С 8 ноября 2010 года Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) совместно с Российским космическим агентством публикует на сайте Роскосмоса информацию о космической погоде. Среди представляемых сведений данные о числе вспышек на Солнце, скорости солнечного ветра, о состоянии магнитосферы Земли, а также прогноз магнитных бурь на срок до 27 дней.
Об источнике этой информации, ее надежности, а также о том, кому могут быть интересны данные о космической погоде, рассказывает ведущий научный сотрудник лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН, доктор физико-математических наук, Сергей Богачев – инициатор создания этой системы.

Если интересующиеся космосом люди просто хотят иметь достоверные сведения о процессах в окружающем нас пространстве, то интерес космических агентств – практического свойства. Современные спутники это сложные дорогостоящие системы, зачастую очень чувствительные к внешним условиям. Один из очевидных способов повышения срока их службы – постоянный контроль солнечных возмущений с отключением аппаратуры в моменты особенно больших пиков. Продолжительность особо острых пиков возмущений составляет минуты (иногда десятки минут), и если назначение спутника допускает его отключение на такие сроки, это может существенно продлить время его существования.

Еще более востребовано сегодня иное, новое, приложение этой информации. Во многих странах прорабатываются программы дальних пилотируемых полетов. И все чаще возникают такие вопросы – способна ли наука сформировать длительный прогноз радиационной и ионной обстановки на трассах межпланетных перелетов? Какие необходимы инструменты и на каких орбитах, чтобы во время перелета осуществлять непрерывный мониторинг событий на Солнце и выдавать прогноз по резкому росту фона? Мы сейчас тесно сотрудничаем с Евросоюзом по космической тематике, и именно на такие вопросы ФИАН просят дать ответ. Но хотелось бы поработать в этом направлении и для своего космического агентства.

Информация, которую мы начали выдавать в партнерстве с Роскосмосом, пока довольно проста. Пока это скорее популярный, чем серьезный научный ресурс. Цель его – привлечь к этой тематике внимание людей и показать, что мы имеем возможности для непрерывного мониторинга Солнца и ближнего космоса. Можно зайти на сайт и увидеть Солнце и состояние магнитосферы, каким оно было всего 10–30 минут назад. Обеспечивается это специальным выбором орбит для научной аппаратуры – спутник выводится в такую точку пространства, откуда он может непрерывно видеть Солнце, и при этом сам он непрерывно виден с Земли. Такие орбиты известны – это, например, точка Лагранжа L1 (точка гравитационного равновесия между Землей и Солнцем, находящаяся на линии между ними на расстоянии около 1 млн км от Земли) или геостационарная орбита (находясь на которой космический аппарат вращается синхронно с Землей). Измерения, которые проводит спутник, уже через минуту передаются на трансмиттер, а еще через минуту – они на Земле. Такие скорости передачи данных необходимы, когда речь идет о мониторинге космического пространства. Ведь в Солнечной системе все происходит очень быстро, и тот же ионный фон на орбитах космических аппаратов начинает меняться уже через 10–15 минут после вспышки.

Аппараты, располагающиеся в точке Лагранжа L1, дают и наиболее точные данные. Они могут непосредственно зарегистрировать распространяющийся вспышечный «фронт», и передать информацию о нем на Землю. Вероятность этого прогноза огромна, она составляет почти 100 %. Но прогноз этот очень кратковременный – 20–30 минут. На двое-трое суток вперед можно прогнозировать космическую погоду около Земли и на трассах межпланетных станций по наблюдениям Солнца. Хотя первые возмущения от вспышек приходят к Земле через десятки минут, полностью возмущения спадают только через три-четыре дня. Структура этих возмущений примерно известна (когда приходят фронты ударных волн, когда выбросы плазмы и т. д.)., поэтому, зарегистрировав начало события, можно рассчитать «погоду» около Земли на несколько дней вперед. Проблема в том, что вспышки очень разные, а кроме того, во время максимума активности несколько событий часто накладываются друг на друга. Все это усложняет прогноз, и он пока имеет скорее качественный, чем количественный характер. Общий тренд изменения параметров окружающей среды (без учета возможных резких изменений) предсказать можно на 27 дней вперед. Это то время, за которое Солнце оборачивается вокруг своей оси.

ФИАН тесно сотрудничает с рядом организаций Роскосмоса в области космической погоды – именно в вопросе о возможности перехода на отечественные данные. В отличие от задач фундаментальной науки для мониторинга среды не требуются огромные дорогостоящие обсерватории. Необходимые для этого блоки аппаратуры легко помещаются на малый спутник – это приборы для измерения параметров солнечного ветра, детекторы жесткого рентгеновского излучения Солнца, телескопы.

Предварительный проект был нами просчитан и передан в Роскосмос. Это два малых аппарата, один из которых подвешивается в точке Лагранжа L1, а второй помещается на геостационарной или геосинхронной орбите. Как ни удивительно, но два спутника на таких орбитах способны обеспечить мониторинг всех параметров, необходимых для прогноза. Точка Лагранжа L1 важна прежде всего для измерения характеристик солнечного ветра – только на расстояниях около 1 млн км от Земли можно быть уверенным в отсутствии фона от земной магнитосферы и радиационных поясов. А геостационарная орбита второго спутника позволит разместить на нем телескопы для мониторинга Солнца, требующие достаточно большой телеметрии. На такой орбите спутник можно повесить прямо над приемной станцией и передавать данные на Землю практически в режиме реального времени.

Научная и практическая значимость этого проекта очень высоки. А имея свои собственные данные, можно будет увереннее общаться с зарубежными партнерами, например, обменивая свои околоземные данные на данные дальнего мониторинга Солнца, который сейчас производят американские спутники-близнецы STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatories – Обсерватория по изучению солнечно-земного взаимодействия).

Будем надеяться, что проект будет принят, и у нас будет возможность сделать эту систему.