Parker Solar Probe

Solar Probe Plus (інші назви — Solar Probe; Solar Probe Plus; Solar Probe+) — місія НАСА з вивчення зовнішньої корони Сонця. Передбачається, що максимальне наближення апарату до сонячної «поверхні» (фотосфери) становитиме 8,86 радіуса Сонця (6,2 млн км).

Parker Solar Probe
«Parker Solar Probe» в уяві художника
Основні параметри
Повна назва	Parker Solar Probe
Організація	США НАСА
Виготівник	Applied Physics Laboratory
Тип апарата	орбітальний апарат, дослідження Сонця
Проліт	Венера
Дата запуску	12 серпня 2018
Ракета-носій	Delta IV Heavy
Космодром	США мис Канаверал
Тривалість польоту	в польоті 5 років, 2 місяці, 11 днів
Технічні параметри
Маса	685 кг (130 кг — паливо)
Розміри	1,0 × 3,0 × 2.3 м
Потужність	343 Вт
Джерела живлення	сонячні панелі
Час активного існування	6 років, 321 день
Орбітальні дані
Тип орбіти	геліоцентрична
Вебсторінка
Вебсторінка	Parker Solar Probe

5 листопада 2018 року зонд Parker Solar Probe пролетів на відстані 24 мільйони кілометрів від світила, рухаючись зі швидкістю 343 112 кілометрів на годину. Зонд зібрав наукові дані і встановив рекорди серед штучних об'єктів: зі швидкості руху та наближення до Сонця.

Історія створення

Проєкт був анонсований у 2009 фінансовому році НАСА. Спроєктувала і побудувала зонд Лабораторія прикладної фізики Університету Джонса Гопкінса. Початково запуск апарата було заплановано на 2015 рік, проте його перенесли на 2018-й. Це перший апарат, названий ім'ям живої людини, дослідника Сонця Юджина Паркера.

Концепт апарата Parker Solar Probe походить від попередника, проєкту Solar Orbiter, який розроблявся у 1990-х. Проєкт Solar Orbiter мав схожі цілі та дизайн і був ключовим проєктом програми НАСА Outer Planet/Solar Probe (OPSP). Перші три місії, які планувались — Solar Orbiter, Pluto Kuiper Express для дослідження Плутона і поясу Койпера і Europa Orbiter — астробіологічна місія для дослідження супутника Юпітера — Європи. Після призначення директором НАСА Шона О'Кіфа цю програму було закрито. Шон О'Кіф зазначив, що потрібно реструктуризувати проєкти НАСА та зосередитись на «дослідженнях, розробках, а також усуненні недоліків управління».

Закриття програми також спершу призвело до закриття проєкту New Horizons — місії, яка замінила Pluto Kuiper Express. Ця місія була відновлена та стала першою за програмою New Frontiers, запуск її було здійснено 2006 року. На початку 2010-х з'явилася пропозиція відновити розробку місії Solar Probe вже з назвою Solar Probe Plus. У травні 2017 космічний апарат було перейменовано на Parker Solar Probe на честь астрофізика Юджина Паркера.

Огляд місії

Parker Solar Probe має стати першим космічним апаратом, який підлетить до низької сонячної корони. Апарат визначить структуру й динаміку магнітного поля сонячної корони, спробує з'ясувати, як нагрівається й прискорюється плазма в сонячній короні, та визначить, які процеси прискорюють енергетичні частинки. Parker Solar Probe здійснить гравітаційний маневр довкола Венери для прискорення і поступового зменшення перигелійної відстані, щоб здійснити кілька прольотів повз Сонце на відстані 6 млн км.

Системи космічного апарата спроєктовано з вимогою витримувати потужні опромінення й нагрів біля Сонця. Системи мають витримати нагрів у 520 разів більший, ніж на орбіті Землі. Апарат захищений тепловим щитом завтовшки 11,4 см, виготовленим із посиленого вуглецевого композитного матеріалу, спроєктованого, щоб витримати зовнішню температуру близько 1377 °C.

