Ракеты НАСА пролетят сквозь северное сияние: зачем это нужно
Две миссии НАСА отправляются в небо Аляски в надежде выяснить, почему одни полярные сияния мерцают, другие пульсируют, а третьи испещрены черными дырами. Понимание этих особенностей является частью цели НАСА по изучению космической среды вокруг нашей планеты, которая может негативно влиять как на космические аппараты, так и на астронавтов.
Стартовое окно для миссий, которые будут запущены с исследовательского полигона Покер Флэт в Фэрбенксе, Аляска, открылось 21 января 2025 года.
«Наблюдение за северным сиянием (aurora borealis) может стать волнующим событием. Когда ночное небо заполняют разноцветные всполохи и ленты, становится очевидной постоянная связь Земли с космосом. Это может оказывать успокаивающий эффект. И все же это вызывающее безмятежность мерцание сопровождается бесчисленными крошечными столкновениями, каскадами мелких аварий, которые совершают заблудившиеся в пространстве электроны. После них газы светятся, как тлеющие угли. Для тех, кто менее романтичен, наблюдение за полярным сиянием можно стать первоклассным познавательным развлечением». — метафорически рассуждают Марилия Самара и Роберт Мичелл, космические физики из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. Их давно профессионально интересует суть северного сияния. Но еще больше они хотят понять, что же заставляет электроны отклоняться от курса?
Как заправские детективы, Самара и Мичелл скрупулезно ищут улики на месте «аварии» и выясняют ее причину. Будучи руководителями двух предстоящих запусков ракет, они планируют пролет аппаратов через активные зоны полярного сияния. Возможно, так удастся выяснить, какая сила заставляет электроны двигаться по неверному пути.
Миссия предполагает запуск двух ракет, оснащенных одинаковым набором аппаратуры. Каждая ракета будет нацелена на определенный подтип полярных сияний: одна — на так называемые быстро пульсирующие полярные сияния, которые вспыхивают и гаснут несколько раз в секунду, а другая — на мерцающие полярные сияния, которые мигают чаще — до 15 раз в секунду.
«Это похоже на мерцание старого телевизора», — поясняет Мичелл.
Ученый подозревает, что быстро пульсирующие и мерцающие полярные сияния вызваны различными процессами ускорения электронов. Чтобы выяснить это, его команда запустит по одной ракете в каждый тип полярного сияния, измеряя энергию, количество и относительное время прилета образующих их электронов. Он надеется, что эти измерения помогут выявить, какие процессы ускорения происходят в данный момент, и определить, где именно в околоземном пространстве они происходят.
Видеозапись пульсирующего полярного сияния, снятая камерами с узким полем зрения над Аляской в феврале 2014 года. Пульсирующие полярные сияния вспыхивают и гаснут несколько раз в секунду.
Вторая ракетная миссия, возглавляемая Самарой, будет изучать так называемые «черные полярные сияния», когда кажется, что свет от полярного сияния отсутствует совсем или на фоне сияния есть темные пятна. Исследования, проведенные за последние 25 лет с использованием спутников Европейского космического агентства и NASA, показали, что эти темные пятна могут образовываться там, где поступающий в ионосферу поток электронов меняет направление и улетает обратно в космос. Конечно, не каждое пятно в полярном сиянии подходит под это описание. Нужно обнаружить возвращающиеся в космос электроны, чтобы понять, что это действительно так.
Команда Самары запустит свою ракету над черным полярным сиянием и прилегающими регионами, исследуя скопления электронов по мере их прохождения, чтобы понять, как и почему происходит кардинальное изменение направления потока.
Самое трудное впереди
Даже на Аляске, где полярные сияния можно наблюдать почти каждую зимнюю ночь, пролететь сквозь них на ракете — непростая задача. Над земными ветрами полярные сияния движутся по своим собственным законам. Чтобы узнать время запуска, обе команды будут отслеживать полярные сияния с помощью наземных камер на месте запуска и в обсерватории дальнего радиуса действия в Венеции, штат Аляска, примерно в 130 милях к северо-востоку вдоль траектории полета ракет.
«Мы будем наблюдать за перемещением этих структур с помощью камеры, снимающей все небо, стараясь точно рассчитать время», — поясняет Мичелл.
Поскольку на набор высоты у ракеты уходит около пяти минут, команды должны направлять их не туда, где находятся полярные сияния, а туда, где, по их мнению, они будут находиться через указанное время. Из многих инструментов, имеющихся в их распоряжении, опыт — самое важное.
«Мы делаем все, что в наших силах, но нам нужно определенное сочетание интуиции и решительности», — уверена Самара.
Северные сияния сегодня — одна из животрепещущих тем, поскольку нбесную иллюминацию люди наблюдают далеко от полярнызх широт. Последние публикации говорят, что Аврора Бореалис хранит еще много секретов.
