В пятницу вечером, с суточной задержкой с космодрома Плесецк стартовала ракета-носитель Циклон-3. Она вывела на орбиту спутник «Коронас-Фотон» — первую за долгие годы отечественную космическую обсерваторию. Она предназначена для изучения физики Солнца и процессов в его ближайших окрестностях, которые простираются вплоть до и далеко за пределы земной орбиты.
Первый из серии, «Коронас-И» поднялся на орбиту ещё в 1994 году и оставался там до 2001 года, однако на деле большая часть исследовательской аппаратуры перестала работать в течение нескольких первых месяцев. Второй аппарат, «Коронас-Ф», был удачливее — на орбите он прожил 4,5 года (с лета 2001-го по декабрь 2005 года), однако работал всё время, пока не сгорел в атмосфере, рассыпав обломки над Индийским океаном.
Из почти двух тонн массы спутника более 500 килограммов — научное оборудование.
Всего на космическом аппарате установлены 11 приборов, разработанных учёными России, Украины, Польши и Индии. Прежде в составе коллаборации были также учёные из Германии и Испании, но они вышли из проекта, не выдержав многолетней задержки его реализации. Зато присоединились польские учёные, участие которых поначалу не планировалось.
Безусловно, самой интересной частью научной нагрузки станет прибор ТЕСИС, созданный в Физическом институте РАН имени Лебедева,
интересной как для астрофизиков, так и для публики. Почти все приборы обсерватории будут работать, грубо говоря, вслепую, и только ТЕСИС — это настоящий телескоп, который сможет получать изображения Солнца и его окрестностей в жёстком ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Под данные ТЕСИСа отдана половина потока информации, который будет сбрасываться на Землю, — 0,5 гигабайта в сутки.
Два прибора предназначены для регистрации и измерения энергии ускоренных Солнцем (и не только) заряженных частиц – протонов, электронов и различных лёгких ядер, от гелия (α-частиц) и до железа. Это «Электрон-М-Песка», созданный НИИ ядерной физики имени Скобельцина при МГУ и украинский СТЭП-Ф («Спутниковый телескоп электронов и протонов), изготовленный Харьковским национальным университетом. При этом харьковский прибор способен не только зафиксировать частицу, но и примерно указать, откуда она прилетела – с точностью 8-10 градусов.
В отличие от этих инструментов, спектрометр «Наталья-2М», сделанный в МИФИ, может регистрировать высокоэнергичные нейтроны. «Поймать» незаряженную частицу куда сложнее, однако и интереснее: во-первых, не вполне понятно, как эти частицы ускоряются, а во-вторых, от них землян не спасает магнитосфера, надёжно укрывающая нас от большинства протонов, электронов и их античастиц.
Умеет прибор с романтическим названием ловить и свет – точнее, высокоэнергичные фотоны γ-диапазона с энергией от 300 кэВ до 2 ГэВ. А сделанный в МИФИ быстрый рентгеновский монитор БРМ сможет изучать рентген в диапазонное от 20 до 600 кэВ, но с превосходным временным разрешением в 2-3 мс, что позволит в деталях проследить за развитием солнечных вспышек.
Ещё более мягкое рентгеновское излучение, от 2 кэВ (и до вполне γ-диапазона в 5 МэВ) будет ловить совместное творение МИФИ и санкт-петербургского Физтеха имени Иоффе «Пингвин-М». При этом для жёсткого рентгена спутник сможет измерять и поляризацию фотонов. До сих пор астрономы и физики Солнца практически не использовали это «окно» в изучении солнечной плазмы, и очень надеются, что оно откроет им много нового для понимания физики происходящих в ней процессов.
Тот же петербургский Физтех сделал и инструмент «КОНУС-РФ» – далеко не первый прибор с таким именем для изучения вспышек на Солнце и гамма-всплесков на краю Вселенной, который уже не раз доказывал свою надёжность на борту самых разнообразных космических аппаратов – как российских, так и иностранных. Ещё один прибор, который будет регистрировать γ- и рентгеновское излучение – это индийский RT-2, сделанный в Бомбее.
Самым длинноволновым излучением – жёстким ультрафиолетом – займётся прибор ФОКА. При том его результатов ждут не только специалисты по физике космоса, но и вполне «земные» учёные. Время от времени аппарат будет разглядывать «восходы» и «закаты» Солнца над краем Земли – и таким образом, изучать земную атмосферу, через которую просвечивает солнечный свет. Знать, сколько жёсткого ультрафиолета проходит через земную атмосферу, полезно всем любителям натурального загара.
Собственно, ТЕСИС — это даже не один, а целая батарея телескопов-рефлекторов с диаметром зеркала около 12 см и эффективным фокусным расстоянием 1,8 метра. Все они одновременно будут смотреть на Солнце и получать его изображения в нескольких диапазонах длин волн. Сами многослойные зеркала сделаны таким образом, что отражают лишь очень узкую спектральную область, и эти области специально подобраны так, чтобы содержали конкретные спектральные линии.
Светимость плазмы в каждой из этих линий зависит от плотности и температуры своим уникальным образом, так что, сопоставив изображения, учёные смогут получить информацию о большинстве физических параметров в каждой конкретной области развивающейся вспышки. Более того, в состав ТЕСИСа входит и коронограф — прибор, в котором само Солнце будет закрыто «искусственной луной», но зато будут прекрасно видны внешние области короны на расстояние до 5 солнечных радиусов. Это позволит наблюдать за развитием ускорения космических частиц и даже определять направление их движения, даже они если расположены «с другой стороны», за Солнцем.
Одна из главных задач инструмента — изучение процессов нагрева плазмы в переходном слое плотных фотосферы и хромосферы Солнца к разреженной короне и в самой короне.
Долгое время учёные полагали, что самое интересное в плане физики плазмы происходит именно рядом с Солнцем, а в короне, где очень низкая плотность, частицы лишь без конца разгоняются до огромных скоростей, соответствующих температурам в несколько миллионов кельвинов. Однако последнее время становится ясно, что это не так. Каким-то образом то там, то здесь в солнечной короне происходит внезапный нагрев плазмы до температуры в 15–20 миллионов кельвинов. Каковы причины этого явления, пока никто не знает, но, как это происходит, учёные надеются узнать с помощью инструмента ТЕСИС.