Тепловий щит має гексагональну форму й розміщений на апараті з боку Сонця. Системи й наукові інструменти розміщені в центральній частині апарата, у якій випромінення Сонця повністю блокується щитом. Головна система живлення складається з двох сонячних панелей. Головні сонячні панелі використовуватимуться ззовні орбіти апарата, на відстані 0,25 а. о. й ховаються в тінь теплового щита під час наближення до Сонця. Допоміжні сонячні панелі менші за головні, в них застосовано рідинне охолодження для утримання робочих температур.

Тестування Parker Solar Probe

Порівняння, яким ми бачимо Сонце з Землі і яким його побачить Parker Solar Probe.

Траєкторія космічного апарата передбачає сім прольотів поблизу Венери впродовж семи років. Щоб поступово скоротити еліптичну орбіту довкола Сонця, апарат здійснить 24 орбітальних прольоти. Упродовж цих семи років апарат здійснюватиме наукові дослідження, зосередившись на періодах, коли він найближчий до Сонця. Ймовірно, що поблизу Сонця на апарат діятимуть як ефект зарядки, так і радіаційні пошкодження елементів апарата й електроніки, переривання зв'язку, тому орбіта буде дуже витягнута, з короткими часом перебування поблизу Сонця.

Траєкторія польоту вимагає від ракети значної потужності, тому апарат був запущений ракетою Delta IV Heavy з верхнім ступенем, що має в основі твердопаливний рушій STAR-48B. Гравітаційні маневри забезпечать подальше зростання швидкості для досягнення геліоцентричної орбіти. Коли зонд пролетить повз Сонце, він досягне швидкості 200 км/с, що зробить його найшвидшим апаратом, який зробило людство. Попередній рекорд швидкості космічного апарата досягнутий апаратом Helios^[en], втричі менший за плановану швидкість Parker Solar Probe. Як і будь-який космічний апарат, завдяки гравітації він збільшуватиме швидкість наближаючись до перигелію, й уповільнюватиметься в афелії.

Графік швидкості й відстані від Сонця зонда від запуску до 2026 року. Позначення: ①-㉔: Перигелій; ➊-➐: Проліт

Наукові завдання

• Визначення структури й динаміки магнітних полів джерел сонячного вітру;
• Визначення рівня енергії, що випромінюється короною Сонця, і прискорення сонячного вітру;
• Визначення того, які механізми прискорюють і переносять енергетичні частки;
• Вивчення часток плазми поблизу Сонця та їх вплив на сонячний вітер і утворення енергетичних часток.

Для досягнення поставлених завдань, апарат має п'ять інструментів:

• Дослідження електромагнітних полів (FIELDS) — інструмент здійснюватиме виміри електричного й магнітного полів, радіохвиль, густину потоку енергії електромагнітного поля, абсолютну густину плазми та електронну температуру. Основним інструментом є магнітометр з магнітним полем. Головний керівник цього дослідження — Стюарт Бейл, Університет Каліфорнії (Берклі).
• Інтегроване наукове вивчення Сонця (IS☉IS) — це дослідження, що вивчатиме енергетичні електрони, протони і важкі йони. Інструмент складається з двох незалежних частин, EPI-Hi і EPI-Lo. Головний керівник — Девід Маккомас, Принстонський університет.
• Ширококутна камера для сонячного зонда (WISPR) — камера, призначена для фотографування корони Сонця й зовнішньої геліосфери. Головний керівник — Рассел Говард, Дослідницька лабораторія Військово-морського флоту США.
• Інструмент для вимірювання кількості електронів, протонів і гелієвих йонів, дослідження їх характеристик — швидкості, густини, температури. Головні прилади — два електростатичні аналізатори й циліндр Фарадея. Головний керівник — Джастін Каспер, Мічиганський університет і Смітсонівська астрофізична обсерваторія.
• Дослідження походження геліосфери зондом (HeliOSPP) — дослідження теорії і моделювання походження геліосфери Сонця. Головний керівник — Марко Веллі.

