Как устроено изображение полученное космическим аппаратом. Фотошоп NASA: кто, как и зачем обрабатывает снимки из космоса

Большинство космических аппаратов дистанционного зондирования заняты изучением процессов, происходящих на поверхности Земли , наподобие того как большинство телескопов астрономического назначения изучают лишь небесные тела за пределами Земли . Однако в некоторых случаях спутники для наблюдения за поверхностью Земли перенацеливаются для фотографирования других космических аппаратов, так же как и наземные астрономические инструменты. Большинство этих случаев связаны с необходимостью сбора дополнительной информации об аварийном космическом аппарате , либо с необходимостью изучения секретных военных спутников . В этом обзоре я решил рассмотреть опубликованные снимки таких наблюдений.

Тот факт, что обычные спутники дистанционного зондирования могут фотографировать не только поверхность Земли , наглядно показал первый коммерческий спутник высокого разрешения - Ikonos-2 . Этот аппарат отметился фотографированием Луны и системы Юпитера . Фотографирование космических аппаратов с борта других космических аппаратов представляет собой значительно более сложную задачу, так как оба участника съемки движутся с космическими скоростями. В 20 веке об этой возможности ходили только смутные предположения насчет военных спутников, лишь в 21 веке были опубликованы первые фотографии подтверждающие, что это действительно возможно.

12 апреля 2012 года неожиданно была потеряна связь с самым дорогостоящим европейским спутником Envisat (его разработка обошлась ЕКА в 3 млрд. долларов). Этот спутник массой в 8 тонн проработал около 10 лет. Для того чтобы лучше понять причины выхода из строя этого аппарата, европейское космическое агентство использовало другие свои спутники оптического наблюдения для фотографирования спутника Envisat . Уже 15 апреля спутник Plеiades 1A , предназначенный для фотографирования поверхности Земли с разрешением в 0.7 метров на пиксель с высоты в 700 км с помощью 0.7-метрого телескопа получил удивительные по качеству снимки спутника Envisat с расстояния в 100 км:

Для сравнения солнечная батарея спутника обладает размером 14 на 5 метров. Одновременно с этим достижением был опубликован ещё один снимок Plеiades 1A другого европейского спутника Spot-5 :

На этом снимке хорошо видна солнечная батарея, состоящая из пяти секций. Эта особенность является типичной для первых спутников программы Spot :

При этом интересно отметить, что корпус спутника Spot-5 является наиболее крупногабаритным среди любого из спутников программы Spot :

Другим ярким примером возможности космической фотосъемки стали снимки на марсианской орбите, полученные с помощью аппарата Mars Global Surveyor . На этом зонде была установлена камера Mars Orbiter Camera , позволяющая получать снимки марсианской поверхности с разрешением в 1.4 метра на пиксель с высоты в 380 км. 35-см телескоп этой камеры использовался не только для фотографирования поверхности Марса , но и его спутников, а так же Земли с Луной :

В апреле 2005 года камера была использована для фотографирования других орбитальных зондов на марсианской орбите. Для Марс Одиссея было получено два снимка с расстояния в 90 и 135 км (хотя при этом отмечается, что аппараты могут сближаться до 15 км):

Разрешение этих снимков лучше одного метра на пиксель, по времени их разделяет всего 7.5 секунд. Для фотографирования была использована следующая схема:

Описание того, что видно на снимках:

Так же эта камера сфотографировала 20 апреля 2005 года и европейский зонд Марс Экспресс с расстояния в 250 и 350 км:

Из-за высоких взаимных скоростей на снимке аппарат вытянулся в полосу длиной в 15 метров и шириной в 1.5 метра. Схема габаритов аппарата:

Через 1.5 года, 2 ноября 2006 года связь с Mars Global Surveyor была внезапно потеряна. Для того чтобы выяснить, что случилось с 10-летним аппаратом, NASA решило использовать свой новейший и самый совершенный марсианский зонд - MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) . На MRO установлена камера HiRES , представляющая собой 0.5-метровый телескоп, и способна получать снимки марсианской поверхности с разрешением в 0.3-метра на пиксель. Снимки системы Земля-Луна с помощью HiRES :

Спустя несколько дней после потери MGS (Mars Global Surveyor) камера HiRES попыталась сфотографировать сломавшийся зонд. С расстояния в 150 км разрешение снимков должно было достичь 10 см на пиксель. Однако к удивлению специалистов на снимках ничего не было обнаружено, вероятно, MGS в ходе аварии перешел на другую орбиту.

