Солнца не видно
Учёным нужны новые телескопы мирового уровня
Отечественная солнечная физика нуждается в новых инструментах на земле и запуске российских космических аппаратов, уверен иркутский учёный, ведущий научный сотрудник Института солнечно-земной физики СО РАН, доктор физико-математических наук Виктор Файнштейн. «Я и многие мои коллеги занимаемся анализом данных, которые поставляют космические аппараты, созданные на Западе», – констатирует учёный. Ещё несколько лет, и российская наземная техника не сможет соперничать с масштабными инструментами, строящимися США и Китаем. Однако проект национального гелиофизического центра РАН, продвигаемый ИСЗФ СО РАН с 2007 года, пока не получил финансовой поддержки.
На прошлой неделе появилась новость: ИСЗФ приобретает два когерентных стереорадара декаметрового диапазона SuperDARN, радары разместятся в обсерватории Института космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН вблизи посёлка Стекольный Магаданской области. Как сообщил Иркутский научный центр СО РАН, это вторая партия радаров. В прошлом году иркутские учёные ездили на установку аналогичного инструмента в обсерваторию «Арти» Института геофизики Уральского отделения РАН. Второй в будущем начнёт работу в районе Братска. В ИНЦ заявили, что этот проект является частью более масштабного – по созданию национального гелиофизического центра РАН. Однако проект этот, за который учёные бьются пятый год, пока остаётся без финансирования. А учёные работают, получая массу данных с иностранных аппаратов.
«Солнце довольно сложный для ис-следования объект. Наши знания о его свойствах, о явлениях в нём накапливаются постепенно. Как правило, это результат кропотливой и длительной работы большого числа исследователей. Но бывают периоды, когда поток информации о Солнце резко увеличивается. Это происходит после появления новых инструментов для изучения Солнца, новых телескопов с лучшими, чем раньше, характеристиками – как наземного, так и космического базирования. В этом случае наши знания о Солнце довольно быстро могут перейти на новый качественный уровень», – говорит Виктор Файнштейн. И, тем не менее, очень быстрых прорывных результатов в исследованиях Солнца трудно ожидать.
Если говорить о наиболее значимых результатах, полученных иркутскими учёными в исследованиях Солнца, то можно отметить следующие. В последние десятилетия были разработаны методы, которые позволяют по наблюдениям солнечной атмосферы сделать выводы о том, что происходит внутри Солнца, какие там существуют движения, как формируются солнечные магнитные поля. И в этой области заметный вклад внесли сотрудники ИСЗФ, причём ряд исследователей заслужили за эту работу мировое признание. Можно также отметить интересные результаты, полученные сотрудниками ИСЗФ в изучении солнечного магнитного поля, в исследовании свойств излучения из солнечной атмосферы, колебаний различных элементов солнечной атмосферы и, наконец, в исследовании таких важных объектов на Солнце, которые называются корональными выбросами массы. Это быстрые, массивные сгустки солнечного вещества, вылетающие время от времени из солнечной атмосферы и которые при воздействии на магнитную оболочку Земли – магнитосферу могут приводить к возникновению сильных геомагнитных бурь.
Однако если бы у российских учёных были финансовые возможности реализовывать свои идеи, то многие мировые проекты носили бы отечественные имена. К примеру, американская миссия «Стерео». Два космических аппарата («Стерео А» и «Стерео В») одновременно наблюдают с орбиты Земли Солнце, но под разными углами. Похожий российский проект наблюдения Солнца под разными углами, предложенный заместителем директора по научной работе, руководителем отдела физики Солнца ИСЗФ СО РАН Виктором Григорьевым, так и не был реализован. Сейчас два аппарата «Стерео», наблюдающие Солн-це, движутся по орбите Земли (один с меньшей скоростью, чем планета, другой – с чуть большей). «Сегодня эти аппараты оказались в таком положении, что учёным стало доступно наблюдение обратной стороны Солнца, – говорит Виктор Файнштейн. – Это, несомненно, одно из серьёзных достижений в области изучения физики Солнца. Если мы увидим, что на обратной поверхности светила есть активная область, то сможем выйти на прогноз того, что будет наблюдаться на видимой поверхности Солнца через промежуток времени от 2-3 дней до 14 дней, ведь Солнце вращается. Два аппарата, наблюдающие Солн-це под разными углами, позволяют построить трёхмерную картину различных структур и явлений на Солнце. Если бы похожие проекты были в России!».
