Искусственные затмения для изучения солнечных бурь

На этой неделе новые кадры от европейского демонстратора и концепция миссии под руководством Великобритании обрисовали ближайшее будущее солнечных наблюдений: искусственные затмения в космосе, которые позволят ученым наблюдать внешнюю атмосферу Солнца при длительном и стабильном освещении. 21 января 2026 года Европейское космическое агентство поделилось таймлапсом с Proba-3 — двух спутников, летящих в тесном строю для создания пятичасового искусственного затмения, — на котором запечатлены три масштабных извержения плазмы. Два дня спустя исследователи, стоящие за концепцией под названием Mesom, опубликовали технико-экономическое обоснование, предлагающее использовать Луну в качестве естественного оккультера, чтобы скрывать яркий солнечный диск почти на час за один раз, месяц за месяцем.

Почему блокировка Солнца — ключ к пониманию штормов

Солнечная корона, диффузное гало из плазмы с температурой в миллионы градусов, является местом возникновения самых опасных явлений космической погоды: корональных выбросов массы (КВМ), которые выбрасывают намагниченную плазму в космос и могут нарушить работу спутников, GPS, электросетей и систем связи на Земле. Корона тусклая по сравнению со слепящим светом фотосферы (видимой поверхности Солнца), поэтому для детального изучения короны наблюдателям необходимо убрать этот блик. Полные солнечные затмения на Земле делают это естественным образом, но кратковременно и непредсказуемо; коронографы — телескопы с внутренними дисками, блокирующими фотосферу, — воспроизводят этот эффект электронным способом, но имеют ограничения в том, насколько близко к Солнцу они могут получать надежные изображения.

Оба подхода оставляют без ответа вопросы о том, как магнитные поля в нижней короне создают и высвобождают КВМ, а также о давнем парадоксе нагрева солнечной короны: почему корона в сотни раз горячее поверхности Солнца. Более качественные, длительные и детальные изображения внутренней короны позволили бы наполнить физические модели данными и существенно повысить точность прогнозирования событий, которые при попадании в критически важные системы на Земле могут стоить от миллионов до миллиардов долларов.

Proba-3: доказательство концепции группового полета

Mesom: использование Луны как идеального оккультера

Mesom (Moon-enabled Sun Occultation Mission) использует другой подход. Вместо того чтобы полагаться на развертываемый экранирующий диск или два спутника, летящих строем, Mesom предлагает вывести небольшой научный спутник в постоянную тень, отбрасываемую Луной, если смотреть с тщательно подобранной орбиты. Поскольку Луна почти сферична и не имеет атмосферы для рассеивания света, она является почти идеальным природным оккультером. Концепция, разработанная группами из Лаборатории космических исследований Мулларда Университетского колледжа Лондона совместно с партнерами из Космического центра Суррея и других институтов, утверждает, что лунное затмение может обеспечить непрерывные, чистые наблюдения внутренней короны вплоть до хромосферы с окнами наблюдения до 48 минут — что гораздо дольше любого земного затмения.

Что могут дать новые данные

Более длительный и чистый доступ к нижней короне поможет разобраться в том, как магнитные поля переплетаются и пересоединяются, высвобождая накопленную энергию в виде вспышек и КВМ. Наблюдения, охватывающие хромосферу — слой между фотосферой и короной, где происходит большая часть физических процессов зарождения КВМ, — могли бы связать магнитные карты поверхности с эволюционирующими корональными петлями и эруптивными событиями. Это, в свою очередь, улучшит физические входные данные для оперативных моделей космической погоды, используемых операторами спутников, энергетическими компаниями и авиационными планировщиками.

Существуют и практические стимулы. Исторические события, такие как блэкаут в Квебеке в 1989 году и событие Кэррингтона 1859 года, напоминают нам о том, насколько уязвима современная инфраструктура. Более недавние эпизоды в 2024 и 2025 годах привели к потере высоты спутниками и сбоям в работе GPS, что повлекло значительные экономические издержки. Улучшенное прогнозирование, основанное на прямых наблюдениях за зарождением КВМ, позволит заблаговременно принимать защитные меры: переориентировать спутники, отключать трансформаторы и предупреждать операторов о необходимости изменить критически важные виды деятельности.

Технические и программные препятствия

Как групповой полет, так и использование лунного затмения сопряжены с инженерными сложностями. Proba-3 зависит от относительного позиционирования с точностью до сантиметра и жесткого контроля рассеянного света внутри коронографа; ее успех демонстрирует жизнеспособность метода, но масштабирование миссии до полноценных научных операций требует более тяжелой полезной нагрузки, большей продолжительности полета и надежного автономного управления. Mesom предстоит решить сложнейшую задачу при проектировании орбиты: найти повторяющиеся окна в сложной динамике системы Солнце-Земля-Луна, которые обеспечат стабильное затмение при одновременном снабжении энергией, терморегулировании и связи.

Управление тепловым режимом вблизи Солнца, защита от радиации, высокоточное наведение и пропускная способность канала передачи данных — всё это нетривиальные задачи. Сторонники Mesom утверждают, что эти проблемы решаемы в рамках бюджета малого спутника при условии тщательного проектирования миссии и международного партнерства. Концепция уже представлена в Европейское космическое агентство для рассмотрения в качестве будущей миссии в 2030-х годах, однако вопросы финансирования, технической зрелости и интеграции с другими обсерваториями еще предстоит решить.

Дополняющие подходы в солнечном флоте

Mesom и Proba-3 не заменят другие солнечные активы, а дополнят их. Такие миссии, как Parker Solar Probe (НАСА) и Solar Orbiter (ЕКА), изучают околосолнечную среду с разных точек обзора; наземные телескопы, такие как Солнечный телескоп им. Дэниела К. Иноуэ, обеспечивают сверхвысокое разрешение фотосферы и хромосферы; приборы, установленные на околоземных платформах (например, CODEX на Международной космической станции), добавляют новые режимы измерений. Объединение данных со всех этих платформ, особенно с получением длительных изображений внутренней короны качеством как при затмении, — это именно то, что, по словам ученых, позволит преодолеть нынешние ограничения.

Недавние снимки Proba-3 дали представление о том, что могут открыть расширенные чистые виды; Mesom обещает на порядок больше времени для наблюдений на этих критических высотах. В случае реализации миссия по лунному затмению может изменить подходы физиков к изучению зарождения КВМ и проблемы нагрева короны, а также предоставить земным операторам более совершенные системы предупреждения о разрушительной космической погоде. Путь вперед требует тщательной инженерной работы, международного сотрудничества и устойчивых инвестиций, но потенциальная выгода — защита современной инфраструктуры от редких, но катастрофических солнечных штормов — очевидна.

Источники

• Космический центр Суррея (Университет Суррея) — технико-экономическое обоснование Mesom
• Лаборатория космических исследований Мулларда Университетского колледжа Лондона — ведущая организация и материалы предложения Mesom
• Европейское космическое агентство — миссия Proba-3 и демонстрация коронографов
• Космическое агентство Великобритании — финансирование технико-экономического обоснования Mesom
• НАСА — контекст миссий Parker Solar Probe и CODEX
• Солнечный телескоп им. Дэниела К. Иноуэ (институты-партнеры национальной солнечной обсерватории)