«Марсианский ледяной картограф»
Похоже, международное сообщество в ближайшем будущем может «отелиться» новым марсианским проектом. 4 февраля стало известно, что NASA, Итальянское космическое агентство ASI, Канадское космическое агентство CSA и Японское агентство аэрокосмических исследований JAXA подписали совместное заявление о намерении активизации усилий для проработки плана миссии по созданию карты распределения льда на Красной планете International Mars Ice Mapper (I-MIM). На данный момент рассматривается вариант запуска трех орбитальных аппаратов с приборами радиолокационного синтезирования апертуры для сбора информации и одного ретранслятора.
Четыре Агентства договорились создать объединенную группу для оценки «полезности» миссии и решения вопросов партнерского взаимодействия, в частности, распределения ролей каждой из сторон. Если концепт проекта добьется одобрения, то миссия может стартовать после 2026 г.
Концепт миссии: три орбитальных картографа и один ретранслятор
Идея проекта такая. Предлагается не просто просканировать поверхность Марса и определить местоположение воды и залежей льда, но и уточнить глубину его залегания, пространственную протяженность и распространенность на планете приповерхностных ледяных отложений. Эти данные помогут ученым более детально разобраться с вопросами истории эволюции летучих веществ на Марсе. Предполагается, что орбитальный аппарат с радиолокатором дополнительно поможет определить свойства пыли, рыхлых скалистых пород (реголита) и слоев пород, которые могут быть связаны с наличием льда. I-MIM с точки зрения NASA – это и подспорье для будущих американских миссий на Красную планету. Выявленные «Марсианским картографом» точки на карте Марса, изобилующие залежами льда, будут рассмотрены в качестве кандидатов для приземления автоматических аппаратов и даже как потенциальные локации для исследования в рамках первых пилотируемых миссий на Марс. Работа людей на поверхности планеты, как ожидается, на первых этапах не превысит 30 суток. Поэтому поиск водяного льда, бурение марсианского грунта, взятие проб и наконец его анализ и описание могут стать частью научной программы поиска жизни на Марсе. Более поздние и, соответственно, более продолжительные экспедиции благодаря разведданным I-MIM получат карту распределения водяного льда, а также смогут справиться с трудностями при освоении планеты, например, избежать опасностей местного рельефа. Еще лед можно использовать как сырье для систем жизнеобеспечения и в отдаленном будущем для нужд марсианской агрономии. А карта части марсианской гидросферы – мест, где водяной лед покоится неглубоко под поверхностью – поможет решить вспомогательные научные задачи, связанные с марсианской климатологией, геологией и ответить на фундаментальный вопрос, была ли на этой планете микробиологическая жизнь или, может быть, таковая до сих пор там присутствует… Кстати, такой подход исследования и освоения Марса сродни действиям NASA на Луне. В рамках программы Artemis планируется снаряжение пилотируемой экспедиции на южный полюс нашего спутника – в регионы, где лед попался в естественную «западню» благодаря постоянному отсутствию солнечного света. Так как концепт I-MIM сформирован не окончательно, а находится в развитии, могут образоваться возможности для участия в проекте других космических Агентств и частных компаний. И чем больше участников, тем в финансовом плане проще реализовать космическую миссию. Квадровират Агентств заявил, что, если миссии суждено будет сбыться, ее научные результаты будут открыты для международного научного сообщества. Это касается и планетологов, и занимающихся составлением карты Марсы специалистов.
NASA участвует в новой гелиофизической миссии Японии
30 декабря 2020 г. NASA сообщило, что одобряет американское участие в японском проекте Solar-C_EUVST (Extreme Ultraviolet High-Throughput Spectroscopic Telescope) – небольшой обсерватории наблюдения Солнца в ультрафиолетовом спектре, планируемой к запуску на ракете Epsilon S в 2026 г. (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/76716.html).
Проект орбитального телескопа, который «встанет на якорь» на солнечно-синхронной полярной орбите, был японцами одобрен в июне 2020 г. Задача Solar-C_EUVST – всеобъемлющие спектроскопические УФ-наблюдения солнечной атмосферы с невиданным прежде высочайшим уровнем детализации. Ученые надеяться понять, каким образом разные процессы в атмосфере звезды приводят к нагреву солнечной короны и высвобождению энергии в окружающее пространство. Ведь «исторгаемый» материал звезды (солнечный ветер и т.п.) напрямую влияет на радиационную обстановку во всей нашей звездной системе.