Сейчас российскими НИИ готовится к реализации интереснейший проект «Интергелиозонд». Станция с научной аппаратурой будет запущена к Солнцу после 2015 года. Аппарат должен будет подойти к Солнцу на расстояние до 30–40 радиусов светила. «Есть две проблемы, которые очень хотели бы решить астрофизики, занимающиеся Солн-цем и межпланетным пространством, – говорит Виктор Файнштейн. – Сейчас практически все космические аппараты летают в плоскости эклиптики, то есть в плоскости, в которой Земля вращается вокруг Солнца. Немало новой информации о Солнце можно получить, если наблюдать его с высоких широт, то есть вне плоскости эклиптики. Вторая задача – попытаться подойти как можно ближе к Солнцу, тогда появится более точная информация о солнечной атмосфере и о её внешней части – короне, а также о солнечном ветре. Насколько мне известно, интергелиозонд и должен решить эти проблемы. Он выйдет из плоскости эклиптики и, имея некую корректируемую траекторию, подойдёт к Солнцу на расстояние более близкое, чем от светила отстоит Земля. На космическом аппарате будет установлена самая разнообразная аппаратура, которая позволит наблюдать Солнце в рентгеновском диапазоне, измерять солнечные магнитные поля, наблюдать солнечную корону. Кроме этого, предполагается оснастить зонд приборами для измерения параметров плазмы солнечного ветра, межпланетного магнитного поля, потоков высокоэнергичных заряженных частиц различного происхождения. На космическом аппарате может появиться детектор солнечных нейтронов, радио-
спектрометр и другая аппаратура. Что очень важно, предполагается, что некоторые инструменты будут иметь уникальные характеристики. Это позволит существенно продвинуться в изучении Солнца. Исследователи Солнца мечтают иметь данные, полученные с как можно более высоким пространственным и временным разрешением. Это позволит увидеть самые мелкие детали строения солнечной атмосферы и проанализировать наиболее быстрые процессы на Солнце. Проекту, направленному на изучение Солнца, обеспечен успех, если при этом будет регистрироваться излучение нашего светила в широком диапазоне длин волн. Инструменты, установленные на космическом аппарате «Интергелиозонд», такую возможность обеспечат. Российские учёные с нетерпением ждут реализации этого проекта. В частности, иркутские исследователи Солнца и солнечного ветра готовы заниматься обработкой и анализом данных с этого космического аппарата». Но это будет только в 2015 году. А пока астрофизики России получают данные, необходимые для изучения Солнца и межпланетной среды, из-за рубежа.
«Последние 25 лет я занимаюсь анализом экспериментальных данных, которые поставляют инструменты, установленные на различных космических аппаратах, – рассказал Виктор Файнштейн. – Я и многие мои коллеги работаем с информацией, которую поставляют космические аппараты, созданные на Западе. И я боюсь, что может наступить время, когда нам придётся использовать данные китайских». Россия сейчас не имеет космических аппаратов, на которых были бы установлены специальные инструменты для наблюдений за Солнцем. Последний российский аппарат с такой аппаратурой серии «Коронас», «Коронас-Фотон», был выведен на орбиту в начале 2009 года и проработал намного меньше заданного времени – менее года. У российских учёных, и, прежде всего в ИСЗФ, ещё есть неплохие наземные телескопы, на которых до сих пор удаётся получать интересные результаты, в том числе и мирового уровня. Но эти инструменты устаревают. Многие из этих телескопов были созданы старшим поколением учёных несколько десятилетий назад. Требуется либо их глубокая модернизация, либо замена на более совершенные инструменты. И хотя определённая работа в этом направлении в ИСЗФ ведётся, лишь значительное увеличение финансирования для создания новых телескопов позволит иркутским учёным создать инструменты, удовлетворяющие современным требованиям к солнечным наблюдениям.
За рубежом использование околоземного космического пространства – объект успешной коммерциализации. США и Китай борются за установку своих инструментов по всему миру, а в России пока находят средства лишь на малозатратные фундаментальные исследования в области астрофизики. Между тем пространство над Землёй, ионосфера – предмет пристального интереса мировых связистов, навигаторов, оборонных комплексов. «Отечественной солнечной физике очень нужны инвестиции, – уверен Виктор Файнштейн. – Несколько лет назад к нам приезжал китайский исследователь. Когда он рассказал, какие в КНР в работе проекты по изучению Солнца и межпланетной среды, мне стало очень грустно. Потому что российские учёные об этом могут только мечтать».