Хронологія місії

Запуск зонду NASA Parker Solar Probe здійснено 12 серпня 2018 року.

Перше зближення зонду NASA Parker Solar Probe з Сонцем почалося 31 жовтня 2018 року. 5 листопада того ж року апарат пройшов перигелій, рухаючись зі швидкістю 94 кілометри на секунду. Це дозволило зонду перевищити рекорд зі швидкості руху, який до того належав «Юноні», швидкість якої досягала 73 кілометрів на секунду. Підійшовши на відстань 24 мільйони кілометрів до зорі, Parker покращив рекорд апарату Helios-B, який підлітав до Сонця на 43,5 мільйона кілометрів 1976 року.

Під час зближення й проходження перигелію зонд виконував наукову програму в автономному режимі, а 7 листопада передав, що всі наукові інструменти і системи працюють нормально. Фаза першого зближення закінчиться 11 листопада 2018 й очікується, що за кілька тижнів зонд почне передавати дані на Землю.

У листопаді 2021 року зонд NASA Parker Solar Probe пролетів на відстані понад 8,5 мільйонів кілометрів (5,3 мільйона миль) від Сонця, що дозволило йому виявити тонку структуру сонячного вітру, який викидає тонни заряджених частинок в Сонячну систему через отвір у короні Сонця, або атмосфері. Тобто саме коли Parker Solar Probe наблизився до Сонця, одна з цих корональних дір була випадково розташована так, що зонд міг зібрати найближчі спостереження однієї з цих областей, отримані досі. Отримані дані показали, що корональна діра трохи схожа на душову лійку. Приблизно рівномірно розташовані струмені виходять з місць, де лінії магнітного поля «воронкою» входять у поверхню Сонця та виходять з неї. Дослідники також виявили, що Parker зафіксував частинки, що рухаються на неймовірно високих швидкостях, у 10-100 разів перевищуючи середню швидкість сонячного вітру. За їхніми словами, це більше узгоджується з повторним з’єднанням обміну, ніж з прискоренням хвилі Альфвена, і узгоджується з іншими останніми відкриттями, заснованими на даних Parker Solar Probe.

У вересні 2022 року, зонд NASA Parker Solar Probe вперше за всю історію космічних спостережень зняв на камеру потужний корональний викид маси Сонця. Зонд пройшов прямо через виверження і витримав натиск. Вчені з Лабораторії прикладної фізики Джона Гопкінса оприлюднили ролик з демонстрацією цієї події. У NASA вважають, що викид, який зафіксував Parker, був одним із найпотужніших в історії спостережень. Швидкість частинок, що вилетіли з атмосфери Сонця, сягала 1350 кілометрів на годину.

22 червня 2023 року, зонд NASA Parker Solar Probe в 16 раз зблизився з Сонцем на гранично близьку відстань — менше ніж 9,6 млн км. На такій висоті температура сонячної корони сягає мільйона градусів за Цельсієм. Тепловий екран зонда товщиною 11,4 см дозволяє науковим приладам апарата працювати за комфортної температури близько 30 °C і збирати унікальні дані, які інакше ніяк не отримати.

21 серпня 2023 року, зонд NASA Parker Solar Probe здійснив черговий обліт планети Венера та за допомогою гравітації змінив траєкторію свого польоту і полетів на зближення із Сонцем. Повідомляється, що Parker Solar Probe пролетів повз Венеру зі швидкістю 24 км/с на висоті 4 тисячі км над поверхнею планети. Вчені NASA вважають, що під час майбутніх обльотів Сонця, які сплановані на вересень 2023 року, Parker Solar Probe встановить нові рекорди щодо швидкості польоту і відстані від Сонця.

Заплановані події

Перигелій — найближча до Сонця точка орбіти апарата.

