Более 30 лет над этой идеей работала большая группа специалистов из ряда институтов и космических центров США, а также других стран. Чтобы послать космический аппарат к Солнцу, нужно было решить целый ряд технических задач, не говоря уж об изворотливости, которая потребовалась, чтобы уложить стоимость такого уникального предприятия в рамки разумного. Теперь NASA говорит: «Время пришло».

Как известно, сюжет фильма «Пекло» (Sunshine) разворачивается на фоне уникальной пилотируемой экспедиции к Солнцу, завершившейся фактически самоубийственным прыжком в него. В реальной миссии, запланированной NASA, о посылке людей, тем более — в недра светила, и речи не идёт. Но с чего-то надо начинать, не так ли?

И вот недавно учёные и инженеры из лаборатории прикладной физики университета Джона Хопкинса (JHUAPL) завершили предварительное проектирование и «дизайн» миссии и самого аппарата для неё.

На всё про всё потребуется около $750 миллионов, что сравнимо со «средними» планетарными миссиями. Кстати, строить аппарат (при содействии кучи партнёров, конечно же) будет также сама APL.

Итак, знакомимся с «Солнечным зондом» (Solar Probe).

«Солнечный зонд» на месте работы (иллюстрация NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory).

Компактный 481-килограммовый аппарат будет нашпигован самыми различными датчиками и приборами для сбора информации о Солнце, его короне и солнечном ветре, его магнитных полях и пылевой плазме в такой близости от раскалённой поверхности звезды, на которую не подбирался ещё ни один посланник Земли.

Для постепенного уменьшения перигелия американский «разведчик» использует семь гравитационных манёвров около Венеры, которые выполнит в течение примерно 6,5 лет после запуска.

Solar Probe приблизится к Солнцу на минимальное расстояние в 6,6 миллиона километров (считая до центра), что примерно в семь раз меньше, чем перигелий Меркурия, и в восемь раз ближе к нашему дневному светилу, чем какой-либо корабль в прошлом. Орбитальная скорость машины в перигелии превысит 201 километр в секунду.

Напомним также, что средний диаметр нашей родной звезды составляет 1,4, а экваториальный радиус — примерно 0,7 миллиона километров, так что зонд окажется действительно очень близко: на расстоянии всего 8,5 радиуса Солнца от его поверхности, можно сказать — в нижних слоях короны.

Поясним, солнечная корона продолжается очень далеко. Можно даже считать, что Земля также погружена в неё, да и другие планеты. Но всего несколько миллионов километров от Солнца — это та область, где происходит процесс нагрева короны (все тонкости которого ещё неясны исследователям) и формирование солнечного ветра. Так что для уч ёных — это очень интересный регион солнечной атмосферы.

Миссия Solar Probe является частью программы NASA «Жизнь со звездой» (Living with a Star), призванной собрать как можно больше информации о Солнце и солнечно-земных связях, а также о воздействии Солнца и солнечного ветра на другие планеты, астероиды и кометы (иллюстрация с сайта solarprobe.gsfc.nasa.gov).

На своей рабочей орбите аппарату придётся несладко: интенсивность света, обрушивающегося на зонд, будет в 500 раз выше той, которой подвергаются спутники на околоземной орбите. А ведь послать зонд на Солнце «ночью» (как в известном анекдоте про Брежнева) — не получится.

Чтобы Solar Probe проработал там достаточно долго, конструкторы предусмотрели солнечный щит диаметром 2,74 метра и толщиной более 15 сантиметров. Он будет выполнен на основе вспененного углерода и сможет выдерживать нагрев до 1430 градусов по Цельсию.

Интересно, что щит этот является развитием разработки, применённой на космическом аппарате Messenger, добравшемся до Меркурия в январе нынешнего года и передавшем массу интересных сведений о первой планете.

Только вот температура на внешней поверхности солнечного «зонтика» Messenger в точке наибольшего сближения аппарата с Солнцем достигает «всего» 370 градусов по Цельсию. К тому же на щит Solar Probe будет обрушиваться куда более мощный поток частиц, способных выбивать в его толще настоящие кратеры. Потому создание этого устройства является одной из самых интересных задач в данной миссии.

Кстати, это «укрытие», как уверяют специалисты, имеет родство с плитками теплозащиты шаттлов. Так что инженерам тут не пришлось начинать с нуля.

Схема перелёта зонда Solar Probe к Солнцу. На финальной орбите перигелийное расстояние составит всего 9,5 радиуса Солнца, а афелий будет куда больше — 0,73 астрономические единицы. Наклонение орбиты к эклиптике составит 3,4 градуса (иллюстрация с сайта solarprobe.gsfc.nasa.gov).

За пределы тени от щита зонд сможет выдвигать и периодически прятать обратно солнечные батареи (чтобы удерживать в разумных границах их температуру), а также — различные датчики. Кстати, окончательный список научного оборудования, которое будет установлено на Solar Probe, ещё не сформирован.

Зато инженеры очень «плотно» поработали над общими системами корабля — его энергетикой, связью и, как уже сказано, защитой от солнечного излучения и мощного потока высокоэнергетических частиц.

Солнечных батарей на зонде будет четыре штуки: две побольше и две совсем крошечные. Второй набор будет выдвигаться на минимальном расстоянии от Солнца, он будет не так сильно раскаляться за счёт меньшей площади, и к тому же его оснастят системой охлаждения.

Максимальная мощность, отдаваемая батареями бортовой начинке, достигнет 482 ватт.

Специалисты лаборатории прикладной физики подготовили для NASA детальный доклад (PDF-документ, 38,5 мегабайта), описывающий новейшую версию зонда — Solar Probe+ — и все этапы его полёта.

Вся начинка Solar Probe будет укрыта в тени специального щита, который за время миссии будет порядочно изъеден пылью и плазмой. Внизу: самый свежий из вариантов «разведчика» — Solar Probe+. Его выдвижные солнечные батареи показаны чёрным (большой комплект) и синим (малый комплект) цветом (иллюстрации с сайта solarprobe.gsfc.nasa.gov).

Старт Solar Probe предполагается в мае 2015 года. Если он действительно состоится в срок, то на минимальное расстояние к Солнцу аппарат приблизится в октябре 2021-го. С этого момента он перейдёт на орбиту с периодом обращения в 88 дней.

На этой ближайшей «дорожке» он должен проработать, по меньшей мере, три полных оборота вокруг Солнца, рассчитывают специалисты APL. И если зонд не съедят «солнечные трилобиты», есть шанс, что Solar Probe проживёт ещё дольше. Во всяком случае, инженеры стараются заложить в него солидный запас прочности.

Как мы уже говорили, над данной миссией учёные работали много лет, однако только теперь появился вариант более-менее выполнимый как с точки зрения инженерии, так и в плане общих затрат. Так, может, в настоящее время где-то идёт обсуждение и более впечатляющих проектов, вроде прыжка в Солнце?

Membrana