Впрочем, ближайший родственник MRO - зонд LRO смог отметиться похожим снимком. Только не на марсианской, а на лунной орбите. На этом зонде установлена камера LROC (Lunar Reconnaissance Orbiter Camera), которая представляет собой 30-см телескоп, способный получать снимки лунной поверхности с разрешением в 0.5 метров на пиксель с высоты в 50 км. Снимок Земли во время солнечного затмения 21 августа 2017 года:

С другой стороны наземные оптические телескопы способны обнаруживать космические аппараты до значительно больших дистанциях. Так аппарат OSIRIS- Rex (с размерами 2.44 х 3.15 метров) был обнаружен Большим бинокулярным телескопом (LBT) за 20 дней до пролета Земли в 2017 году. В этот момент станция обладала видимым блеском в 25 звездных величин, и находилась в 12 млн. км от Земли .

Некоторые другие известные снимки спутников с наземных телескопов:

2. Золотой глаз. Туманность Helix светится, напоминая фантастический космический глаз, на этом инфракрасном изображении, полученном с помощью телескопа VISTA Европейской южной обсерватории, и обнародованном19 января. Helix представляет собой планетарную туманность – расширяющееся облако газа и пыли, выброшенных умирающей звездой на расстоянии 700 световых лет от Земли.

3. Потерпевший кораблекрушение лайнер – вид из космоса. Роскошный круизный лайнер «Costa Concordia», который потерпел крушение у итальянского побережья, запечатлен на фотографии со спутника, сделанной 17 января. Фото было предоставлено компанией DigitalGlobe. Судно село на мель вскоре после того, как отправилось в средиземноморский круиз 13 января. Более 30 человек, находившихся на борту корабля, числятся мертвыми или пропавшими без вести.

4. Северное сияние над Аляске Небо над замерзшей рекой Susitna неподалеку от Talkeetna, Аляска, освещена северным сиянием 23 января 2012 года. Территория, на которой была возможность наблюдать северное сияние, значительно расширилась из-за интенсивной солнечной бури, которая произошла несколькими днями ранее.

5. Поствспышечные петли на солнце. Каскадные петли появляются спиралью над активной областью на Солнце. Это ультрафиолетовое изображение было предоставлено специалистами Лаборатории солнечной динамики НАСА 15-16. января. Напоминающие петли образования состоят из перегретой плазмы, каждая из них в несколько раз превосходит Землю по размеру.

6. Космический аппарат «Союз TMA-03M» (Россия) доставляют на пусковую площадку на космодроме Байконур в Казахстане 19 декабря. Космический аппарат доставил очередную экспедицию на борт Международной Космической станции 21 декабря.

7. Российский космонавт Олег Кононенко, астронавт НАСА Дон Петит и голландский астронавт Андре Куперс прощаются, стоя на трапе, ведущим на пусковую площадку на космодроме Байконур 21 декабря. Трое астронавтов отправились на Международную космическую станцию на борту российского космического аппарата «Союз TMA-03M».

8. Одетые в специальные белоснежные костюмы инженеры проводят работы по разработке теплового инфракрасного датчика для следующего спутника Landsat в космическом центре Годдарда, находящегося в ведении НАСА в штате Мэриленд, 30 января. После завершения тестирования, датчик будет интегрирован с космическим летательным аппаратом в Аризоне. Программа Landsat представляет собой серию спутников, которые проводят наблюдения за Землей. Ими совместно управляют НАСА и Геологическая служба США.

