо ви підійдете ближче, тіньовий конус теплового щита буде вузьким, і потенційно частини космічного корабля будуть піддаватися впливу прямих сонячних променів — а це не те, чого ми хочемо робити».

У темряві

У подорожі Parker Solar Probe є один аспект, який, на перший погляд, здається, що він спричинить переполох серед учасників місії: космічний корабель буде вимкнено з мережі під час основного прольоту; ми не зможемо з ним зв’язатися.

Його перший доказ життя не надійде раніше 27 грудня, коли звуковий сигнал маяка по суті попередить команду, що Parker Solar Probe пережив свою подорож крізь сонячну корону та може говорити. Але товар (наукові дані та зображення) почне надходити не раніше нового року. Джон Вірцбургер, системний інженер програми Parker Solar Probe, не вважає це серйозною проблемою. Він насправді вітає тишу.

«Це був чудовий час для людей, щоб фактично декомпресувати — зробити перерву — тому що вони знають, що коли вони вийдуть з іншого боку, ми повинні видалити всі наукові дані та переналаштувати космічний корабель», — сказав він. «Тож ця зустріч для нас майже як перепочинок».

Темний період екскурсії Паркера, звичайно, частково пояснюється особливою траєкторією зонда — він не зможе передавати інформацію назад на Землю через мережу глибокого космосу NASA — але це також пов’язано з науковими цілями проекту.

«Оскільки ми дуже близько до сонця, сонце заважає нашому зв’язку», — сказав Вірцбургер Space.com. «Але інша справа полягає в тому, що ми не хочемо, щоб наші комунікації заважали нашим науковим колекціям».

З усім тим, Рауафі вважає, що присутність Parker Solar Probe проникне в кімнату для багатьох вчених, навіть якщо через аромати пряників і скотчу.

«Повірте мені, кожен буде мати в голові та серці Parker Solar Probe і буде думати, як ця маленька штука справляється перед гігантом, який є нашою зіркою», — сказав він. «Я маю на увазі, що ми живемо з цією місією майже 16 років».

Сподіваюся, що ці думки відлунятимуть різдвяний дух. Подібно до того, як навчитися вірити в здатність дитини приймати правильні рішення, коли вони ростуть і знайомляться зі світом, команда Parker Solar Probe хвилюється щодо того, щоб відправити свого робота-дослідника так близько до сонця, з роками пом’якшилася гордістю.

«На початку місії, коли ми наближалися до сонця, я думаю, ми дуже нервували», — сказав Рауафі. «Але зараз ми здійснили його 21-й виліт, і система справді працює набагато краще, ніж ми думали».

Без страху; немає тремтіння

Найбільш очевидним найгіршим сценарієм для сонячного зонда Parker найближчими днями буде, ймовірно, щось на кшталт… «Чи вибухне він?» або «Він ніколи більше не розмовлятиме з нами?» Проте ні Рауафі, ні Вірцбургер особливо не бояться таких результатів, оскільки вони кажуть, що вони дуже малоймовірні, особливо враховуючи твердість і завзятість космічного корабля за останні кілька років.

«Я вважаю, що мені найбільше зашкодило б не зібрати наукові дані через цей проход», — сказав Вірцбургер, хоча додав, що такий біль триватиме лише протягом наступної орбіти: «Це лише тримісячна шкода від на нашу думку, ми візьмемося за це і з’ясуємо, що потрібно зробити для орбіти 23, щоб виправити цю ситуацію».

І насправді Рауафі сподівається, що сонце якомога більше випробовує сонячний зонд Parker на міцність. Космічний корабель стартував, коли наше Сонце було на початку свого 11-річного сонячного циклу — час, відомий як сонячний мінімум, коли Сонце найменш активне, — але зараз воно наближається до сонячного максимуму, коли воно найбільш активне.

«Я сподіваюся, що сонце дасть нам один із цих великих вибухів — справді гігантських вибухів — коли сонячний зонд Parker Solar Probe буде так близько до нього, і дозвольте йому впоратися з цим», — сказав він. «Я дуже сподіваюся, що Parker Solar Probe подарує нам один із найкращих подарунків».

Щодо тих подарунків? Що ж, за останні кілька років зонд уже посипав кілька. Наприклад, 5 вересня 2022 року він пролетів прямо через величезний викид корональної маси, який можна уявити собі як згусток плазми, що виривається на сонці. Це показало, що коли одна з цих подій відбувається, це буквально глибоко очищає простір. Здається, ці викиди змітають будь-які частинки пилу на своєму шляху, і члени екіпажу місії будуть тримати очі відкритими, якщо така подія знову потрапить на камеру.

«У нас є інші обсерваторії, які спостерігають за сонцем у той час; у нас є дані з них. Якщо, наприклад, буде великий спалах або великий викид корональної маси, що йде до сонячного зонда Parker, ми дізнаємося про це», — сказав Рауафі. «І ви дізнаєтеся про це майже в режимі реального часу, за винятком того, що нам доведеться почекати, щоб дізнатися, як із цим впорався Parker Solar Probe».

