Коронограф CODEX показан во время оптического выравнивания и сборки. Изображение предоставлено: Команда CODEX/НАСА
Корональный диагностический эксперимент НАСА (CODEX) готов к запуску на Международную космическую станцию, чтобы раскрыть новые подробности о солнечном ветре, включая его происхождение и эволюцию.
CODEX будет запущен на борту 31-й коммерческой миссии SpaceX по пополнению запасов в ноябре 2024 года и будет роботизировано установлен снаружи космической станции. Являясь солнечным коронографом, CODEX блокирует яркий свет от поверхности Солнца, чтобы лучше видеть детали внешней атмосферы Солнца, короны.
«Прибор CODEX — это солнечный коронограф нового поколения», — сказал Джеффри Ньюмарк, главный исследователь этого инструмента и ученый из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «У него двойная цель – это одновременно демонстрация технологий и проведение научных исследований».
Этот коронограф отличается от предыдущих коронографов, которые использовало НАСА, поскольку он имеет специальные фильтры, которые могут предоставить подробную информацию о температуре и скорости солнечного ветра. Обычно солнечный коронограф фиксирует изображения плотности плазмы, утекающей от Солнца. Объединив температуру и скорость солнечного ветра с традиционными измерениями плотности, CODEX может дать ученым более полную картину самого ветра.
«Это не просто снимок во времени», — сказала Николин Виалл, со-исследователь CODEX и гелиофизик НАСА имени Годдарда. «Вы сможете наблюдать за развитием структур солнечного ветра, от их выхода из солнечной короны до их истечения и превращения в солнечный ветер».
Инструмент CODEX предоставит ученым больше информации, чтобы понять, что нагревает солнечный ветер примерно до 1,8 миллиона градусов по Фаренгейту — примерно в 175 раз горячее, чем поверхность Солнца — и заставляет его течь от Солнца со скоростью почти миллион миль в час.
Члены команды CODEX позируют с инструментом в чистом помещении во время первоначальной интеграции коронографа в систему наведения. Изображение предоставлено: Команда CODEX/НАСА
Это введение является лишь последним шагом в долгой истории инструмента. В начале 2000-х и в августе 2017 года ученые НАСА проводили наземные эксперименты, аналогичные CODEX, во время полных солнечных затмений. Коронограф имитирует то, что происходит во время полного солнечного затмения. Таким образом, это естественное явление предоставило хорошую возможность протестировать инструменты, измеряющие температуру и скорость солнечного ветра.
В 2019 году ученые НАСА запустили эксперимент по исследованию температуры и скорости электронов в короне на воздушном шаре (BITSE). Воздушный шар размером с футбольное поле пронес прототип CODEX на высоту 22 мили над поверхностью Земли, где атмосфера намного тоньше, а небо темнее, чем с земли, что позволило улучшить наблюдения. Однако эта область земной атмосферы все же ярче самого космоса.
«Мы увидели достаточно от BITSE, чтобы увидеть, что метод работает, но недостаточно для достижения долгосрочных научных целей», — сказал Ньюмарк.
Установив CODEX на космической станции, ученые теперь могут наблюдать солнечную корону, не борясь с яркостью земной атмосферы. Это также подходящее время для запуска инструмента, поскольку Солнце достигло фазы солнечного максимума, периода высокой активности в течение своего 11-летнего цикла.
«Типы солнечного ветра, которые мы получаем во время солнечного максимума, отличаются от некоторых типов ветра, которые мы получаем во время солнечного минимума», — сказал Виалл. «В этот период существуют разные корональные структуры, которые приводят к разным типам солнечного ветра».
Этот коронограф будет изучать два типа солнечного ветра. В одном случае солнечный ветер движется прямо от нашей звезды, втягивая магнитное поле Солнца в гелиосферу — пузырь, окружающий нашу Солнечную систему. Другой тип солнечного ветра возникает из-за силовых линий магнитного поля, которые сначала замкнуты, как петля, но затем размыкаются.
На этой анимации можно увидеть прибор CODEX, установленный снаружи Международной космической станции. Изображение предоставлено: Команда CODEX/НАСА
Эти замкнутые силовые линии содержат горячую плотную плазму. Когда петли размыкаются, эта горячая плазма выбрасывается в солнечный ветер. Хотя эти «сгустки» плазмы присутствуют на протяжении всего солнечного цикла, ученые полагают, что их положение меняется во время солнечного максимума из-за сложности магнитного поля короны. Прибор CODEX предназначен для того, чтобы впервые определить, насколько горячие эти капли.
Коронограф также будет основан на исследованиях текущих космических миссий, таких как совместная миссия ЕКА (Европейское космическое агентство) и НАСА на солнечном орбитальном аппарате, на которой также установлен коронограф, и солнечный зонд НАСА Паркер. Например, CODEX будет изучать солнечный ветер гораздо ближе к поверхности Солнца, а Parker Solar Probe — немного дальше. Запускаемая в 2025 году миссия НАСА «Поляриметр для объединения короны и гелиосферы» (PUNCH) будет проводить трехмерные наблюдения солнечной короны, чтобы выяснить, как ее масса и энергия преобразуются в солнечный ветер.
Сравнивая эти результаты, ученые смогут лучше понять, как формируется солнечный ветер и как он меняется по мере удаления от Солнца. Это исследование расширяет наше понимание космической погоды, условий в космосе, которые могут взаимодействовать с Землей и космическими кораблями.
«Точно так же, как вы понимаете ураганы, вы также хотите понять атмосферу, через которую распространяется шторм», — сказал Ньюмарк. «Наблюдения CODEX будут способствовать нашему пониманию региона, в котором движется космическая погода, и помогут улучшить прогнозы».
Инструмент CODEX является результатом сотрудничества Центра космических полетов имени Годдарда НАСА и Корейского института астрономии и космических наук при дополнительном вкладе Итальянского национального института астрофизики.
Информация от: Центром космических полетов имени Годдарда НАСА.
