Обновление, 11 августа 2018 года, 8 часов утра: НАСА отложило запуск солнечного зонда Parker до утра воскресенья, 12 августа, с новым окном запуска, которое начнется в 3:31 по восточному поясному времени. Изначально зонд планировалось запустить до восхода солнца в субботу, но из-за сбоя, связанного с аномалией давления гелия с космической ракетой Delta IV Heavy, попытка была отменена за несколько минут до запланированного старта. Последнее исследование, которое может начать свое путешествие в 2018 году, состоится 23 августа, так как он полагается на полеты Венеры для достижения Солнца. В противном случае зонд будет запущен в мае следующего года.
Солнечный зонд Parker, запуск которого запланирован на 11 августа, станет первым контактом человечества с нашей ближайшей звездой.
Предыдущие космические корабли восхищались солнцем издалека, так как жгучая температура звезды помешала углубленному изучению ее поверхности. Теперь, оснащенный самой современной системой термозащиты, включая, возможно, самый передовой в мире солнцезащитный козырек, солнечная батарея Parker должна войти в историю.
У семилетней миссии исследования есть несколько целей. Во-первых, зонд будет собирать больше информации о солнечных ветрах - потоках плазмы и частиц, испускаемых с поверхности Солнца. Эти ветры разгоняются до скорости около 250 миль в секунду, когда они отбрасываются от своей звезды. Оказавшись в космосе, они проходят сотни миллионов миль, извергая Землю в постоянном потоке. Единственная причина, по которой мы не чувствуем этот удар, - это магнитное поле Земли, которое отклоняет ветры как валун в текущей реке. Но как ветры в конечном итоге отрываются от гравитационного притяжения Солнца, остается загадкой.
Это конкретное направление исследований поразило многих давних поклонников нашей ближайшей звезды. Впервые солнечные ветры были описаны в конце 1950-х годов тезкой зонда, физиком Юджином Паркером; теперь, в возрасте 91 года, Паркер еще может услышать ответы на свои 60 с лишним лет научных исследований.
Во-вторых, зонд будет первым, кто вступит в контакт с солнечной короной - хаотической, закрученной внешней атмосферой, видимой невооруженным глазом во время солнечного затмения. По какой-то причине корона гало горячее, чем окружающая ее голова, пылающая при температурах до 2 миллионов градусов по Фаренгейту - на пару порядков выше солнечной (часто летучей) температуры поверхности около 10 000 градусов по Фаренгейту (что должно быть честно, до сих пор нет прогулки в парке). Это так же нелогично, как кажется - как будто выдергиваете руку из мерцающей свечи только для того, чтобы почувствовать еще более палящий ожог.
В-третьих, зонд будет исследовать ускорение частиц высоких энергий вдали от поверхности Солнца. Самые быстрые из этих частиц оставляют солнечные ветры в пыли, распространяясь со скоростью более 100 000 миль в секунду (иногда нарушая скорость света). Фактически, эти частицы часто связаны с такими событиями, как солнечные вспышки (ослепительно яркие пятна энергии, взрывающиеся с поверхности Солнца) или выбросы корональной массы (огненные отрыжки плазмы, извергающие солнце), которые могут повредить спутники и даже вызвать отключение электроэнергии на Земле. Ученые надеются, что работы зонда сообщат о том, как летучей короне удается удерживать как солнечные ветры, так и эти высокоэнергетические частицы в космосе.
«Мы ждали эту миссию 60 лет», - говорит Никола Фокс, исследователь проекта Parker Solar Probe. «Он отвечает на вопросы, которые мучают ученых с тех пор, как мы обнаружили, что корона перегрелась. Это настоящее путешествие открытий ».
