Автоматический космический аппарат для исследования Солнца Solar Orbiter Европейского космического агентства (European Space Agency, ESA) готов к старту в начале февраля. Он оснащён инструментами для исследования солнечного ветра, магнитного поля и вспышек на Солнце, а его наклонная орбита позволит впервые получить изображения Солнца в районе его полюсов.
Solar Orbiter — совместный проект Европейского космического агентства и NASA в рамках программы фундаментальных космических исследований ESA Cosmic Vision. Производителем космического аппарата является компания Airbus. Запуск корабля с мыса Канаверал, Флорида, намечен в ночь с 7 на 8 февраля 2020 года. Кроме специализированной аппаратуры для исследования различных физических полей Солнца, его особенностью будет, во-первых, довольно близкий подлёт к звезде, а во-вторых, траектория полёта. В самой ближней точке аппарат будет находиться на расстоянии 42 миллиона километров от Солнца, или 60 солнечных радиусов, внутри орбиты Меркурия. Кроме того, это будет первый аппарат с орбитой, позволяющей исследовать полярные области Солнца. Вывод на такую орбиту выполняется за несколько витков вокруг Солнца с использованием притяжения Венеры и Земли, поэтому орбита зонда существенно нестационарна.
При старте орбита космического корабля будет лежать примерно в плоскости, в которой обращается вокруг Солнца Земля и другие планеты Солнечной системы (плоскость эклиптики). Запуск сразу на полярную орбиту потребовал бы значительно больших затрат горючего: не получится в полной мере использовать собственное движение Земли вокруг Солнца в помощь первоначальному разгону. Для изменения плоскости орбиты будет несколько раз выполнен гравитационный манёвр с облётом Венеры. Сильно вытянутая эллиптическая орбита корабля выбрана «в резонансе» с обращением Венеры, и каждые несколько витков вокруг Солнца корабль будет приближаться к ней и немного изменять наклон орбиты, постепенно уходя из плоскости эклиптики. Так, в конце 2021 года аппарат достигнет наклона орбиты 17° — это будет уже выход на «номинальную научную орбиту» миссии, что позволит получать подробные снимки полярных областей Солнца. Через примерно десять витков наклон вырастет предположительно до 33°.
Аппарат, работающий на расстояниях до 0,3 астрономических единицы, будет закрыт от Солнца теплозащитным щитом, выдерживающим температуры более 500 °C. Даже солнечные панели аппарата будут работать в нескольких положениях: при подлёте слишком близко к Солнцу они будут прятаться за щит. Также в защите нуждаются и научные приборы на борту (scientific payload).
На корабле предусмотрено 10 научных инструментов. Среди них — «традиционные» магнитометр и спектрографы для разных диапазонов, но также и специализированные инструменты для изучения сейсмоактивности Солнца, солнечной короны и плазмы («солнечного ветра») вокруг корабля.
Часть инструментов зонда в рабочем состоянии располагается на выносной штанге длиной 4,4 метра во избежание искажений измеряемых полей от корпуса корабля. Эту штангу нужно будет развернуть почти в самом начале полёта, перед запуском химических стартовых двигателей ракеты, чтобы не допустить загрязнения приборов продуктами сгорания. Синхронизация процессов запуска двигателей и развёртывания комплекса приборов потребовала многочисленных полевых испытаний для отработки управления кораблём и предупреждения мыслимых нештатных ситуаций. На таких учениях в центрах управления полётом отыгрываются, например, форс-мажоры в виде отказа компьютера или внезапного исключения (например, заболевания) участника команды. Серия испытаний закончились на днях, однако перед запуском будет проведена ещё генеральная репетиция.
Самые первые аппараты на солнечной орбите — зонды NASA серии Pioneer размером порядка метра, они были запущены ещё в середине 1960-х годов, и с некоторыми из них в 1990-х годах спорадически даже выполнялись сеансы связи. В «новое» время в исследовании Солнца принимает участие около полутора десятка проектов, многие из которых активны в данный момент. Некоторые из этих проектов предназначены для испытания новых технологий в будущих миссиях. Таким является, например, зонд ESA PROBA-2, выведенный в космос российской ракетой-носителем с космодрома в Плесецке. Ближайшим действующим аналогом Solar Orbiter является зонд NASA «Паркер» (Parker Solar Probe), подлетающий к Солнцу на расстояние до 0,25 а.е. и также использующий для разгона многократный гравитационный манёвр с облётом Венеры. Solar Orbiter обеспечит «контекстную информацию» для «Паркера», поскольку в отличие от «Паркера», он оснащён направленными на Солнце камерами. Кроме того, впервые зонд будет лететь на такой наклонной орбите для исследования полюсов. Динамика магнитосферы в полярной области важна для понимания «солнечной погоды» (магнитных бурь и их воздействия на Землю), особенно в периоды изменения магнитной полярности Солнца.
Solar Orbiter. Разворачивание антенн и выносной штанги с инструментами.
