Унікальний телескоп відіграє вирішальну роль у кращому розумінні Сонця та космічної погоди.
Перші знімки, отримані Сонячним телескопом Даніеля К. Іноуї Національного наукового фонду, показують безпрецедентні деталі поверхні Сонця та демонструють результат світового рівня, якого вдалося досягти за допомогою цього унікального 4-метрового сонячного телескопа. Сонячний телескоп Іноуї, встановлений на вулкані Халеакала (острів Мауї, Гаваї), відкриває нову еру в геліофізиці й допоможе зробити крок вперед у розумінні Сонця та його впливу на Землю.
Активність Сонця, що є основним чинником космічної погоди, впливає на Землю. Спалахи на Сонця та виверження речовини з його поверхні можуть впливати на повітряне сполучення, порушувати супутниковий зв’язок та викликати аварії в електромережах, спричиняючи тривалі відключення, чи вимикати такі високотехнологічні системи, як GPS.
Перші зображення, отримані за допомогою Сонячного телескопа Даніеля К. Іноуї Національного наукового фонду, показують поверхню Сонця крупним планом, що є важливою особливістю для науковців. Зображення показують газ, що «кипить», — умовну поверхню нашої зорі. Окремі, схожі на зерна, структури — кожна розміром з штат Техас — є ознакою руху, завдяки якому тепло з середини Сонця виходить на його поверхню. Гаряча сонячна речовина (плазма) внаслідок конвекції піднімається в яскравих центрах «зерен», охолоджується і потім опускається під поверхню в ділянках, які на зображеннях видно як темні смуги.
Сонячний телескоп Іноуї Національного наукового фонду може робити зображення ділянок Сонця завширшки 38000 км. На цих зображеннях помітно великі структури у вигляді гранул, що мають протяжність сотні кілометрів, а також найменші утворення, які коли-небудь бачили на сонячній поверхні. Розміри деяких із них становлять 30 км. Фонове зображення диска Сонця отримано під час виконання інтегрованої синоптичної програми NSO/GONG. Фото з сайту www.nsf.gov.
«Відтоді, як Національний науковий фонд (National Science Foundation, NSF) почав працювати над цим наземним телескопом, ми з нетерпінням чекали перших знімків», — сказала Франс Кордова (France Córdova), директор NSF. «Зараз ми можемо поширювати ці світлини та відеозаписи, які нині є найдокладнішими зображеннями Сонця. Сонячний телескоп Іноуї зможе скласти карту магнітних полів всередині сонячної корони, де відбуваються сонячні виверження, які можуть вплинути на життя Землі. Цей телескоп покращить наше розуміння того, що впливає на космічну погоду, і, зрештою, допоможе краще прогнозувати сонячні спалахи».
Розширення пізнання
Сонце — найближча до нас зоря — величезний ядерний реактор, який щомісяця спалює близько 5 мільйонів тонн водню. Він робить це близько 5 млрд р. і ще «працюватиме» протягом 4,5 мільярдів років. Вся енергія Сонця випромінюється в космос у всіх напрямках, і крихітна частка, що потрапляє на Землю, уможливлює життя на планеті. У 50-х роках науковці з’ясували, що сонячний вітер дме від Сонця до меж Сонячної системи. Вони також вперше дійшли висновку, що ми живемо всередині атмосфери цієї зорі. Але багато найважливіших процесів, що відбуваються на Сонці, досі цікавлять науковців.
«На Землі ми можемо більш-менш точно передбачити, чи буде дощ у будь-якій точці світу, а для космічної погоди такого ще немає», — сказав Метт Маунтін (Matt Mountain), президент Асоціації університетів з астрономічних досліджень (Association of Universities for Research in Astronomy, AURA), яка керує Сонячним телескопом Іноуї. «Наші прогнози відстають від наземної погоди на 50 років, якщо не більше. Нам потрібно зрозуміти основу фізики космічної погоди, а в її основі лежать процеси, що відбуваються на Сонці. Саме їх допоможе вивчити Сонячний телескоп Іноуї протягом наступних десятиліть».
Сонячна плазма внаслідок постійного руху заплутує силові лінії магнітного поля Сонця. Це спричиняє суттєве посилення магнітного поля в окремих ділянках Сонця, що, зрештою, може привести до появи сонячного спалаху. Ці явища спроможні негативно вплинути на наш сучасний спосіб життя, який великою мірою залежить від технологій. Під час урагану «Ірма» (Irma) в 2017 році Національне управління океанічних і атмосферних досліджень (ідеться про США — Ред.) повідомило, що космічна погода якраз у день урагану призвела до погіршення протягом восьми годин радіозв’язку, який використовували служби порятунку.
Врешті-решт, можливість спостережень цих крихітних магнітних особливостей є головним у тому, що робить Сонячний телескоп Іноуї унікальним. Він може виміряти та охарактеризувати магнітне поле Сонця більш докладно, ніж коли-небудь раніше, і визначити причини потенційно шкідливої сонячної активності.
«Вся справа в магнітному полі», — сказав Томас Ріммеле (Thomas Rimmele), директор Сонячного телескопа Іноуї. «Щоб розгадати найбільші таємниці Сонця, нам треба не лише вміти чітко бачити ці крихітні структури на відстані 150 мільйонів кілометрів, але дуже точно вимірювати їх силу й напрямок магнітного поля біля поверхні та простежувати його поширення аж у корону, тобто в зовнішню атмосферу Сонця».