Фотограф Майкл Солури имел эксклюзивную закулисную возможность увидеть ученых в действии. «Я ищу визуальные аспекты уникальным способом, который помогает превзойти стереотип о том, каким должен быть ученый», - говорит он. «Люди голубые ученые. Я хочу преодолеть этот барьер ». (© michael soluri / michaelsoluri.com) 
Слева направо: техник Тони Ахан, инженеры-механики Келлес Гордже и Даниэль Эби, ведущий инженер по теплозащитному экрану Бетси Конгдон и инженер по системной безопасности Чип Делмар. (© michael soluri / michaelsoluri.com) 
Один из транспортных контейнеров зонда. Тепловой экран на самом деле огнеопасен, но только в присутствии кислорода, которого мало в солнечной короне. Здесь, на Земле, однако, меры предосторожности должны быть приняты. (© michael soluri / michaelsoluri.com) 
«Я хотел увидеть человечество за исследованием космоса», - говорит Солури. «Их чувство точности необычайно. Это показывает, что здесь задействовано ремесло, и это не рутина ». (© michael soluri / michaelsoluri.com) 
Инженер-механик Джим Хучсон держит сенсорный клин от прибора «Энергетический инструмент частиц с низким энергопотреблением» (EPI-Lo) компании Parker Solar Probe, который измеряет частицы низкой энергии, исходящие от Солнца, относительно солнечных ветров. Солури добавляет: «Эти люди делают необычайную работу с необычными материалами, работая в команде, чтобы исследовать вселенную». (© michael soluri / michaelsoluri.com) 
Антенна Parker Solar Probe с высоким коэффициентом усиления, покрытая обтекателем для защиты от загрязнения и / или повреждения при наземной обработке. (© michael soluri / michaelsoluri.com) 
Ученые, стоящие за конструкцией зонда, с любовью называют его «восьмифутовым фризби». При толщине 4, 5 дюйма и 160 фунтов Parker Solar Probe станет серьезным препятствием даже для самых опытных игроков в фризби. (© michael soluri / michaelsoluri.com) 
Аннет Долбоу, бывшая учительница начальной школы, в середине своей карьеры увлеклась электроникой и решила сменить курс. За последние 21 год она участвовала в создании 13 спутников НАСА, но Parker Solar Probe - ее первый лидер в области интеграции и испытаний. «Это одна из самых сложных миссий, в которых я когда-либо участвовал», - говорит Долбоу. «Но это определенно огромная кульминация моей карьеры». (© michael soluri / michaelsoluri.com) 
Конгдон, ведущий инженер теплозащитного экрана Parker Solar Probe, помог разработать конструкцию из углеродного композита толщиной 4, 5 фунта толщиной 4, 5 дюйма, который будет защищать инструменты зонда от жгучего солнечного тепла. Солури добавляет: «Часть моего путешествия - гуманизация людей, которые занимаются наукой, и раскрытие их как людей в уникальном мире». (© michael soluri / michaelsoluri.com) Хотя зонд должен закрыть промежуток в 93 миллиона миль между Землей и Солнцем, его траектория точно не будет прямой. Космические корабли, запущенные с Земли, запускаются с тем же импульсом, что и сама планета, поэтому зонд не может попасть прямо в ад. Вместо этого зонд будет проводить следующие семь лет в медленном вальсе затягивающих эллипсов вокруг Солнца, сокращая разрыв между собой и его огненным партнером по танцам с каждым годом. Чтобы не сбиться с курса, Parker Solar Probe будет иногда путешествовать автостопом рядом с Венерой на космическом корабле-планете, который Бетси Конгдон, ведущий инженер теплозащитного экрана Parker Solar Probe, сравнивает с «поворотом ручного тормоза». Зонд может стабилизировать и переориентировать свой путь.
Путешествие зонда завершится окончательным приближением к звезде в конце 2024 года, когда он пройдет в 3, 83 миллиона миль от поверхности Солнца. Хотя это все еще может звучать отдаленно, это в семь раз ближе, чем любой космический корабль когда-либо был к Солнцу - и закрывает около 96 процентов расстояния между Землей и ее звездой. Более того, это прочно посадит космический корабль в палящую корону.
Вот где появляется тепловой экран. Проекты были разработаны почти десятилетие, и это будет все, что стоит между зондом и острыми опасностями его революционного пути. Но задача была немного более сложной, чем надеть шляпу от солнца на космический корабль весом 1400 фунтов.
При толщине всего 4, 5 дюйма теплозащитный экран имеет мягкое ядро из углеродистой пены, которое на самом деле на 97 процентов пустотело, что делает конструкцию чем-то вроде воздушного сэндвича. Тем не менее, команда с любовным прозвищем «восьмифутовая фризби» набирает 160 фунтов. С обеих сторон две панели из углеродного композита, который на самом деле становится более прочным при нагревании. Кроме того, обращенная к солнцу сторона покрыта специальной белой краской, которая рассеивает большую часть солнечного тепла, защищая хрупкие инструменты ниже. Краска по сути является самым мощным солнцезащитным кремом, когда-либо изобретенным, и очень важно, чтобы ни одно пятно не было пропущено.
При ближайшем приближении зонда верхняя часть щита будет испекаться при температуре около 2500 градусов по Фаренгейту - в семь раз больше, чем температура, необходимая для жарки индейки на День благодарения, - но все равно на удивление холодно, учитывая ее окрестности. Несоответствие связано с диффузностью частиц в атмосфере короны: большая часть тепла, которое будет испытывать зонд, будет исходить от солнечной (сравнительно холодной) поверхности, находящейся на расстоянии нескольких миллионов миль. «Если вы засунете руку в духовку, она не сгорит», - объясняет Конгдон. «Это только когда ты касаешься поверхности».
Так как он выдерживает эти душные температуры, «гигантская фрисби» будет сохранять остальную часть зонда такой же холодной, как (теплый) огурец. Задняя сторона экрана будет оставаться под углом 600 градусов по Фаренгейту, а инструменты, замаскированные в шине зонда, будут оставаться при температуре около 85 градусов по Фаренгейту. Чтобы чувствительная электроника оставалась в тени, теплозащитный экран всегда должен быть направлен на солнце. Одна ошибка может закончить долгожданную миссию в считанные секунды.