Проект национального гелиофизического центра РАН, предполагающий постройку по крайней мере пяти новых инструментов мирового уровня, ИСЗФ вынашивает с 2007 года. Дважды проект был презентован в правительстве c участием премьера РФ Владимира Путина, однако пока средства под него не выделены. Между тем российские учёные констатируют: ещё несколько лет, и отечественная наземная инструментальная база, позволяющая изучать физику Солнца и межпланетного пространства, не сможет соперничать с зарубежными мегапроектами. Нужны новые инструменты мирового уровня. «Мы отстаём, – утверждает Виктор Файнштейн. – И это вопрос уже не узкоспециальный – политический. Нам бы очень хотелось, чтобы в России на земле строились современные телескопы, наблюдающие Солнце, запускались нужные космические аппараты. Сегодня этого почти нет. И здесь я не могу не отметить, что, несмотря на все трудности с финансированием науки, в ИСЗФ в последние годы реализуется интересный проект по наблюдению солнечных магнитных полей. В рамках этого проекта в трёх местах в России установлены усовершенствованные идентичные магнитографы – приборы для измерения магнитного поля на Солнце. Есть основания полагать, что полная реализация этого проекта позволит получить немало интересных результатов, касающихся солнечного магнетизма. Следует заметить, что сегодня исследование Солнца – это не только возможность удовлетворить любопытство учёных и получить новые знания о нашем светиле. Оказывается, изучение Солнца имеет и практическую ценность. Считается, что Солнце может оказывать влияние на климат Земли. Именно процессы на Солнце приводят к геомагнитным бурям, которые могут негативно влиять на биосферу и техносферу. Вспышки на Солнце могут представлять опасность для космонавтов на борту космической станции или, в будущем, на борту межпланетных космических кораблей. Наш институт готов к реализации мегапроекта по созданию национального гелиофизического центра РАН. Но, насколько мне известно, до сих пор средств на это не выделено.Тем не менее есть основания надеяться, что этот проект будет реализован».
Проект национального гелиофизического центра РАН оценивается в 8 млрд. рублей и состоит из пяти субпроектов. Первый из мегаинструментов – горизонтальный солнечный телескоп с диаметром зеркала три метра. Его планируется установить в Саянской солнечной обсерватории. В одном инструменте, по сути, можно смонтировать три: оптический, инфракрасный и наблюдающий солнечную корону телескопы. Эскиз в своё время выполнили учёные ИСЗФ совместно с ОАО «Ленинградское оптико-механическое объединение» (ЛОМО). Стоит такой инструмент немало – более 3 млрд. рублей. Но в мире сейчас строятся телескопы уже с 8–10-метровыми зеркалами. Второй инструмент проекта – это радиогелиограф в Бадарах. Сейчас Бадарская радиоастрофизическая обсерватория обладает инструментом на 256 антенн, работающих на одной частоте. Учёным нужно, чтобы телескоп мог «видеть» солнечную атмосферу на 3-4 частотах, а для этого необходимо смонтировать радиогелиограф из тысячи антенн. Третий субпроект – это радиоастрофизический комплекс, состоящий из радара некогерентного рассеяния для исследования высокой атмосферы Земли и нагревного стенда. Радар некогерентного рассеяния работает на станции в Усолье-Сибирском. Новый же инструмент, по проекту, должен появиться в Листвянке. В помощь радару в районе Ангарска будет установлен специальный нагревной стенд, он будет «греть» ионосферу на высоте 100 км и выше, вызывая в ней возмущения. Радар в Листвянке будет просматривать «нагретую» область. Там же, в Листвянке, учёные хотят поставить большой оптический лидар. Это совместный проект с Институтом оптики атмосферы СО РАН. Оптико-лазерная система позволит испускать импульс в ионосферу, а затем принимать сигнал обратно. Этот комплекс будет давать сведения об ионосфере на основе отражения сигнала от заряженных частиц от 60 км и выше. Пятый субпроект – это система SuperDARN. Учёные хотят объединить в одну систему четыре радара, которые позволят от-слеживать процессы в ионосфере Земли над всей территорией России. Одна станция появилась в районе Урала, вторая будет под Братском, две – в Магадане. Система даст сведения обо всём, что происходит во всей толще ионосферы на уровне 100–120 км. Напомним, что мировая система радаров SuperDARN не перекрывает территорию Сибири и Дальнего Востока.