Российские ученые планируют в 2023-2024 годах с помощью аппаратуры, которую установят на МКС, первыми в мире начать эксперимент по комплексному изучению терагерцового излучения Солнца, который позволит раскрыть ранее неизвестные свойства солнечных вспышек, рассказал РИА Новости руководитель эксперимента "Солнце-Терагерц" заведующий лабораторией физики Солнца и космических лучей им. академика С.Н. Вернова Физического института РАН имени П.Н. Лебедева (ФИАН) Владимир Махмутов.
"В рамках эксперимента "Солнце-Терагерц" мы планируем создание научной аппаратуры, которая позволит исследовать радиоизлучение Солнца в диапазоне от 1 до 10 терагерц на восьми разных частотах и даст детальную информацию о спектре терагерцового излучения нашей ближайшей звезды. Далее, привлекая данные в смежных областях, мы сможем построить полный спектр излучения Солнца", - сказал Махмутов.
"Мы сможем взглянуть на процессы, происходящие на Солнце, более открытыми глазами, с дополнительным вниманием. А главное, мы постараемся определить местоположение области выделения энергии, то есть место ускорения частиц на Солнце, определить высоты, на которых это происходит, в атмосфере или в короне. С точки зрения исследования солнечных вспышек, это крайне актуально", - пояснил он.
Ученый рассказал, что, несмотря на большое количество теоретических моделей, сейчас общепринятой теории происхождения солнечных вспышек нет. Отсутствует и четкое понимание того, в каких областях Солнца начинается ускорение заряженных частиц, и по какому механизму оно происходит.
Чтобы понять природу солнечной активности, ученые измеряют излучение светила в различных областях спектра – электромагнитном (включая видимое излучение), гамма- и рентгеновском диапазонах.
До сегодняшнего дня недостающим звеном теории образования вспышек на Солнце оставалась терагерцовая область (то есть излучение в диапазоне от 1 до 10 триллионов герц). На Землю его очень сложно зарегистрировать, потому что оно практически полностью поглощается водяными парами в атмосфере.
"Трудно выбрать хорошее подходящее место, чтобы атмосфера пропускала это излучение, чтобы всегда была возможность наблюдать за Солнцем, за активными областями, за солнечными вспышками независимо от атмосферных условий", - отметил Махмутов.
При этом он подчеркнул, что при изучении субмиллиметрового излучения (то есть прилегающего к терагерцовому диапазону) ученым удалось найти "окна прозрачности", которые пропускают небольшую порцию такого излучения. Однако его невозможно наблюдать в условиях атмосферных осадков и большой влажности.
Кроме того, по словам Махмутова, терагерцовое излучение привлекает ученых тем, что в нем наблюдается аномалия, которая не согласуется с теорией синхротронного излучения. Вместо ожидаемого спада в нем происходит увеличение потока электромагнитного излучения.
"Надо разбираться, что происходит на Солнце, в его активной области, во время солнечных вспышек, почему эти потоки растут, то есть, что является источником этого излучения. А это имеет крайне важную роль для разработки теории солнечных вспышек, разогрева солнечной короны и развития солнечных активных областей", - добавил Махмутов.
Он уточнил, что в мире уже предпринимались попытки измерить терагерцовое излучение Солнца. Но они проводились в течение нескольких часов в условиях стратосферного полета на двух частотах – 3 и 7 терагерц. Российские же ученые впервые разместят аппаратуру непрерывного наблюдения на космическом аппарате.
Прибор, который установят на внешней поверхности МКС, будет состоять из восьми приемников терагерцового излучения, каждый из которых будет настроен на определенную частоту.
Каждый канал будет оснащен оптической системой, которая оставит из солнечного излучения только терагерцовое, и системой фильтрации, которая будет выделять необходимую частоту. После этой системы фильтров будет стоять приемник излучения, сигнал с которого электроника будет подавать на борт МКС для дальнейшей передачи на Землю и обработки.
"Система достаточно простая, но, тем не менее, каждая часть этой аппаратуры требует внимательного отношения, проработки, тестирования, проведения измерений в лаборатории", - рассказал руководитель эксперимента.
Отправить аппаратуру на МКС ученые рассчитывают в 2023-2024 годах. Во время одного из выходов в открытый космос космонавты на внешней поверхности станции установят прибор, примерно представляющий собой куб с ребром длиной менее полметра. Сам эксперимент будет рассчитан не менее, чем на 2-3 года непрерывного наблюдения за Солнцем.
Руководитель эксперимента рассказал, что изучать будут не только солнечные вспышки, но и потоки, исходящие от спокойной звезды. Кроме того, размещение аппаратуры на Международной космической станции, которая вращается вокруг Земли, позволит наблюдать не только Солнце, но и другие звездные объекты. Такими объектами могут быть планеты, астероиды и кометы, которые имеют небольшую по сравнению с Солнцем температуру.
Создание терагерцового детектора для МКС – это лишь первый шаг. В дальнейшем можно будет строить и более крупные комплексы, способные исследовать астрофизические объекты более детально, уверен Махмутов.
"Например, это могла бы быть не только солнечная программа, это могла бы быть программа, нацеленная на исследования процессов, происходящих в нашей галактике, что крайне интересно, поскольку в этом диапазоне измерений исследований как таковых нет", - рассказал он.
Такие комплексы (Махмутов называет их "терагерцовыми матрицами") можно было бы также использовать в исследованиях процессов, происходящих в земной атмосфере.