9. Длинный хвост кометы Лавджоя виден неподалеку от горизонта Земли на этой ночной фотографии, сделанной астронавтом НАСА Дэном Бербанком с борта Международной Космической станции 21 декабря.

10. Эта фотография, на которой запечатлена туманность Орла, была обнародована 17 января. Она сочетает в себе инфракрасное изображение, получено специалистами Космической обсерватории Гершеля и изображение, полученное с помощью XMM-Newton. На фотографии зафиксировано, как горячие молодые звезды взаимодействуют с окружающим их ультра-холодным газом и пылью, которые являются критическим материалом для формирования звезд. Облака, расположенные чуть ниже центра фотографии, известны как “Столпы творения”, и были предметом изучения известного космического телескопа Хаббла в 1995 году.

11. Изображение, полученное с помощью спутника для экологических исследований “Энвисат-1”, принадлежащего Европейскому космическому агентству, было обнародовано 13 января 2012 года. На нем запечатлено цветение фитопланктона в океане, сформировавшее восьмерку. Фотография была сделана в Южном Атлантическом океане, приблизительно в 375 милях к востоку от Фолклендских островов.

12. Администратор НАСА Чарльз Болден возглавляет персонал агентства во время церемонии возложения венков в рамках Дня памяти НАСА на Арлингтонском национальном кладбище 26 января 2012 года. В это день были возложены венки в память о тех мужчинах и женщинах, которые расстались с жизнью в борьбе за освоение космоса. Среди тех, чью память почтили в этот день, были астронавты, погибшие при пожаре на «Apollo 1» (27 января 1967 года), расставшиеся с жизнью в результате взрыва «Challenger» (28 января 1986 года) и аварии «Колумбии» (1 февраля, 2003 года).

13. Эта модифицированное цветное изображение, сделанное с помощью марсианского разведывательного спутника «Mars Reconnaissance Orbiter», находящегося в ведении НАСА, и обнародованное 25 января, запечатлело песчаные дюны в марсианской Долине Ночи Noachis Terra. Площадь, запечатленная на фотоснимке, составляет около шести десятых мили (1 км) в поперечнике.

14. Изображение самой большой луны Сатурна, Титана. Снимок сделан с помощью принадлежащего НАСА летательного аппарата «Кассини» 21 мая 2011 года, когда «Кассини» находился на расстоянии 1,4 миллиона миль от поверхности Титана. Изображение было обнародовано 22 декабря 2012 года.

15. Крупный план одной из лун Сатурна, Титана, в оранжевом и синем слоях лунной дымки, вблизи южного полюса луны. Снимок был сделан космическим аппаратом «Кассини» 11 сентября 2011 года и обнародован 22 декабря 2012 года Разница в цвете может быть связана с размером частиц, составляющих дымку. Голубая дымка, вероятно, состоит из более мелких частиц, чем оранжевая дымка.

16. Острова Флорида-Кис, вид из космоса, фотография сделана с помощью одного из спутников НАСА 4 января.

17. В 1972 году экипажем Аполлона-17 была сделана знаменитая фотография Земли, получившая название «Blue Marble» (Голубой Мрамор). Новая фотография под таким же названием была сделана 4 января с помощью спутника Suomi NPP. Это спутник нового поколения, который будет использоваться для метеорологического наблюдения, а также для климатических исследований.

18. Последствия сильного снегопада видны на территории, простирающейся от Нью-Мексико до Канзаса на этой фотографии, сделанной 21 декабря 2011 года спутником Aqua, принадлежащим НАСА. На фотографии отмечены границы штатов Нью-Мексико, Колорадо, Техас, Оклахома, Канзас и Небраска.

19. Самый новый остров планеты Земля, софрмировавшийся Красном море, приблизительно в 40 милях от поебережья Йемена. Местные рыбаки сообщили об извержении подводного вулкана неподалеку от острова Саба, а спутники зафиксировали, что из-под воды поднимается белый шлейф, а также проходит диоксида серы. Центр вулканической активности был расположен на северной окраине острова Зубайр. Это изображение, сделанное 7 января2012 года с помощью спутника EO-1, принадлежащего НАСА, запечатлело столб пепла и пара, поднимающегося над новым островом.