Краще розуміння джерел потенційних катастроф дозволить урядам та комунальним підприємствам краще підготуватися до неминучих майбутніх подій у космосі. Очікується, що повідомлення про потенційні наслідки може відбутися раніше — за 48 годин, замість нинішнього стандарту, що становить приблизно 48 хвилин до ймовірної катастрофи. Це дало б більше часу, щоб захистити роботу електромереж та критичної інфраструктури, а також перевести штучні супутники Землі у безпечний режим.
Техніка
Щоб досягти потрібних науці результатів, цей телескоп потребував нових важливих підходів до його будівництва та технічного оснащення. Побудований Національною сонячною обсерваторією NSF та AURA, Сонячний телескоп Іноуї поєднує 4-метрове дзеркало — найбільше в світі для сонячного телескопа — з неперевершеними умовами спостережень на майданчику (висота над рівнем моря становить 3000 метрів) на узгір’ї вулкана Халеакала.
Фокусування 13 кіловат сонячної енергії генерує величезну кількість тепла — тепла, яке треба реєструвати або відводити. Спеціалізована система охолодження забезпечує тепловий захист телескопа та його оптики. Понад 11 км трубопроводів розподіляють рідину для охолодження по всій обсерваторії, яку також частково охолоджує лід, що утворюється на місці протягом ночі.
Купол, що накриває телескоп, покритий тонкими пластинами охолодження, які стабілізують температуру навколо телескопа. Цьому допомагають і стулки в куполі, що забезпечують тінь і циркуляцію повітря. «Стримувач тепла» («heat-stop», спеціальна система охолодження у формі пончика) блокує більшу частину енергії сонячного світла від головного дзеркала, що дає змогу науковцям вивчати конкретні ділянки Сонця з незрівнянною чіткістю.
Також телескоп використовує сучасну адаптивну оптику для компенсації розмитості, створюваної атмосферою Землі. Конструкція оптики (розміщення дзеркал поза віссю) зменшує яскраве, розсіяне світло для побудови кращого зображення. Її доповнює передова система для точного фокусування телескопа та усунення спотворень, спричинених атмосферою Землі. Ця система є найсучаснішим сонячним пристосуванням на теперішній день.
«Маючи найбільшу апертуру, ніж будь-який інший сонячний телескоп, унікальну конструкцію та найсучасніші приймачі, Сонячний телескоп Іноуї зможе виконувати найскладніші вимірювання Сонця», — сказав Ріммеле. «Після понад 20 років роботи великої команди, яка виконувала проектування та будівництво передової сонячної дослідницької обсерваторії, ми близько до фінішної лінії. Мені надзвичайно приємно, що я зможу спостерігати перші сонячні плями нового сонячного циклу, що зараз починається, за допомогою цього неймовірного телескопа».
Нова ера сонячної астрономії
Новий наземний сонячний телескоп Національного наукового фонду працюватиме з космічними сонячними обсерваторіями, такими як апарат NASA «Сонячний зонд Паркера» (Parker Solar Probe), що нині перебуває на орбіті навколо Сонця, та апарат Solar Orbiter (його старт заплановано на 7 лютого поточного року — Ред.) — спільний проєкт Європейського космічного агентства і NASA. Три місії зі спостережень Сонця розширять межі сонячних досліджень та покращать здатність науковців передбачати космічну погоду.
Ця інфографіка показує, які інструменти світового класу розпочинають нову еру сонячної астрономії. Фото з сайту www.nsf.gov. Версія PDF-версія файлу за цим посиланням.
«Настав час фізики Сонця», — сказав Валентин Піллет (Valentin Pillet), директор Національної сонячної обсерваторії NSF. «Сонячний телескоп Іноуї забезпечить дистанційне зондування атмосфери Сонця та магнітних процесів, що відбуваються в ній. Ці процеси поширюються у Сонячну систему, де космічні апарати «Сонячний зонд Паркера» та Solar Orbiter вимірюють їх наслідки. Разом вони утворюють справді «багатопрофільне підприємство», покликане зрозуміти, як зоря та її планети взаємопов’язані магнітним полем».
«Ці перші зображення — це лише початок», — сказав Девід Бобольц (David Boboltz), керівник програм відділу астрономічних наук NSF, який здійснює нагляд за будівництвом та експлуатацією об’єкта. «Протягом наступних шести місяців команда науковців, інженерів та техніків продовжить випробування та введення в експлуатацію телескопа, щоб зробити його готовим до використання міжнародним науковим співтовариством у галузі геліофізики. Сонячний телескоп Іноуї протягом перших 5 років його роботи збере більше інформації про Сонце, ніж усі сонячні дані, зібрані з моменту, коли Ґалілей вперше направив телескоп на Сонце в 1612 році».
Основні віхи сонячної астрономії, яку фінансує Національний науковий фонд. Фото з сайту www.nsf.gov. Версія PDF-версія файлу за цим посиланням.
15 грудня 2013 року сонячний телескоп «Advanced Technology Solar Telescope» перейменовано на Сонячний телескоп Даніеля К. Іноуї на честь покійного сенатора з Гаваїв. Сенатор Іноуї був невтомним прихильником науки, технології, інженерії та математики, особливо коли справа стосувалася покращення життя людей Гаваїв. Сонячний телескоп Іноуї NSF, розміщений на ділянці вулкана Халеакала (острів Мауї, штат Гаваї), забезпечить сучасний науковий та навчальний ресурс для гавайців та всього світового співтовариства протягом наступних 50 років. Астрономічна спільнота має честь мати можливість виконувати астрономічні дослідження на Халеакала. Національний науковий фонд визнає, усвідомлює та поважає дуже важливу культурну, яку має це місце для корінних гавайських громад.
Мультимедійні ресурси доступні на сторінці Inouye Solar Telescope: First Light та на веб-сайті Solar Science NSF.
За інф. з сайту www.nsf.gov
