«Коронас-Фотон» летит греться на Солнце

Российский космический аппарат «Коронас-Фотон» вышел на бестеневую околоземную орбиту. В 14.40 мск будет изменен режим работы телескопов ТЕСИС, установленных на спутнике. Им предстоит реализовать самую длительную за все время работы программу непрерывных наблюдений Солнца, которая продлится почти 20 суток, сообщает лаборатория рентгеновской астрономии Солнца ФИАН им. П. Н. Лебедева.

Если не произойдет никаких сбоев, то телескопы, работая по автономным программам, в течение 20 дней будут фотографировать Солнце через каждые пять минут и выключатся только 23 октября в 14.30 мск. На Землю поступит уникальная серия непрерывных экспериментальных данных, показывающая зарождение активных областей и развитие взрывных процессов в атмосфере Солнца в течение почти полного его оборота вокруг своей оси. Всего в ходе программы ТЕСИС передаст около 15 Гб целевой научной информации, в том числе 23 тыс. новых изображений Солнца.

Возможность непрерывного исследования Солнца появляется благодаря особенностям орбиты вращающегося вокруг Земли «Коронас-Фотона». Орбита спутника расположена почти перпендикулярно к плоскости эклиптики -- плоскости, где происходит орбитальное движение Земли вокруг Солнца. При такой конфигурации возможна ориентация орбиты спутника, при которой вся она оказывается освещена лучами Солнца: аппарат в такие моменты располагается над линией светораздела, отделяющей освещенную часть Земли от ее ночной стороны. Именно здесь, на смене дня и ночи, ближайшие три недели и будет находиться «Коронас-Фотон».

На самом деле космический аппарат перестал заходить в тень Земли еще в ночь с 1 на 2 октября, то есть непрерывно наблюдает Солнце уже более трех дней. Однако находящаяся на нем научная аппаратура все это время продолжала видеть смену дня и ночи. Причина этого в особенностях приборов, которые исследуют не видимое, а рентгеновское излучение Солнца, недоступное с поверхности Земли. В отличие от видимого света, свободно проходящего через атмосферу, рентгеновские лучи полностью поглощаются ей. В результате уже вышедшему из тени Земли аппарату потребовалось еще несколько дней, чтобы подняться до высоты прозрачности атмосферы. При этом если в жестком рентгеновском диапазоне тень для «Коронас-Фотона» исчезла раньше (в этом диапазоне энергий атмосфера становится прозрачной уже на высотах около 50 км), то работающим в крайней ультрафиолетовой области спектра телескопам ТЕСИС потребовалось ждать до 5 октября. Только в середине сегодняшнего дня спутник наконец достигнет высоты 250 км, на которой атмосфера Земли станет прозрачной для съемок короны и переходного слоя Солнца. В этот момент активируется заложенная на борт программа управления, которой предстоит обеспечивать непрерывную работу ТЕСИС в течение последующих 20 дней, пока спутник вновь не уйдет в рентгеновскую тень.

Однако бестеневая орбита станет серьезным испытанием для космического аппарата и научных приборов. Спутнику предстоит в течение почти месяца нагреваться лучами Солнца без возможности остыть в земной тени. Поддержание теплового баланса космического аппарата станет на ближайшее время одной из основных задач для разработчиков спутника. Первые последствия выхода аппарата на бестеневые орбиты уже почувствовал и ТЕСИС. За последние дни температура на ориентированной к Солнцу стороне телескопов выросла с 40°C до 56°C.

«Коронас-Фотон»

«Коронас-Фотон» -- третий аппарат в серии из почти десятка спутников, о совместном финансировании и разработке которых академии наук России и Украины договорились в начале 1990-х годов. Но из всего списка аппаратов, запланированных к запуску, на орбиту вышло лишь три -- «Коронас-И», «Коронас-Ф» и «Коронас-Фотон». «Коронас-И» стартовал в 1994 году и оставался на орбите до 2001 года, но реально большая часть исследовательской аппаратуры перестала работать в течение нескольких первых месяцев. «Коронас-Ф» работал на орбите с лета 2001-го по декабрь 2005 года.

Расчетный срок работы «Коронас-Фотона» -- три года, но миссия может быть продлена. «Коронас-Фотон» изначально разрабатывался для исследований Солнца и солнечной короны с помощью высокоэнергичного излучения -- как фотонов высоких энергий, так и протонов, электронов, нейтронов и ядер гелия.

Из почти 2 т массы спутника более 500 кг -- научное оборудование. Всего на космическом аппарате установлено 11 приборов, разработанных учеными России, Украины, Польши и Индии. Большинство инструментов «Коронас-Фотона» изучают Солнце, но два из них ориентированы в направлении, перпендикулярном направлению к Солнцу. Эти оптические датчики предназначены для наблюдения звездного неба.

«Коронас-Фотон» запущен при помощи ракеты-носителя «Циклон-3» 30 января 2009 года с космодрома в Плесецке в интересах Российской академии наук и должен обеспечить ее информацией для изучения последовательности процессов в солнечной плазме, приводящих к взрывам и высвобождению энергии. Этот процесс сопровождается ускорением частиц с последующим их проявлением в наблюдаемых явлениях на Солнце, в магнитосфере и верхней атмосфере Земли. Спутник должен изучить эволюцию энергетических спектров жесткого электромагнитного излучения в энергетическом диапазоне от 12 кэВ до 2000 мэВ, потоков мягкого рентгеновского и ультрафиолетового излучений Солнца. «Коронас-Фотон» изучает временное поведение жесткого рентгеновского излучения с высоким временным разрешением (до 1 мс), изменение линейной поляризации жесткого рентгеновского излучения в солнечных вспышках и гамма-всплесках. Аппарат также регистрирует нейтроны солнечного происхождения, изучает энергетические спектры и зарядовый состав ядер, ускоренных во время солнечных вспышек.

Также ученых интересует аномальная компонента космических лучей и захваченная магнитным полем Земли радиация. «Коронас-Фотон» наблюдает верхние слои земной атмосферы, измеряя поглощение в них солнечных рентгеновского и ультрафиолетового излучений. Еще одна задача -- съемка Солнца с высоким угловым и временным разрешением в нескольких рентгеновских линиях солнечной плазмы, а также гелиосейсмологические наблюдения Солнца в диапазоне от ближнего ультрафиолета до инфракрасной области.

ТЕСИС

Основным прибором «Коронас-Фотона» стал ТЕСИС, созданный в Физическом институте РАН имени Лебедева. Этот набор телескопов сможет получать изображения Солнца в жестком ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Многослойные зеркала позволяют получать изображения Солнца в нескольких диапазонах длин волн. При этом зеркала сделаны таким образом, что отражают лишь очень узкую спектральную область.

Угловое разрешение инструмента составляет 1,5 угловой секунды, а временное -- до двух секунд. Прибор может в мельчайших подробностях исследовать развитие вспышек в атмосфере и в короне Солнца, следить за перезамыканием линий магнитного поля и токовых слоев в плазме. Одна из главных задач инструмента -- изучение процессов нагрева плазмы в переходном слое плотных фотосферы и хромосферы Солнца к разреженной короне и в самой короне.

Под данные ТЕСИСа отдана половина потока информации, которую аппарат сбрасывает на Землю, -- 0,5 гигабайта в сутки.