20. Пейзаж островов Флорида-Кис и пролетающий в небе метеор в ночь с 3 на 4 января 2012 года, во время разгара метеорного ливня Квадрантид.

Издревле человек стремился постичь неизведанное, устремляя свой взгляд на ночное небо, на котором буквально рассыпаны миллионы звезд. Ученые всегда уделяли серьезное внимание изучению космоса и теперь они имеют возможность, с помощью мощнейшего научного оборудования не только рассматривать его, но и делать уникальные фотографии. Предлагаю вам насладиться удивительными фотографиями космоса, которые были сделаны ими совсем недавно и узнать немного интересных фактов.

Прекрасная тройная туманность NGC 6514 в созвездии Стрельца. Название туманности предложено Уильямом Гершелем и означает «разделенная на три лепестка». Точное расстояние до нее неизвестно, но по различным оценкам составляет от 2 до 9 тысяч световых лет. NGC 6514 состоит сразу из трех основных типов туманностей - эмиссионной (розоватый цвет), отражающей (голубой цвет) и поглощающей (чёрный цвет). (Фото Máximo Ruiz):

Космический Хобот слона

Туманность Хобот слона извивается вокруг эмиссионной туманности и молодого звездного скопления в комплексе IC 1396 в созвездии Цефея. Длина космического слоновьего хобота составляет более 20 световых лет. Эти темные облака, похожие на усы, содержат материал для образования новых звезд и скрывают протозвезды - звезды на завершающем этапе своего формирования - за слоями космической пыли. (Фото Juan Lozano de Haro):

Мир-кольцо

Объект Хога - странная кольцеобразная галактика в созвездии Змеи, названная в честь открывателя.Расстояние до Земли составляет около 600 млн световых лет. В центре галактики находится скопление из относительно старых звезд желтого цвета. Оно окружено практически правильным кольцом из звезд более молодых, имеющих голубой оттенок. Диаметр галактики - около 100 тыс. световых лет. Среди гипотез о происхождении рассматриваются столкновение галактик, произошедшее несколько миллиардов лет тому назад. (Фото R. Lucas (STScI | AURA), Hubble Heritage Team, NASA):

Луна над Андромедой

Большая спиральная галактика Туманность Андромеды, находится всего в 2.5 млн световых лет от нас и является самой близкой к нашему Млечному Пути спиральной галактикой. Ее можно увидеть невооруженным глазом как небольшое размытое пятнышко на небе. Эта составная фотография позволяет сравнить угловой размер Туманности Андромеды и Луны. (Фото Adam Block and Tim Puckett):

Постоянно меняющаяся поверхность Ио

Спутник Юпитера Ио - самый вулканически активный объект в Солнечной системе. Его поверхность постоянно меняется из-за новых потоков лавы. Эта фотография стороны спутника Ио, повернутой к Юпитеру, она составлена из снимков, сделанных в 1996 году космическим аппаратом НАСА Галилео. Отсутствие ударных кратеров объясняется тем, что вся поверхность Ио покрывается слоем вулканических отложений гораздо быстрее, чем возникают кратеры. Вероятной причиной вулканической активности является меняющиеся гравитационные приливы, вызывающиеся огромным Юпитером. (Фото Galileo Project, JPL, NASA):

Туманность Конус

Около туманности Конус можно наблюдать странные образования. Они возникают из-за взаимодействия межзвездной пыли со светом и газом, исходящих от молодых звезд. Голубое свечение вокруг звезды S Mon - это отражение излучения яркой звезды окружающей звездной пылью. Звезда S Mon находится в рассеянном звездном скоплении NGC 2264, расположенном на расстоянии 2 500 световых лет от Земли. (Фото Subaru Telescope (NAOJ) & DSS):

Спиральная галактика NGC 3370

Спиральная галактика NGC 3370 находится на расстоянии около 100 миллионов световых лет от нас в созвездии Льва. По размеру и структуре она близка к нашему Млечному Пути. (Фото NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI | AURA):