Вклад NASA
Американское агентство поставит японской стороне прибор для регистрации УФ-излучения и соответствующую электронику, компоненты для спектрографа, вспомогательный телескоп-гид позиционирования по звездам для точных астронаблюдений (гидирование), а также программное обеспечение и систему построения изображений в целях обеспечения соответствующих условий для спектрографических измерений. NASA потратит на свое участие 55 млн долл, а головной организацией, ответственной за американскую часть миссии, названа Морская научно-исследовательская лаборатория США (г. Вашингтон).
Помимо США в проекте примет участие ЕКА. Ожидаемый срок работы телескопа – 2 года. Дата запуска (середина 2020-х гг.) «подогнана» специально под период максимума текущего 25-го цикла солнечной активности, который начался в декабре 2019 г. и завершится к 2030 г.
Изучение магнитного поля Солнца
Международная научная группа при ведущей роли сотрудников Национальной астрономической обсерватории Японии NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan; Токио) и Канарского института астрофизики IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias; Канарские острова, Испания) первой в мире преуспела в изучении структуры магнитного поля атмосферы Солнца, простирающегося от поверхности светила до верхних областей хромосферы. Результаты исследования, предлагающего новый взгляд на солнечную физику и магнитное поле хромосферы, напечатаны в американском журнале Science Advances 19 февраля 2021 г.
Изображение магнитного потока, тянущегося от поверхности Солнца до верхних границ хромосферы. Разбивка по высоте: нижний уровень (зеленый кружок) – поверхность звезды; далее следуют нижний, средний и верхний слои хромосферы.
В упрощенном виде атмосфера Солнца простирается от его поверхности (температура около 6000 К) и последовательно включает хромосферу (10000 К) и самую далекую от звезды часть – солнечную корону (1 млн К). Не понятно то, почему более дальние слои атмосферы – самые жаркие. Так возник вопрос «нагрева хромосферы и солнечной короны».
О магнитном полем Солнца, которое запускает движение атмосферы, что является необходимым условием для нагрева, и которое занимается транспортировкой энергии, до последнего времени почти ничего не знали. В последние годы появились теоретические работы, в которых считалось, что раскрыть данный секрет могут наблюдения поляризации света в ультрафиолетовом диапазоне. Однако разработка прибора для таких наблюдений потребовала много времени.
Японско-американо-французско-испанская разработка CLASP (Chromospheric Lyman-Alpha Spectro-Polarimeter) в первый раз установили на высотную ракету NASA, которую запустили в 2015 г. Затем высотная ракета с усовершенствованным прибором CLASP2 (Chromospheric LAyer Spector-Polarimeter) на борту стартовала в апреле 2019 г. с ракетного испытательного полигона White Sands Missile Range (штат Нью-Мексико). После выполнения задания CLASP2 приземлилась на парашютах и в настоящее время находится на хранении в Центре космических полетов имени Джорджа Маршалла (штат Алабама).
Для научной работы использовались результаты наблюдений CLASP2 и околоземного японского спутника «Хинодэ» (SOLAR-B). Аппаратура CLASP2 отработала в течение 2.5 минут, и был получен ультрафиолетовый спектр поляризации света на длине волны 280 нм в хромосфере Солнца. Одновременно с этим «Хинодэ» провел детальные наблюдения магнитного поля на поверхности звезды.
Так ученые смогли впервые увидеть линии магнитного потока, разбросанные по поверхности светила, которые затем начали стремительно расширяться в хромосфере (см. рисунок). Раньше этот процесс можно было лишь вообразить.
Изучение магнитного поля хромосферы Солнца будет продолжаться благодаря готовящемуся к запуску в 2022 г. японскому аэростату SUNRISE-3, понемногу начинающему свою работу гавайскому Солнечному телескопу имени Дэниеля Кена Иноуэ (Daniel K. Inouye Solar Telescope) и другим проектам.
Евгений Рыжков
Источники
https://www.isas.jaxa.jp/topics/002581.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Exploration_Ice_Mapper
https://www.isas.jaxa.jp/topics/002581.html
https://www.nasa.gov/press-release/nasa-approves-heliophysics-missions-to-explore-sun-earth-s-aurora
https://solar-c.nao.ac.jp/instruments.html