Розуміння цих подій у цілому є досить важливим, коли ми розглядаємо події космічної погоди; Викиди корональної маси, особливо якщо вони спрямовані на нашу планету, можуть прискорювати частинки до неймовірних швидкостей. Якщо і коли ці частинки досягнуть нас, вони можуть бути надзвичайно небезпечними для астронавтів у космосі та становити загрозу нашим електромережам.

Цікаво, що Parker Solar Probe також непрямо допомагає інженерам; Уся ця місія ніби штовхає космічний корабель до деяких із найбільш екстремальних можливих меж. Це означає, що дані про моделі польоту та динаміку зонда можуть інформувати майбутні місії, які можуть зазнати впливу інтенсивного космічного середовища, як і будь-які, які мають намір досліджувати регіони навколо Юпітера чи Сатурна, де рівні радіації надзвичайно високі.

«Ми повинні активно охолоджувати наші сонячні батареї; ми прокачуємо через них деіонізовану воду, щоб зберегти їх прохолодними», — сказав Вірцбургер. «Чи можуть це прийняти інші місії? Можливо, не для живучості, а з міркувань ефективності».

Враховуючи весь цей стрес, ви також можете подумати, що Parker Solar Probe досить зношений (я, звичайно, так і зробив), але це не може бути дальшим від істини. Як не дивно, сонце діяло як гарна мийка для космічного корабля.

«По суті, ми беремо всі наші деталі та випікаємо їх, щоб спробувати видалити забруднювачі та зробити їх гарними й чистими перед тим, як запускати їх», — сказав Вірцбургер. «Але ми відправляємо їх в одну з найкращих печей у Сонячній системі, близько до сонця».

«Ми дійсно віримо — особливо з системою теплового захисту — щит угорі сьогодні насправді чистіший, ніж був, коли ми його запускали», — додав він. «Ми вважаємо, що космічний корабель, ймовірно, виглядає дуже красиво і має дуже гарну білу TPS [систему теплового захисту] зверху».

За винятком незначного пошкодження пилом одного з його інструментів і кількох частинок мікронного розміру, які відлетіли від його тіла під час зіткнення з класичним далекокосмічним сміттям, Паркер перебуває у відмінному здоров’ї.

«Система в основному поводиться так, як ми запустили її вчора», — сказав Рауафі. «Це так добре».

Справжня зірка

Це не просто філософське диво, що наше Сонце є зіркою серед мільярдів трильйонів інших у Всесвіті; це також практична концепція для астрономів.

«Ми використовуємо Сонце як лабораторію для вивчення інших світів», — сказав Рауафі, наголошуючи, що те, що знайшов Parker Solar Probe, може віддалено пояснити тонкощі мільярдів і мільярдів інших зірок у Всесвіті. І справді, команда сподівається, що вона ще довго-довго розкриватиме ці тонкощі разом із відкриттями інших наукових галузей про космос.

Зонд, ймовірно, має достатньо палива, щоб теоретично дозволити йому продовжувати працювати десятки років — потенційно навіть сотню років — поки він залишається на орбіті навколо Сонця. На думку Вірцбургера, цього запасу палива достатньо, щоб підтримувати імпульс космічного корабля, але він не може дозволити вченим змінити траєкторію космічного корабля. Це означає, що Паркер, ймовірно, залишиться дослідником Сонця, принаймні, наскільки ми можемо бачити.

«Справа не в тому, що космічний корабель буде катапультований і просто викинутий із Сонячної системи чи щось подібне, або в тому, що ми крутимося по спіралі», — сказав Вірцбургер. «Отже, в доступному для огляду майбутньому ми знаходимося на нашій останній орбіті, і він буде підтримувати цю орбіту протягом тривалого часу».

«Існує ймовірність, що в 2032 році ми потенційно зможемо повернутися на Венеру», — припустив він. «Це залежить від NASA; від того, що вони хотіли б зробити, але постає питання: якщо ми зможемо повернутися на Венеру, що тоді?»

У певному сенсі, коли ви знаєте, що у нього фінішна пряма, limbo — це приємний простір, де можна опинитися, оскільки він пропонує невелику відстрочку, під час якої ваша уява може взяти на себе відповідальність. Напевно, саме бездонна фантазія вчених привела нас до цього історичного моменту.

«Коли я виріс, будучи молодим вченим, і я почав займатися космосом, — сказав Рауафі, — я чув про принаймні одну або дві попередні спроби спробувати створити сонячний зонд, і коли всі вони не увінчалися успіхом. , це був справді кислий смак. «Для мене мрія полягала в тому, щоб побачити цю місію ще за мого життя — але для нас бути настільки глибоко залученими в неї, а також керувати нею, це більше, ніж мрія; ми мріємо з відкритими очима».