Но команда приняла меры предосторожности, чтобы исключить эту возможность. Семь специализированных датчиков (иногда называемых «солнечными датчиками конечностей») окружают космический корабль, постоянно измеряя воздействие зонда на свет. Если космический корабль колеблется в опасном положении, датчики активируют защитный отклик, чтобы быстро скорректировать угол зонда. Датчик также поставляется с системой жидкостного охлаждения, в которую помещается пять литров воды под давлением, которая может течь по маленьким жилкам вдоль оборудования для поддержания работоспособной температуры окружающей среды. Тщательная разработка команды была вплетена в каждый уголок космического корабля. «Она в основном заботится о себе», - говорит Фокс.
По словам Аннет Долбоу (Annette Dolbow), лидера по интеграции и тестированию Parker Solar Probe, который является «самым автономным космическим кораблем» из когда-либо созданных, зонд должен собрать большое количество машин в сравнительно небольшую комплектацию (зонд размером с небольшой автомобиль). Как только космический корабль запустится, он по существу разорвет все связи со своими опекунами на Земле, а это означает, что этот отважный зонд должен постоять за себя в течение следующих семи лет. С октября 2012 года Dolbow любовно суетился над зондом, как взволнованный родитель, чтобы обеспечить его безопасное прохождение.
По словам фотографа Майкла Солури, ученый проекта Никола Фокс приложил руку к названию солнечного зонда Parker в честь 91-летнего физика Юджина Паркера, нарушив давнее правило НАСА против именования космических кораблей живыми людьми. (© michael soluri / michaelsoluri.com) Конечно, это нечто большее, чем футуристический крем для загара: у него есть серьезное дело. Наряду со своими гарантиями, на космическом корабле будут установлены такие инструменты, как Solar Probe Cup, предназначенный для сбора частиц высокой энергии, вытекающих с поверхности солнца, и набор телескопов для съемки освещенных солнцем фотографий достопримечательностей.
И зонд, конечно же, не планирует тратить впустую солнечную энергию, которой он будет обладать в своих путешествиях: в конце концов, он увидит много солнца. Когда он все еще находится далеко от звезды, зонд будет широко отбрасывать свои солнечные панели, впитывая энергетические лучи звезды для питания своих инструментов. Но по мере приближения панели будут сгибаться внутрь, как крылья спящей птицы, что резко уменьшает количество поглощаемого ими света. При ближайшем подходе солнечная энергия будет в 475 раз больше, чем мог бы испытать спутник на орбите Земли - это, как говорит Фокс, «чертовски много энергии», которая могла бы сокрушить чувствительную электронику системы.
Конгдон, Долбоу и Фокс непреклонны в том, что зонд не мог бы собраться вместе без огромных совместных усилий ученых НАСА и лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса, технических специалистов и координаторов. Команда и их сотрудники перевели десятилетия планирования из человеческого разума на листы бумаги и слайды PowerPoint - теперь полностью реализованные в ощутимом подвиге никогда ранее не замеченной механики.
В частности, группа Dolbow посвятила ошеломляющему количеству часов на строительство зонда: «Большинство проектов может занять от 300 до 500 часов на оборудовании», объясняет Dolbow. «У нас было почти 5000 часов на все наши подсистемы ... но [команда] все еще улыбается. Они гордятся тем, что сделали.
После запуска зонда Долбоу шутит, что она может заметить свое пустое гнездо: «После того, как все закончится, наступит период, которого я не жду… когда мы все уйдем и снова сделаем отдельные вещи. Но это будет здорово, что космический корабль находится в космосе, где он принадлежит. Я поправлюсь.
Как наша самая близкая звезда, солнце - наш лучший посредник для понимания этих небесных тел в целом. Более того, солнце стало довольно важной частью нашего существования здесь, на земле, но ни одна звезда не построена так, чтобы вечно существовать. Получение более ясного понимания здоровья и темперамента Солнца послужит не только будущему освоению космоса, но и природе жизни на нашей собственной планете.
«Эта миссия - всего понемногу, - говорит Фокс. «Это исторический процесс, он занимается фундаментальной физикой, но он также приносит пользу жизни и обществу в целом».
С запуском всего в нескольких днях Dolbow поражает, что годы напряженной работы наконец-то собрались вместе. «Здесь мы находимся в игре чемпионата, и мы собираемся перейти в конечную зону», - говорит она. «Это стало такой семьей».
Зонд отправится со станции ВВС Кейп-Канаверал во Флориде в эту субботу с окном запуска, начинающимся в 3:33 по восточному времени. Его всплеск в атмосферу осветит все еще темное небо - историческая вспышка, которая предшествует даже восходящему утреннему солнцу.