Рік	Події
2018	12 серпня Запуск	28 вересня Перший обліт Венери (150 днів)	1 листопада Перигелій #1
2019	31 березня Перигелій #2	28 серпня Перигелій #3	21 грудня другий обліт Венери (130 днів)
2020	24 січня Перигелій #4	2 червня Перигелій #5	6 липня третій обліт Венери (112.5 днів)	22 вересня Перигелій #6
2021	13 січня Перигелій #7	16 лютого четвертий обліт Венери (102 дні)	24 квітня Перигелій #8	5 серпня Перигелій #9	11 жовтня п'ятий обліт Венери (96 днів)	16 листопада Перигелій #10
2022	21 лютого Перигелій #11	28 травня Перигелій #12	1 вересня Перигелій #13	6 грудня Перигелій #14
2023	13 березня Перигелій #15	17 червня Перигелій #16	16 серпня шостий обліт Венери (92 дні)	23 вересня Перигелій #17	24 грудня Перигелій #18
2024	25 березня Перигелій #19	25 червня Перигелій #20	25 вересня Перигелій #21	2 листопада сьомий обліт Венери (88 днів)	19 грудня Перигелій #22 Перше наближення до Сонця
2025	18 березня Перигелій #23	14 червня Перигелій #24	вересень Перигелій #25	грудень Перигелій #26

Див. також

• Advanced Composition Explorer
• Список рекордів транспортних засобів
• Solar Orbiter
• MESSENGER
• Helios^[en]
• STEREO
• WIND
• Улісс

Посилання

• (англ.)
• Офіційна сторінка проєкту НАСА Solar Probe Plus [ 13 червня 2017 у Wayback Machine.] (англ.)
• Космічна місія Parker Solar Probe: перший політ людства до Сонця - nashenebo.in.ua [ 29 листопада 2018 у Wayback Machine.] (укр.)