Спиральная галактика M74

Эта спиральная галактика одна из фотогеничных. Она состоит из примерно 100 миллиардов звезд и находится на расстоянии около 32 млн световых лет от нас. Предположительно в этой галактике есть черная дыра промежуточной массы (то есть существенно больше звёздных масс, но меньше чёрных дыр в центре галактик). (Фото NASA, ESA, and the Hubble Heritage (STScI | AURA) - ESA | Hubble Collaboration):

Туманность Лагуна

Это гигантское межзвездное облако и область H II в созвездии Стрельца. Находясь на расстоянии 5200 световых лет, туманность Лагуна одна из двух звездоформирующих туманностей слабо различимых невооружённым глазом в средних широтах Северного полушария. Недалеко от центра Лагуны находится яркая область «песочных часов» - результат турбулентного взаимодействия звездных ветров и мощного излучения. (Фото Ignacio Diaz Bobillo):

Светящаяся полоса в туманности Пеликан

Хорошо видимая на небе, светящаяся полоса IC 5067 является частью большой эмиссионной туманности Пеликан с характерной формой. Длина полосы - около 10 световых лет, она очерчивает голову и шею космического пеликана. Находится на расстоянии около 2 000 световых лет от нас. (Фото César Blanco González):

Грозовое облако

Этот красивый снимок был сделан на юге провинции Альберта в Канаде. Это удаляющееся дождевое облако, на его ближнем краю видны необычные выступы, характерные для вымеобразных облаков, а из дальнего края облака идет дождь. Также читайте статью «Редкие виды облаков». (Фото Alan Dyer):

Три яркие туманности в Стрельце

Туманность Лагуна M8 находится слева от центра картинки, M20 - цветную туманность справа. Третья туманность, NGC 6559, расположена чуть выше M8 и отделена от нее темной полосой звездной пыли. Все они находятся на расстоянии около 5 тысяч световых лет от нас. (Фото Tony Hallas):

Галактика NGC 5195: знак вопроса

Карликовая галактика NGC 5195 в созвездии Гончие Псы хорошо известна как маленький спутник спиральной галактики M51 - галактики Водоворот. Вместе они похожи на космический вопросительный знак, в котором NGC 5195 является точкой. Находится на расстоянии около 30 млн световых лет от Земли. (Фото Hubble Legacy Archive, NASA, ESA):

Удивительный расширяющийся краб

Эта крабовидная туманность, находящаяся от нас на расстоянии 6 500 световых лет в созвездии Тельца - остаток вспышки сверхновой, расширяющееся облако вещества, оставшегося после взрыва огромной звезды. В настоящее время размер туманности - около 10 световых лет, и она расширяется со скоростью примерно 1000 км/с. (Фото Adam Block, Mt. Lemmon SkyCenter, U. Arizona):

Переменная звезда RS Кормы

Это - одна из самых важных звезд на небе. Одна из причин- она случайно оказалась окружена ослепительной отражательной туманностью. Самая яркая звезда в центре - пульсирующая RS Кормы. Она почти в 10 раз более массивна, чем Солнце, в 200 раз больше, а ее яркость в среднем в 15 000 раз больше солнечной, причем RS Кормы меняет яркость почти в пять раз каждые 41,4 дней. RS Кормы находится на расстоянии около четверти пути между Солнцем и центром Млечного Пути, на расстоянии 6 500 св. лет от Земли. (Фото Hubble Legacy Archive, NASA, ESA):

Планета-океан Глизе 1214b

Экзопланета (сверхземля) в созвездии Змееносца. Первая обнаруженная планета-океан, она обращается вокруг тусклого красного карлика GJ 1214. Планета находится достаточно близко к Земле (13 парсек или примерно 40 световых лет), и поскольку проходит транзитом по диску своей звезды, ее атмосфера может быть подробно изучена с помощью текущих технологий. Один год на планете длится 36 часов.

