Гелиосфера: какие вопросы задали «Вояджеры»

28 мая 2019

Международный семинар по исследованиям границы гелиосферы открылся 27 мая 2019 года в рамках нового Международного центра передовых исследований Российской Академии наук (МЦПИ РАН).

МЦПИ РАН — новая форма организации международного сотрудничества, в рамках которой международные научные группы собираются в определённом месте на 5-7 дней для совместной работы и обсуждения наиболее актуальных вопросов. В 2019 году в МЦПИ РАН планируется работа пяти пилотных групп в различных областях науки.

В их число входит и проект «Перспективы исследований глобальной структуры гелиосферы: открытые вопросы и будущие космические миссии», активную роль в котором выполняют сотрудники Института космических исследований РАН. В этом году планируется провести два семинара, в ходе которых будет составлен список фундаментальных научных задач по исследованиям глобальной структуры и физики границы гелиосферы, изучены пути и методы их решения и сформулированы требования к перспективным космическим приборам и аппаратам.

Торжественно открыли МЦПИ РАН и одновременно приветствовали участников его первого семинара президент РАН Александр Сергеев, вице-президент РАН Юрий Балега и научный руководитель Института космических исследований РАН академик Лев Зеленый.

Международный центр передовых исследований РАН создаётся по образу таких научных организаций, как Международный институт космических Исследований в Берне (Швейцария), Центр имени Лоренца в Лейдене (Нидерланды), Институт Нордита в Копенгагене (Дания) и Стокгольме (Швеция), центры физических исследований в Аспене и Санта-Барбаре (США). Формы работы МЦПИ РАН — организация международных семинаров и встреч небольших международных научных групп, работающих методом «мозгового штурма». Как отмечают организаторы, по опыту, наиболее высокую результативность по отдаче (публикации в высокорейтинговых журналах) имеют научные группы из 8–10 участников, которые собираются несколько раз на 5–7 дней с перерывами в несколько месяцев для подготовки публикаций.

В 2019 году в МЦПИ планируется работа пяти пилотных групп «мозгового штурма» по исследованиям гелиосферы, изучению высокоэнергичных процессов в космических объектах, анализу процессов в арктической зоне в связи с современными изменениями климата, медико-биологическому обеспечению межпланетных полётов, а также по обсуждению перспектив развития и внедрения новых методов преподавания истории в школе.

Академик Лев Зелёный, научный руководитель ИКИ РАН, выступает на открытии Международного центра перспективных исследования РАН 27 мая 2019 г. Фото: С.Е. Виноградова, ИКИ РАН, 2019 Брифинг во время открытия МЦПИ РАН 27 мая 2019 г. Фото: С.Е. Виноградова, ИКИ РАН, 2019 Профессор РАН Владислав Измоденов начинает первый семинар МЦПИ РАН «Перспективы исследований глобальной структуры гелиосферы: открытые вопросы и будущие космические миссии» 27 мая 2019 г. Фото: С.Е. Виноградова, ИКИ РАН, 2019
Академик Лев Зелёный, научный руководитель ИКИ РАН, выступает на открытии Международного центра перспективных исследования РАН 27 мая 2019 г. Брифинг во время открытия МЦПИ РАН 27 мая 2019 г. Профессор, иностранный член РАН Розин Лалльман (Франция), президент РАН Александр Сергеев, академик Лев Зелёный, научный руководитель проекта Interstellar Probe Ральф МакНатт (США), профессор РАН Владислав Измоденов Профессор РАН Владислав Измоденов начинает первый семинар МЦПИ РАН «Перспективы исследований глобальной структуры гелиосферы: открытые вопросы и будущие космические миссии» 27 мая 2019 г.

Фото: С.Е. Виноградова, ИКИ РАН, 2019

Проект «Перспективы исследований глобальной структуры гелиосферы: открытые вопросы и будущие космические миссии», с которого началась работа МЦПИ, посвящён исследованию области космического пространства, занятого плазмой солнечного ветра — гелиосфере, а также ее границе, которая образуется при взаимодействии солнечного ветра с межзвездной плазмой. Гелиосфера — это, фактически, ближайшая к Земле «космическая среда», и процессы, протекающие здесь, важны в том числе для предсказания условий в космосе вблизи Земли. Кроме этого, области, подобные гелиосфере, существуют и около других звёзд (так называемые астросферы), поэтому исследования ближайшего к нам пространства позволяют понять, что происходит в других звёздных системах.

Относительно недавно впервые рукотворные объекты — космические аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» вышли за пределы гелиосферы в межзвёздную среду. Это важнейшее событие послужило стимулом к разработке новых космических миссий, посвященных исследованию границы гелиосферы, которые можно было бы вывести в космос в ближайшие 10–20 лет.

«Сегодня главными источниками данных о границе гелиосферы остаются запущенные в 1977 г. космические аппараты «Вояджер». Несмотря на грандиозный успех этих миссий, их ресурс близок к завершению. Поэтому возникает вопрос — какие фундаментальные нерешенные вопросы физики границы гелиосферы остались после «Вояджеров» и какими средствами эти вопросы возможно решить? — говорит профессор РАН Владислав Измоденов, заведующий лабораторией ИКИ РАН, профессор МГУ им. М.В. Ломоносова. — Это, например, вопрос о параметрах невозмущенной межзвездной среды, так как «Вояджеры» находятся в межзвездной среде, возмущенной воздействием солнечного ветра. Другие интересные проблемы — распределение и химический состав межзвездной пылевой компоненты, влияние гелиосферного и межзвездного магнитных полей на глобальную структуру гелиосферы. Или, например, толщина внутренней части гелиосферного ударного слоя, который (по данным «Вояджеров») оказался существенно тоньше, чем следует из современных моделей».

Для России такой проект интересен ещё и потому, что именно в нашей стране была впервые предложена пионерская модель гелиосферы с гелиосферным ударным слоем, результаты которой через сорок лет в основных чертах подтвердили данные КА «Вояджеры». Современные модели гелиосферы сегодня развиваются в ИКИ, Институте проблем механики РАН, в МГУ им. М.В. Ломоносова, и они во многом служат основой для планирования и анализа многих современных космических экспериментов.

В рамках проекта «открытые» вопросы физики гелиосферы будут собраны и систематизированы, а также проанализированы пути их решения. В частности, будут обсуждаться научные задачи, которые необходимо решить в рамках большого международного проекта Interstellar Probe («Межзвёздный зонд»), идея которого прорабатывается рабочей группой Международного комитета по космическим исследований (COSPAR). Реалистичной целью такого проекта может быть достижение области невозмущенной межзвездной среды (250-300 астрономических единиц) за 15–20 лет.

Участники проекта — ведущие специалисты в области физики Солнца, гелиосферы, космической плазмы из России, стран Европы, США, Китая, участники космических проектов ЕКА и НАСА. В дискуссиях принимают участие молодые российские ученые, специализирующиеся на исследованиях гелиосферы, и студенты МГУ им. М.В. Ломоносова. В 2019 году предполагается провести два семинара, по итогам которых будут подготовлена статья для публикации в журнале Space Science Reviews.

Дополнительная информация: 

27.05.2019 Открытие Центра передовых исследований РАН. Сообщение на портале «Научная Россия»