Ловцы звездного ветра

О подобном эксперименте ученые мечтали давно. Как пояснил «Новым Известиям» заведующий лабораторией Института космических исследований РАН, доктор физико-математических наук Юрий Ермолаев: «До сих пор солнечный ветер исследовался двумя способами. Первый эксперимент был проведен на Apollo-11, когда образцы были облучены плазмой солнечного ветра на поверхности Луны, а после возвращения на Землю исследованы в лабораториях. Сходные измерения проводились и в Советском Союзе тридцать лет тому назад. В последующие годы плазму солнечного ветра анализировали прямо на орбите с помощью детекторов, использующих электромагнитные поля. Однако и тот и другой способ давали существенные погрешности. Уникальность Genesis в том и состоит, что он позволяет провести прямые измерения. Фактически аппарат использует идею тридцатилетней давности, воплощенную в жизнь на более высоком научно-техническом уровне». Научный руководитель проекта Дон Барнетт считает: «Это позволит лучше узнать, из чего состоит Солнце, какие процессы протекают в нем в настоящее время, как образовывалась и эволюционировала Солнечная система».

Задачи действительно масштабные. Тем удивительнее, что на их решение затрачена смехотворная сумма в 259 млн. долларов, именно столько стоит космический аппарат и установленный на нем прибор. «Подобная дешевизна объясняется тем, что Genesis начали разрабатывать в начале 90-х. Сразу после окончания «холодной войны», когда отпала необходимость в установлении приоритета в космосе, бюджет NASA был урезан в несколько раз. Чтобы сохранить научные программы, Американское космическое агентство стало ориентироваться на «дешевые спутники», на которых устанавливался минимум приборов, в процессе полета они практически не выходили на связь, не передавали данные на Землю», – поясняет Юрий Ермолаев. Одним из таких спутников и является Genesis.

Как явствует из его технического описания, масса Genesis составляет 636 кг. На его борту размещено четыре прибора: ионный монитор для регистрации скорости, плотности, температуры и приблизительного состава ионов солнечного ветра; электронный монитор для проведения аналогичных измерений над входящими в его состав электронами; ионный концентратор для разделения и сбора в специальные коллекторы таких элементов солнечного ветра, как кислород и азот; а также особый коллектор, предназначенный для захвата частиц солнечной плазмы. Последний вызывает наибольший интерес у широкой публики. Фактически эта ловушка для солнечного ветра состоит из нескольких сеток размером с велосипедное колесо, сделанных из таких чистых материалов, как алмазы, золото, кремний и сапфиры. Учитывая, что солнечная плазма, из которой, собственно, и состоит солнечный ветер, сильно разрежена, для сбора 10–20 микрограммов частиц потребовалось около двух лет.

8 августа 2001 года Genesis стартовал с космодрома на мысе Канаверал. Пройдя путь в 930 000 миль (14 880 000 километров), 16 ноября 2001 года он достиг точки Лагранжа, в которой уравновешивается притяжение Земли и Солнца. 30 ноября 2001 года аппарат развернул ловушки и приступил к сбору частиц солнечного ветра.

Экспедиция проходила без приключений. Исключение составила сильнейшая солнечная буря апреля 2002 года. Поток высокоэнергетичных протонов обрушился на корабль, ослепив звездные датчики, позволяющие ему ориентироваться в пространстве, однако управляющая программа справилась с ситуацией. Миссия Genesis продолжалась вплоть до лета 2004 года, когда аппарат свернул свои ловушки и отправился домой.

8 сентября он должен войти в атмосферу Земли. Сам аппарат упадет в Тихий океан, герметическая же капсула с собранным веществом приземлится на испытательном полигоне военно-воздушных сил США в Юте. «Капсула снабжена парашютом, который позволит ей после отделения от космического аппарата затормозить в атмосфере. Затем раскроется еще один парашют, уже наподобие крыла, так что капсула превратится в параплан. В этот момент появится вертолет, который аккуратно подхватит ее прямо в воздухе», – пояснила на пресс-конференции в NASA одна из участниц проекта Нора Мэйнлэнд.

Столь странный сценарий приземления обусловлен тем, что американские специалисты опасаются, что «при ударе о жесткую поверхность где-нибудь в горах произойдет разгерметизация и собранные с таким трудом образцы будут утеряны».

Чтобы этого избежать, NASA пошло на беспрецедентный шаг – пригласило для «охоты на капсулу» вертолетчиков-каскадеров, которые ставят дорогие трюки для голливудских блокбастеров. В течение нескольких дней они тренировались на полигоне в Юте, стараясь подцепить специальным крюком, приделанным к вертолету, муляж капсулы размером с автомобильное колесо. Репетиция прошла успешно – из десяти попыток не провалилась ни одна, к вящему удовольствию собравшейся публики.

На момент подписания номера мы не имели информации о том, как закончилась операция. Впрочем, по мнению российских ученых, беспокойство специалистов NASA по поводу судьбы контейнера с солнечной плазмой сильно преувеличено. «Капсула наверняка снабжена мощной системой защиты, которая позволит ей уцелеть при приземлении в любом районе. Шоу же с поимкой ее воздухе затеяно в целях рекламы, как и многое из того, что делает NASA», – считает Юрий Ермолаев.

ЗА ЧЕМ ОХОТИЛСЯ GENESIS

Солнечный ветер – постоянное радиальное истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. Он образован потоком энергии, поступающим в корону из более глубоких слоев Солнца. Этот поток уносит избыточную энергию, которая образуется в короне Солнца, вследствие ее относительно небольшой массы и слишком высокой температуры – 1,5–2 миллиона градусов Цельсия. В самом начале частицы солнечного ветра имеют радиальную скорость несколько сотен метров в секунду. По мере отдаления от Солнца скорость протонов плазмы возрастает, у орбиты Земли она составляет примерно 300–750 километров в секунду.