Атмосфера планеты состоит из густого водяного пара с небольшой примесью гелия и водорода. Однако учитывая высокую температуру на поверхности планеты (около 200 градусов Цельсия), ученые считают, что вода на планете находится в таких экзотических состояниях как «горячий лёд» и «супержидкая вода», которые не встречаются на Земле.

Возраст планетной системы оценивается в несколько миллиардов лет. Масса планеты составляет примерно 6,55 масс Земли, в то же время диаметр планеты превышает земной более чем в 2,5 раза. На этой картинке показано, как художник представляет себе прохождение сверхземли Глизе 1214b по диску своей звезды. (Фото ESO, L. Calçada):

Звездная пыль в Южной Короне

Здесь видны облака космической пыли, которые находятся на звездном поле около границы созвездия Южной Короны. Они находятся на расстоянии менее 500 световых лет от нас и блокируют свет от более далеких звезд галактики Млечный Путь. В самом центре снимка расположились несколько отражательных туманностей. (Фото Ignacio Diaz Bobillo):

Скопление галактик Abell 1689

Abell 1689 - скопление галактик в созвездии Девы. Это одно из наиболее больших и самое массивное из известных скоплений галактик, является гравитационной линзой, искажая свет галактик, находящихся за ним. Само скопление расположено на расстоянии 2.2 миллиарда световых лет (670 мегапарсек) от Земли.(Фото NASA, ESA, Hubble Heritage):

Плеяды

Рассеянное скопление в созвездии Тельца, иногда именуемое «Семь сестер»; одно из ближайших к Земле и одно из наиболее заметных для невооружённого глаза звездных скоплений. Пожалуй, это самое известное звездное скопление на небе. Звездное скопление Плеяд имеет около 12 световых лет в диаметре и содержит около 1 000 звезд. Общая масса звезд скопления оценивается в примерно 800 масс нашего Солнца. (Фото Roberto Colombari):

Туманность Креветка

У югу от от Антареса, в хвосте богатого туманностями созвездия Скорпиона, находится эмиссионная туманность IC 4628. Горячие массивные звезды, возраст которых всего лишь несколько миллионов лет, освещают туманность невидимым ультрафиолетовым светом. Астрономы называют это космическое облако туманностью Креветка. (Фото ESO):

Пока остальной мир следит и ждет новую информацию о Starman (манекене компании SpaceX, облаченном в разработанный ею же новый скафандр и сидящем на водительском месте электрородстера Tesla, направляющегося в сторону Марса), космическое агентство NASA опубликовало самую далекую в истории человечества космическую фотографию, сделанную космическим аппаратом «Новые горизонты». На момент совершения фотографии (5 декабря 2017 года) аппарат находился в 6,12 миллиарда километров от Земли.

Помимо рекорда дальности, у фотографий «Новых горизонтов» есть и другие потрясающие особенности. Станции удалось запечатлеть несколько объектов пояса Койпера, находящегося на расстоянии 55 астрономических единиц от Земли, за орбитой Нептуна. Пояс состоит из малых космических тел и скоплений различных веществ, таких как лед, аммиак и метан.

Напомним, что одна астрономическая единица равна 149,6 миллиона километров, то есть расстоянию от Земли до Солнца. Таким образом, объекты, которые удалось заснять New Horizons, находятся от нас на расстоянии свыше восьми миллиардов километров. В частности, станции, двигающейся к своей основной цели – объекту пояса Койпера 2014 MU69, – удалось получить изображения нескольких карликовых планет 2012 HZ84 и 2012 HE85, сделанные в условных цветах.

Объекты пояса Койпера 2012 HZ84 (слева) и 2012 HE85 (справа)

В тот же день, но двумя часами ранее аппарат сделал еще одну фотографию. На этот раз объектом для снимка выступила более далекая цель – звездное скопление Колодец желаний (NGC 3532).

Звездное скопление Колодец желаний (NGC 3532)

С 2015 по 2016 год аппарат провел целый фотосет из детальных изображений карликовой планеты Плутон, благодаря чему у астрономов появилось очередная возможность для изучения и анализа поверхности этого небесного тела на беспрецедентно новом детальном уровне.

