В 2012 и 2018 годах два зонда «Вояджер-1» и «Вояджер-2» стали первыми космическими аппаратами с Земли, которые покинули «солнечную оболочку» нашей Солнечной системы, так называемую гелиосферу, и вошли в межзвездное пространство. Поскольку оба аппарата предоставляют только ограниченные данные, NASA и его партнеры — космические организации других стран — в настоящее время планируют новый межзвездный зонд. Главная цель этого проекта — впервые увидеть нашу Солнечную систему со стороны.
Символическое изображение к запланированной миссии «Межзвездный зонд», который должен исследовать нашу Солнечную систему, так сказать, снаружи. © Johns Hopkins APL
Как сообщает Европейский геонаучный союз (EGU) в пресс-релизе, зонды «Вояджер» уже пролетели 120-кратное расстояние между Землей и Солнцем (расстояние между Землей и Солнцем равно 1 астрономичской единице = AE), чтобы достигнуть границы гелиосферы. Но открытых вопросов при этом меньше не стало.
Гелиосфера окружает нашу Солнечную систему, как пузырь, на который воздействует солнечный ветер. «Вояджеры» обнаружили край этого пузыря, но оставили без ответа многие вопросы о том, как наше Солнце взаимодействует с ближней межзвездной средой. «Инструменты зондов-близнецов предоставляют лишь ограниченные данные и оставляют серьезные пробелы в нашем понимании этого региона».
И теперь NASA и его партнеры планируют, что следующий межзвездный космический аппарат в рамках проекта «Межзвездный зонд», который пока еще не получил своего имени, должен проникнуть в межзвездное пространство гораздо глубже: с расстояния 1000 астрономических единиц (а.е.) от Солнца ученые надеются узнать значительно больше о том, как формировалась и развивалась наша внутренняя гелиосфера.
«Зонд предназначен для проникновения в неизведанное локальное межзвездное пространство, в которое человечество никогда раньше не входило», — говорит Елена Проворникова, гелиофизик и научный сотрудник Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса (APL) в Мэриленде. «Впервые мы получим возможность сделать снимки нашей огромной гелиосферы снаружи, чтобы увидеть, как на самом деле выглядит наш дом». Проворникова и ее коллеги обсудят возможности гелиофизики для миссии на нынешней Генеральной ассамблее EGU 2021.
Команда под эгидой APL, в которой задействовано около 500 ученых, инженеров и энтузиастов со всего мира, разработала, какие типы исследований должна планировать и включать эта грандиозная миссия. «Появляются действительно выдающиеся научные возможности, которые охватывают гелиофизику, планетарные исследования и астрофизику», — говорит Проворникова.
Вот некоторые вопросы и загадки, которые команда хотела бы решить с помощью миссии: как солнечная плазма взаимодействует с межзвездным газом, создавая нашу гелиосферу; что лежит за пределами нашей гелиосферы; и как на самом деле выглядит наша гелиосфера.
Графическое изображение нашей Солнечной системы и межзвездного пространства до нашей соседней системы Альфа Центавра© Johns Hopkins APL
Миссия планирует сделать «снимки» нашей гелиосферы с энергетически нейтральными атомами и, возможно, даже «наблюдать внегалактический фоновый свет с самых первых дней формирования нашей галактики» — то, что невозможно увидеть с Земли. Исследователи также надеются узнать больше о том, как наше Солнце взаимодействует с локальной галактикой, что может дать ключ к разгадке того, как другие звезды в галактике взаимодействуют со своими межзвездными окрестностями.
Гелиосфера также важна и представляет научный интерес потому, что она защищает нашу Солнечную систему от галактических космических лучей высокой энергии. «В нашей галактике Солнце движется сквозь разные регионы межзвездного пространства», — объясняет Проворникова. «В настоящее время Солнце находится в так называемом местном межзвездном облаке. Но недавние исследования показывают, что Солнце может переместиться к краю облака, а затем войти в следующую область межзвездного пространства, о которой мы еще ничего не знаем. Такое изменение может привести к тому, что наша гелиосфера станет больше или меньше, или к изменению количества галактических космических лучей, попадающих на Землю и увеличивающих уровень фонового излучения на Земле».
2021 год станет последним годом четырехлетнего «прагматического концептуального исследования», в ходе которого команда изучала, какие научные выводы могут быть достигнуты с помощью этой миссии. В конце года команда представит в NASA отчет, в котором будут перечислены потенциальные научно-практические параметры, такие как полезная нагрузка приборов, космические аппараты и траектории полета миссии.
Миссия могла бы начаться в начале 2030-х годов. После этого аппарату потребуется около 15 лет, чтобы достичь предела гелиосферы. Для сравнения, зондам «Вояджер» на это потребовалось 35 лет.
