Далеко за межами геліопаузи. Значення місії міжзоряного зонда

Космічні зонди зазвичай вивчають глобуси та малі тіла нашої планетарної системи. Однак ніщо не заважає їм рухатися далі та ставати міжзоряними зондами. У своїй надзвичайній подорожі вони надавали б неоціненну інформацію про зовнішні області Сонячної системи.

Площа космічного простору, занурена в сонячну корону, що розширюється, пронизана сонячним магнітним полем, називається геліосферою. Усередині нього, звичайно, знаходиться Сонце, а сонячна корона, що розширюється, — це потік заряджених частинок, що постійно викидаються з його поверхні, т.зв. сонячний вітер. Геліосфера вирізає "яму" в міжзоряній речовині, що її оточує. Там, де тиск сонячного вітру дорівнює тиску міжзоряної речовини, межа обох центрів називається геліопаузою.

Форма геліопаузи (і всієї геліосфери) залежить від багатьох факторів, але в першу чергу від швидкості міжзоряної речовини, що надходить на Сонце, та міжзоряного магнітного поля (його інтенсивність та напрямок залишаються загадкою). Завдяки авторському дослідженню, проведеному чверть століття тому в дослідницькому центрі НАСА Еймса і продовженому в ПАН CBK, ми вже знаємо, серед інших що геліосфера не симетрична.

Найкращим способом пізнати межу геліосфери буде надсилання космічного зонда назовні. Поки що це відбулося дещо «до речі», як у випадку знаменитих місій Voyager, спочатку призначених для вивчення планет-гігантів. Кораблям Вояджеру була надана швидкість, яка дозволила їм не лише досягти орбіти Урана чи Нептуна, але назавжди вирватися з нашої планетарної системи. Тому 1 січня 1990 року NASA офіційно перетворила місію Voyager на міжзоряну місію.

"Міжзоряний" Вояджер був встановлений для вивчення крайніх областей геліосфери та вимірювання фізичних властивостей далекого космосу. Місія зондування все ще триває і досягла історичних досягнень — 25 серпня 2012 року "Вояджер-1" був першим техногенним об'єктом, який пролетів через геліопаузу та увійшов у міжзоряний простір. На той час від Сонця було приблизно 122 астрономічні одиниці (122 ау). Вояджер-2 повторив цей подвиг 5 листопада 2018 року, будучи 119 ом від Сонця.

зображення
Ілюстрація: Університет Джона Хопкінса — лабораторія прикладної фізики [jhuapl.edu]

 

Обидва зонди все ще передають дані, але передбачається, що джерела живлення буде достатнім, щоб зонди функціонували та підключалися до Землі приблизно до 2025 року. Це обмеження відновило уявлення про час створення американського космічного агентства NASA — люди повинні побудувати та запустити зонд, основною метою якого буде вивчення міжзоряного простору. Хоча обов'язкові рішення ще не прийняті, інтенсивна концептуальна робота ведеться, розробляється наукова програма можливої ​​місії.

Що ми очікуємо від місії Міжзоряного зонда? Першим важливим питанням для зонда може бути пил. З одного боку, вчених цікавлять частинки речовини, що утворилися відносно близько до Землі, оскільки в поясі астероїдів, тобто між орбітами Марса та Юпітера (2 au — 5 au). З іншого боку, дослідники хотіли б знати розподіл пилу у найвіддаленіших районах Сонячної системи — через пояс Койпера (30 au — 50 au) до Хмари Оорта (вище 1000 au). Ця інформація дозволила б створити першу тривимірну карту сонячного диска Сонця, важливу для розуміння еволюції нашої планетарної системи.

Після проходження найдальшіх планет міжзоряний зонд пройшов би пояс Койпера з його карликовими планетами (Плутон, Макемаке, Хаумея) та транснептунними об'єктами (2007 OR10, Orcus, Quaoar). Наскільки захоплюючі ці світи можуть показати місії "New Horizons", досліджуючи ландшафти Плутона. Фотографії з зонда показали величезну складність та різноманітність поверхневих структур (безліч кратерів різного віку), хімічний склад поверхні земної кулі та властивості слабкої атмосфери Плутона.

Навколишнє середовище транснептунних об’єктів, ймовірно, буде однаково інтригуючим. Попередні спостереження Кваоара (кружляє Сонце на відстані 41 au — 44 au) свідчать про те, що він може періодично мати атмосферу метану, а кристалічний лід, знайдений на поверхні об'єкта, говорить про те, що в недавньому минулому Кваоар мав (все ще виявляє?) Кріовулканічну активність. На краях Сонячної системи може бути ще багато подібних об’єктів.

зображення
Ілюстрація: Університет Джона Хопкінса — лабораторія прикладної фізики [interstellarprobe.jhuapl.edu]

 

Після геліопаузи міжзоряний зонд вивчить міжзоряний центр, надаючи безцінний вид на астросферу ззовні. Це дозволить застосувати наше розуміння геліосфери до інших астросфер, що дозволить нам краще пізнати можливості розвитку життя в планетарних системах навколо їхніх зірок. І ось тут з'являється ще один, несподіваний дослідницький аспект місії — на який цільовий об'єкт повинен націлювати зонд?

Оскільки космічний корабель розпочався з зондів Voyager, астрономи виявили тисячі нових планет навколо інших зірок. Космічний телескоп Кеплера НАСА зробив величезний внесок у це поле, завдяки якому було виявлено багато землеподібних сонячних планет, що обертаються навколо Сонця, як зірки. Збіг хотів, щоб один із таких земних глобусів обертався навколо зірки, найближчої до Сонця — навколо Проксіми Кентаврі, що знаходився лише в 4 світлових роках від Землі (тобто 63241 о).

Розкриваючи позасонячні планети, ми неминуче стикаємося з питанням, як людство пробереться через величезний простір між нашою зіркою та іншими потенційно мешкаючими планетарними системами. Відправлення міжзоряного зонда на маленьку земну кулю, що обертається навколо орбіти Проксима Центавра, буде першим кроком нашої цивілізації для вирішення проблеми космічних подорожей.

д-р хаб. Романа Раткевич, проф. Інститут — Команда з фізики та астрофізики сонячної системи

Центр космічних досліджень Польської академії наук