Следует отметить, что «Новые горизонты» далеко не первый аппарат, которому удалось забраться так далеко от Земли. До него были такие зонды, как «Вояджер-1/2», а также «Пионер-10/11». Однако «Новые горизонты» - единственный рукотворный космический аппарат, чья камера по-прежнему находится в рабочем состоянии. В настоящий момент зонд находится в режиме гибернации и движется к своей основной цели миссии. Ученые ожидают, что в 2019 году аппарат сможет запечатлеть планетоид 2014 MU69, который находится на расстоянии в 1,6 миллиарда километров от Плутона.

Вот уже целый месяц прошёл с того момента, как отправился в свой полёт космический аппарат Parker Solar Probe. Сейчас известно, что каждый из его четырёх приборов, входящих в полезную нагрузку, увидел “первый свет”. Эти ранние наблюдения пока ещё не являются важными научными событиями, но показывают, что каждый из приборов аппарата работает хорошо. Инструменты работают в связке для измерения электрических и магнитных полей Солнца, частиц Солнца и солнечного ветра, а также для получения изображений окружающей среды вокруг космического аппарата.

«Все инструменты передали данные, которые не только служат для калибровки, но и фиксируют всплески того, что мы ожидаем измерить вблизи Солнца, чтобы решить тайны солнечной атмосферы и короны», - Нур Рауафи, научный сотрудник проекта Parker Solar Probe в Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса.

Первое условное сближение миссии с Солнцем состоится в ноябре 2018 года, но даже сейчас приборы могут собирать данные о том, что происходит в солнечном ветре, находясь всё ещё ближе к Земле. Предлагаем вашему вниманию краткий обзор этих результатов.

WISPR (Wide-field Imager for Solar Probe, Оптический телескоп для получения изображений солнечной короны и гелиосферы)

Фактически, WISPR является единственным прибором на аппарате, который покажет самый понятный для всех результат - изображения в видимом диапазоне. Он позволит ясно, но очень недолго, наблюдать солнечный ветер изнутри короны. Прибор состоит из двух телескопов и расположен за теплозащитным экраном между двумя антеннами из комплекта приборов FIELDS. Чтобы сохранить их в безопасности, телескопы были укрыты защитным экраном во время старта.

WISPR был включён в начале сентября 2018 года и уже передал на Землю тестовые изображения для калибровки, полученные при закрытом защитном экране. 9 сентября 2018 года его створки были раскрыты, что позволило аппаратуре сделать первые изображения во время своего путешествия к Солнцу.

Правая сторона этого изображения - от внутреннего телескопа WISPR - имеет 40-градусное поле зрения. Левая сторона изображения от внешнего телескопа WISPR, который имеет 58-градусное поле зрения. Источник: NASA/Naval Research Laboratory/Parker Solar Probe

Расс Говард, главный исследователь программы WISPR из Военно-морской исследовательской лаборатории, изучил изображения, чтобы определить, что инструмент видит по сравнению с тем, что ожидалось, используя в качестве гидов различные небесные ориентиры.

«Существует очень характерное скопление звёзд на перекрытии двух изображений. Самой яркой является звезда Антарес, которая находится в созвездии Скорпиона примерно в 90 градусах от Солнца», - сказал Говард.

Солнце, не видимое на этом изображении, находится далеко справа от края изображения. Планета Юпитер также видна на изображении. Она была захвачена внутренним телескопом WISPR - это яркий объект чуть правее центра в правой части изображения.

«Левая сторона фотографии показывает красивое изображение Млечного Пути, глядя на галактический центр».

Время экспозиции, то есть время, в течение которого свет попадал на открытую матрицу для получения этого изображения, является интервалом, который можно сократить или удлинить, чтобы сделать изображение темнее или ярче. Во время этой съёмки время экспозиции было минимальным, и на то есть причина:

“Мы намеренно выставили короткую экспозицию, потому что в случае, если здесь было что-то очень яркое, когда мы впервые включили камеру, этот объект попросту засветил бы всё”.

