IMAP: космический корабль для исследования гелиосферы

Инженеры NASA завершили важный этап создания космического зонда для исследования межзвёздного пространства IMAP ( Interstellar Mapping and Acceleration Probe. Аппарат теперь переходит на этап сборки, испытаний и интеграции, а его запуск запланирован на конец весны 2025 года. После запуска аппарат перейдёт на орбиту на расстоянии полутора миллионов километров от Земли и будет анализировать взаимодействие солнечного ветра с заряженными частицами, приходящими из-за пределов Солнечной системы.

IMAP продолжит работу, которую начали три другие аппарата: два корабля «Вояджер» и станция IBEX (Interstellar Boundary Explorer). Он сосредоточится на двух главных вопросах гелиофизики: энергизация заряженных частиц от Солнца и взаимодействие солнечного ветра на границе гелиосферы с межзвёздным пространством. Проект предназначен для исследования границ гелиосферы — электромагнитной оболочки, которая окружает и защищает Солнечную систему. Это — область космического пространства, в которой солнечный ветер — поток частиц от Солнца — сталкивается с межгалактическим веществом. Солнечный ветер как раз защищает Землю и другие тела Солнечной системы от космического галактического излучения.

Зонд также должен прояснить вопрос о форме гелиосферы. Обычно гелиосферу представляют в виде фигуры, напоминающей очертания кометы с её вытянутым хвостом. «Голова кометы» расположена с той стороны, куда движется Солнечная система по Галактике, «хвост» — с противоположной. В направлении движения граница гелиосферы должна быть ближе всего, и именно туда отправились оба «Вояджера». С интервалом в несколько лет, в 2012 и 2019 году, они достигли этой границы раздела на расстоянии около 130 астрономических единиц и передали данные о межзвёздной среде оттуда (про выход за пределы гелиосферы «Вояджера-2» можно прочитать отдельную статью).

С другой стороны, только с «Вояджерами» мы пытались бы описать 3D-форму гелиосферы фактически по двум точкам — местам, в которых «Вояджеры» в своё время «проткнули» защитную оболочку Солнечной системы. Дополнительную информацию о границах гелиосферы удалось собрать при помощи корабля IBEX. Он до границ гелиосферы не летал, но зато работает как эхолот, анализируя отражённые сигналы, приходящие от этих границ. Подробнее про программу IBEX и принцип работы «галактического эхолота» также см. другую статью. Недавние данные нескольких космических аппаратов указывают на то, что гелиосфера далеко не симметрична, как в интуитивной «кометной» модели. Другая модель предполагает, что гелиосфера имеет неправильную форму, которая определяется двумя доминирующими «струями» межзвёздной плазмы; в то же время, возможно, она более компактна в сторону, противоположную направлению галактического вращения («кометная» модель предполагает «хвост» размером от 350 а.е.) К этому выводу пришли, в частности, анализируя данные аппаратов «Кассини» и New Horizons, исследующих внешние окрестности Солнечной системы. IMAP в дополнение к IBEX сможет уточнить эту модель. Он разместится на орбите на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли возле точки Лагранжа L1 системы «Земля-Солнце» и будет улавливать и анализировать частицы, которые помогут составить карту границы области влияния Солнца в межзвёздном пространстве.

IMAP недавно прошёл одну из ключевых контрольных точек реализации — так называемую «ключевую точку принятия решения D». Это значит, что разработка теперь может перейти из стадии проекта на стадию сборки, испытаний и интеграции. Предполагаемую дату старта в 2025 году уже пришлось заранее сдвинуть на один месяц — с апреля на май 2025 года.

Аппарат сейчас собирают в «чистой комнате» в Лаборатории прикладной физики университета Джона Хопкинса в штате Мэриленд. В течение нескольких месяцев на корабль установят системы связи, электронное оборудование, термические системы, а также двигатели, батареи и прочее оборудование. Кроме этого, в лабораторию скоро прибудут все десять научных инструментов IMAP и начнется их установка по очереди. Затем начнутся испытания аппарата в сборе, после чего зонд отправят в Центр космических полётов Годдарда для предполётных испытаний.