Первый в мире «нанотелескоп» для исследования вспышек на Солнце стал попутчиком «Метеора-М»

Первый в мире «нанотелескоп» для исследования вспышек на Солнце стал попутчиком «Метеора-М»

Первый в мире «нанотелескоп» для исследования вспышек на Солнце стал попутчиком «Метеора-М»

Во вторник 27 июня 2023 г. с космодрома Восточный в космос был выведен гидрометеорологический спутник «Метеор-М» № 2-3 и 42 малых аппарата. На борту «Метеора-М» установлены комплекс многозональной спутниковой съёмки (КМСС-2) и звездные датчики БОКЗ-М2, созданные в Институте космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН). Также в составе выведенного «набора» аппаратов – наноспутник-кубсат НОРБИ-2 6U, несущий первый в мире «нанотелескоп» для исследования вспышек на Солнце. Телескоп СОЛ был создан кооперацией ученых ИКИ РАН, Института солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН, Новосибирского государственного университета и Института физики микроструктур РАН.

Комплекс многозональной спутниковой съёмки (КМСС-2) на борту «Метеора-М» № 2-3 предназначен для многозональной съёмки Земли в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах электромагнитного излучения. Ширина полосы сканирования составляет более 1000 км, пространственное разрешение 60 м. Подобные комплексы уже работают на более ранних аппаратах серии «Метеор-М» и будут устанавливаться на следующих – запуск № 2-4 запланирован на декабрь 2023 г.

Аппаратура КМСС-2, а также звездные датчики БОКЗ-М2, обеспечивающие высокоточную ориентацию космических аппаратов серии «Метеор-М», разработаны и созданы в Отделе оптико-физических исследований ИКИ РАН.

Попутно с «Метеором-М» № 2-3 в космос было выведено 42 малых аппарата, среди которых – кубсат НОРБИ-2 6U, на котором также работает аппаратура, созданная в ИКИ РАН. Это солнечный телескоп СОЛ для исследования Солнца. Если масса аппарата «Метеор-М» № 2-3 более 3 тонн, то масса НОРБИ-2 – порядка 10 кг, из которых масса телескопа СОЛ занимает менее 2 кг. Насколько можно судить, солнечный телескоп столь малого размера удалось создать и вывести на орбиту впервые в истории.

В телескопе используется многослойная рентгеновская оптика, которая позволяет получать изображения Солнца в ультрафиолетовом диапазоне длин волн (порядка 10 нанометров). Точный рабочий диапазон инструмента – 17,1 нм. Он совпадает с одной из самых ярких спектральных линий короны Солнца – линией ионизованного железа Fe-IX с максимумом чувствительности при температуре около 1 млн градусов. Такую температуру имеет корона Солнца, фотографии которой будет получать телескоп.

Один из самых сложных элементов инструмента – тонкопленочный фильтр. Это металлическая пленка субмикронной толщины, закрывающая входное окно телескопа. Фильтр блокирует обычное (оптическое) излучение Солнца, но позволяет получать снимки в рабочем диапазоне, для которого эта пленка прозрачна. Специально для инструмента в Институте физики микроструктур РАН были изготовлены зеркала с многослойным покрытием, позволяющие отражать и фокусировать излучения в коротких длинах волн.

Основная научная цель эксперимента – наблюдение солнечных вспышек. Во время них в короне Солнца происходит нагрев больших объемов плазмы до температур в несколько миллионов градусов. Тепловое излучение такой плазмы лежит не в видимой области, где светит поверхность Солнца, а в диапазоне коротких длин волн, которые нельзя наблюдать с поверхности Земли. Соответствующие излучения полностью поглощаются в земной атмосфере. Именно по этой причине практически невозможно увидеть вспышку на видимой поверхности Солнца. Исключение составляют лишь экстремально мощные события, энергия которых «пробивает» верхние слои Солнца и доходит до поверхности (благодаря именно такому событию в XIX веке задолго до космической эры и были обнаружены вспышки на Солнце).

Вывод телескопа в космос позволяет не ждать экстремальных случаев, а наблюдать практически все вспышки. Точность оптики телескопа в пределе позволяет «различить» на Солнце детали размером около 2 тысяч км, при полном размере Солнца около 1.5 млн км. По предварительным оценкам, это позволит обнаруживать вспышки от класса C и выше, вплоть до высшего уровня X. Особенно значимы такие наблюдения сейчас, примерно за год до ожидаемого максимума солнечной активности, когда число вспышек должно резко расти.

Помимо научного значения, важной задачей является исследование работоспособности новых технологий, использованных для инструмента. Это механизм открытия крышки, разработанный специально для данного аппарата. Это также технология наземной калибровки и юстировки инструмента, так как из-за крайне малых размеров приборы такого типа невозможно оснастить механическими приводами для фокусировки и юстировки в космосе. В значительной степени новыми для нашей науки являются также задачи наведения на Солнце с требуемой точностью и стабилизации телескопа, используя ограниченные ресурсы наноспутника. Большинство этих технологий нельзя проверить никаким иным способом, кроме как в ходе лётных испытаний на орбите. В этом смысле собранная в ходе эксперимента технологическая информация имеет не меньшее значение, чем научные результаты.

СОЛ и спутник НОРБИ-2 были созданы кооперацией ученых ИКИ РАН, Института солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН, Новосибирского государственного университета и Института физики микроструктур РАН. Основную роль в создании инструмента сыграли специалисты Лаборатории солнечной астрономии ИКИ и ИСЗФ СО РАН. Аппарат был запущен в рамках программы ГК «Роскосмос» «УниверСат».

Первые недели полета НОРБИ-2 будут посвящены технологическим экспериментам. Будут изучаться режимы наведения на Солнце, связи прибора с системами кубсата, передачи данных на Землю. После успешного завершения этого этапа планируется начать научные наблюдения Солнца.

Источник: ИКИ РАН.