По мере приближения космического аппарата к Солнцу его ориентация будет меняться, как и изображения WISPR. С каждой новой орбитой вокруг Солнца WISPR будет захватывать изображения структур, вылетающих из его короны. И, в то время, как другие измерения ранее были сделаны приборами на расстоянии одной астрономической единицы, WISPR будет работать намного ближе к Солнцу, сократив это расстояние примерно на 95 процентов. Это существенно увеличивает способность видеть то, что происходит в этом регионе с гораздо меньшим масштабом, чем когда-либо прежде, получая новые изображения нетронутой ранее солнечной короны.

ISʘIS (Integrated Science Investigation of the Sun, Исследование электронов, протонов и тяжёлых ионов)

Источник: NASA/Princeton University/Parker Solar Probe

ISʘIS (произносится как “исис”, аббревиатура просто включает в себя символ Солнца) измеряет частицы высоких энергий, связанные с солнечной активностью, то есть вспышками и коронарными выбросами массы. (Другой набор инструментов миссии, SWEAP, фокусируется на низкоэнергетических частицах, которые составляют солнечный ветер.) ISʘIS состоит из двух инструментов, которые покрывают ряд энергий для этих активных частиц: EPI-Lo фокусируется на нижней границе энергетического спектра, а EPI-Hi измеряет более активные частицы. Оба прибора собирали первые данные в условиях низкого напряжения, вследствие чего учёные смогли убедиться, что детекторы работают как положено. Когда Parker Solar Probe приблизится к Солнцу, они будут полностью включены в работу для измерения частиц в его короне.

Данные от EPI-Lo слева показывают фоновые космические лучи - заряженные частицы, которые пришли в нашу Солнечную систему из других частей галактики. По мере того как на EPI-Lo будет подаваться большее напряжение, а зонд повернётся к Солнцу, прибор станет больше измерять те частицы, которые относятся уже к солнечном ветру.

Справа данные от EPI-Hi, которые показывают концентрации частиц водорода и гелия. Ближе к Солнцу учёные ожидают наблюдать гораздо больше таких частиц, наряду с более тяжёлыми элементами, а также некоторые частицы с гораздо более высокими энергиями, особенно во время событий их выброса.

”Команда ISʘIS в восторге от того, что прибор хорошо работает. Впереди еще несколько шагов, но пока все выглядит великолепно!”, - Дэвид Маккомас, профессор астрофизических наук в Принстонском университете и главный исследователь программы ISʘIS.

FIELDS (Измерение электрических и магнитных полей, радиоволн, вектора Пойнтнинга, плазмы, и температуры электронов)

Источник: NASA/UC Berkeley/Parker Solar Probe

Набор приборов FIELDS на борту зонда Parker Solar Probe будет изучать масштаб и форму электрических и магнитных полей в атмосфере Солнца. Это ключевые измерения для понимания того, почему корона Солнца в сотни раз горячее, чем ее поверхность.

Датчики FIELDS состоят из четырёх двухметровых антенн электрического поля. Они установлены в передней части корабля, выходят за тепловую защиту, поэтому подвержены всей мощи солнечной среды. Также в набор включены три магнитометра и пятая короткая антенна электрического поля, установленная на штанге, которая выдвигается из задней части корабля.

Приведенные выше данные, собранные во время развертывания мачты вскоре после запуска космического аппарата в августе 2018 года, показывают то, как изменяется магнитное поле, когда мачта удаляется от зонда. Ранние данные - это магнитное поле самого космического аппарата, приборы измеряли резкое падение магнитного поля по мере того, как стрела удалялась от аппарата. После развертывания приборы будут измерять магнитное поле солнечном ветра. Приведённый график красноречиво иллюстрирует причину, по которой такие датчики должны располагаться далеко от космического аппарата.

В начале сентября 2018 года были успешно развернуты четыре антенны электрического поля на передней части космического корабля, и почти сразу после этого стали наблюдаться подписи солнечных вспышек.

Иллюстрация сравнения данных от Parker Solar Probe (в центре и внизу) и от Wind (вверху).