Примітки

1. Chang, Kenneth (31 травня 2017). . New York Times. Архів оригіналу за 27 лютого 2021. Процитовано 1 червня 2017. 
2. Applied Physics Laboratory. Feasible Mission Designs for Solar Probe Plus to Launch in 2015, 2016, 2017, or 2018 (.PDF). — Johns Hopkins University, 2008. — 19 листопада. з джерела 18 квітня 2016. Процитовано 2010-02-27.
3. Tony Phillips (10 червня 2010). . NASA. Архів оригіналу за 16 січня 2019. Процитовано 2 червня 2017. 
4. . Архів оригіналу за 9 листопада 2018. Процитовано 8 листопада 2018. 
5. . «Дзеркало тижня». 8 листопада 2018. Архів оригіналу за 8 листопада 2018. 
6. M. Buckley (1 травня 2008). . Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. Архів оригіналу за 20 листопада 2010. Процитовано 30 вересня 2010. 
7. . NASA. Архів оригіналу за 13 червня 2017. Процитовано 29 грудня 2017. 
8. . NASA. 31 травня 2017. Архів оригіналу за 31 травня 2017. Процитовано 31 травня 2017. 
9. . Jet Propulsion Laboratory. National Aeronautics and Space Administration (NASA). 15 квітня 1998. Архів оригіналу за January 2, 2017. Процитовано 2 січня 2017. 
10. Maddock, R.W.; Clark, K.B.; Henry, C.A.; Hoffman, P.J. (7 березня 1999). . IEEE Xplore. Institute of Electrical and Electronics Engineers · Institution of Engineering and Technology. Архів оригіналу за January 2, 2017. Процитовано 2 січня 2017.  Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
11. Berger, Brian (4 лютого 2002). . Space.com. Purch Group. Архів оригіналу за 10 лютого 2002. Процитовано 2 січня 2017. 
12. Savage, Donald (29 листопада 2001). NASA Selects Pluto-Kuiper Belt Mission Phase B Study. National Aeronautics and Space Administration (NASA). Архів оригіналу за July 8, 2015. Процитовано 9 липня 2015.  Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
13. Hand, Eric (25 червня 2015). . Science (journal). American Association for the Advancement of Science. Архів оригіналу за 26 червня 2015. Процитовано 8 липня 2015. 
14. Fazekas, Andrew (10 вересня 2010). . National Geographic. 21st Century Fox / National Geographic Society. Архів оригіналу за January 2, 2017. Процитовано 2 січня 2017. 
15. Burgess, Matt. . Архів оригіналу за 25 листопада 2020. Процитовано 1 січня 2018. 
16. . Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. 4 September 2010. Архів оригіналу за 1 березня 2021. Процитовано 30 вересня 2010. 
17. Delta IV-Heavy launches Parker Solar Probe on mission to touch the Sun [ 12 серпня 2018 у Wayback Machine.] // NASA Spaceflight.com. 10 august 2018
18. Parker Solar Probe — Extreme Environments [ 12 серпня 2018 у Wayback Machine.]. NASA
19. G.A. Landis, P. C. Schmitz, J. Kinnison, M. Fraeman, L. Fourbert, S. Vernon and M. Wirzburger, "Solar Power System Design for the Solar Probe+ Mission [ 16 лютого 2010 у Wayback Machine.], " AIAA Paper-2008-5712, International Energy Conversion Engineering Conference, Cleveland OH, 28–30 July 2008
20. Parker Solar Probe — Extreme Engineering [ 24 серпня 2018 у Wayback Machine.]. NASA
21. The Solar Probe Plus Mission: Humanity's First Visit to Our Star [ 23 липня 2018 у Wayback Machine.]. (PDF). N. J. Fox, M. C. Velli, S. D. Bale, R. Decker, A. Driesman, R. A. Howard, J. C. Kasper, J. Kinnison, M. Kusterer, D. Lario, M. K. Lockwood, D. J. McComas, N. E. Raouafi, A. Szabo. Space Science Reviews. December 2016, Volume 204, Issue 1–4, pp 7–48. DOI:10.1007/s11214-015-0211-6
22. Clark, Stephen (18 березня 2015). . Spaceflight Now. Архів оригіналу за 16 листопада 2018. Процитовано 18 березня 2015. 
23. Scharf, Caleb A. . Scientific American Blog Network (англ.). Архів оригіналу за 27 грудня 2021. Процитовано 11 червня 2018. 
24. . Aerospaceweb.org. 13 листопада 2014. Архів оригіналу за 23 грудня 2018. 
25. . guinnessworldrecords.com. 26 липня 2015. Архів оригіналу за 19 грудня 2016. 
26. (англ.). Архів оригіналу за 10 серпня 2017. Процитовано 1 червня 2017. 
27. . УНІАН. 12 серпня. Архів оригіналу за 12 серпня 2018. Процитовано 12 серпня 2018. 
28. . Громадське. 12 серпня 2018. Архів оригіналу за 13 серпня 2018. Процитовано 12 серпня 2018. 
29. Космічний апарат підлетів досить близько до Сонця, щоб виявити джерело невловимих сонячних вітрів. 09.06.2023
30. Зонд NASA вперше пройшов через потужне сонячне виверження: унікальне відео. // Автор: Лариса Голуб. 22.09.2023
31. Зонд NASA Parker у 16-й раз «поцілував» Сонце. 24.06.2023
32. Venus flyby sends Parker Solar Probe toward record-setting flights around the Sun. // Вy Michael Buckley, NASA's Goddard Space Flight Center. AUGUST 23, 2023
33. Ще ближче, ще швидше. Апарат NASA облетів Венеру, щоб встановити рекорди біля Сонця. // Автор: Андрій Кадук. 24.08.2023, 13:48
34. . spaceflightnow.com (амер.). Архів оригіналу за 26 серпня 2016. Процитовано 25 лютого 2018. 
35. See data and figure at . Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. 2017. Архів оригіналу за 22 серпня 2017. Процитовано 16 червня 2018.