Миссия Proba-3 Европейского космического агентства (ESA) впервые в истории создала искусственное солнечное затмение в космосе, что позволило получить высококачественные изображения солнечной короны. Благодаря точности поддержания взаимного расположения, два спутника смогли воспроизвести полное затмение, обеспечив детальное изучение внешних слоёв солнечной атмосферы.
Достижение этого результата стало возможным благодаря использованию современной автономной навигационной технологии, реализованной на двух аппаратах: «Оккультера», с его 1,4-метровым диском, закрывающим Солнце, и «Коронографа», оснащенного научным прибором ASPIICS.
Эксперимент позволил создать искусственную тень диаметром около 8 см на оптической апертуре «Коронографа», что обеспечило возможность наблюдения солнечной короны без влияния прямого солнечного света. Эта область, которая обычно видна лишь во время естественных затмений, играет важную роль в исследовании таких явлений, как солнечный ветер и корональные выбросы массы (КВМ), оказывающих влияние на космическую погоду и способных оказывать серьёзное воздействие на Землю. Благодаря Proba-3 теперь доступно длительное и повторяемое наблюдение короны, что является существенным улучшением по сравнению с ограниченной продолжительностью естественных затмений.
Изображения были получены в ходе тестового этапа и в настоящее время находятся в обработке в научном центре ASPIICS, который базируется в Королевской обсерватории Бельгии.
Наблюдение за Солнцем с миллиметровой точностью
Успех миссии Proba-3 зависит от возможности двух спутников сохранять фиксированное расстояние в 150 метров с точностью до миллиметра, причем без внешнего управления с Земли. Такая точность стала возможна благодаря интегрированной системе, включающей датчики, GPS, оптические камеры и алгоритмы управления, разработанные в рамках программы ESA General Support Technology Programme.
Благодаря синхронному расположению диска-затенителя (Occulter) и коронографа во время полёта, прибор ASPIICS способен создавать изображения солнечной короны высокого качества, эффективно подавляя нежелательный свет.
ASPIICS, разработанный консорциумом под руководством Центра космических исследований Льежа, является одной из наиболее прогрессивных технологий, применяемых для наблюдения за Солнцем. Изображения короны формируются из трех экспозиций с различной выдержкой, что обеспечивает охват всего спектра яркости наблюдаемого явления. Благодаря этому методу удается выявлять очень слабые и детализированные структуры короны, которые ранее были недоступны для наблюдения с использованием стандартных коронографов.
Помимо ASPIICS, на борту Proba-3 также размещены два дополнительных научных инструмента:
- DARA представляет собой цифровой радиометр, предназначенный для измерения общего солнечного излучения.
- 3DEES представляет собой трехмерный спектрометр, предназначенный для регистрации энергичных электронов в радиационных поясах Земли.
Объединив эти инструменты, мы сможем расширить понимание солнечной активности и ее воздействия на Землю.
Что будет делать Proba-3
Научная ценность миссии Proba-3 выходит за рамки непосредственных наблюдений. Изображения, полученные в ходе миссии, применяются в современных вычислительных моделях, которые имитируют поведение солнечной короны. В качестве примера можно привести программное обеспечение COCONUT, разработанное Лёвенским университетом и интегрированное в Виртуальный центр моделирования космической погоды ESA. Совместное использование этих моделей и данных наблюдений способствует повышению точности прогнозирования космической погоды, что необходимо для обеспечения безопасности наземной инфраструктуры.
Корональные выбросы массы и солнечный ветер способны оказывать существенное воздействие на электроэнергетические системы, спутниковые навигационные системы и радиосвязь. Proba-3 теперь обеспечивает регулярные и продолжительные возможности для наблюдений, благодаря повторяющимся искусственным затмениям на каждом обороте (примерно каждые 19,6 часов), которые могут длиться до шести часов за сеанс. Это существенно превышает длительность и частоту естественных затмений, которые происходят в среднем один-два раза в год и длятся всего несколько минут.
Проект также представляет собой значительный технологический прогресс в сфере управления группой спутников, работающих в формации, что позволит в перспективе достичь их полной независимости и исключить необходимость постоянного контроля со стороны Земли. После запуска Proba-3 будет обеспечено проведение регулярных наблюдений солнечной короны в заданных условиях, что предоставит важные данные для изучения физических процессов, определяющих взаимодействие Солнца и нашей планеты.