Десятирічний огляд сонячної та космічної фізики стверджує, що фінансування NASA для цієї галузі має подвоїтися.
Завдяки новаторським новим інструментам на Землі та в космосі, що активізують дослідження, американські науковці, які вивчають Сонце та його вплив на Сонячну систему, прагнуть більшого.
Згідно зі звітом, який оприлюднила 5 грудня Національна академія наук, інженерії та медицини, геліофізики пропонують, щоб фінансування NASA приблизно подвоїлося з 879 мільйонів доларів на рік до 1,65 мільярда доларів протягом наступного десятиліття. На ці гроші NASA могло б спорядити дві великі місії: космічний зонд на орбіті довкола полюсів Сонця та сузір’я з понад двох десятків супутників навколо Землі, щоб скласти мапу впливу Сонця на магнітні поля планети. В документі міститься заклик до Національного наукового фонду (National Science Foundation, NSF) оновити глобальну мережу наземних телескопів для постійного спостереження за сейсмічними хвилями на Сонці. Звіт, «огляд десятиріччя» («decadal survey»), в якому дослідники формулюють наукові цілі, оцінюють стан своєї галузі та складають список пріоритетів для фінансових установ, також закликає до більшої згуртованості та координації між дослідниками й інституціями — і передбачає, що галузі може навіть потрібна нова назва.
Сонячна та космічна фізика, яку також називають геліофізикою, прагне зрозуміти, як Сонце генерує своє магнітне поле та передає енергію з його внутрішніх частин до пекучої гарячої атмосфери, або корони; чому його активність то зростає, то слабшає протягом 11-річного циклу; і чому час від часу трапляються спалахи та вивільнення речовини через корональні викиди, які можуть пошкодити супутники, літаки та комунальну інфраструктуру на Землі. Навіть між цими жорсткими явищами космічної погоди Сонце постійно породжує сонячний вітер, потік іонізованого газу, який взаємодіє з атмосферами й магнітосферами планет. І в найбільшому масштабі цей сонячний вітер створює геліосферу, величезну захисну бульбашку, яка оберігає всю Сонячну систему від галактичних космічних променів.
Автори звіту вказують на те, що попри наявність деяких із найкращих за всю історію галузі інструментів, зокрема сонячного зонда NASA Parker («Паркер»), який перебуває на орбіті Сонця, і сонячного телескопа NSF Daniel K. Inouye на Гаваях, найбільшого в світі сонячного телескопа, в галузі є певна криза ідентичності, бо вона спирається на різні дисципліни. Серед її дослідників можуть бути астрофізики, науковці з питань атмосфери, фізики плазми тощо, і вони можуть не відчувати себе частиною спільного поля. Це може бути проблемою під час найму персоналу та формування співпраці, потрібної для розвитку галузі, йдеться у звіті.
Редакція сайту Science (Наука) поспілкувалася зі співголовами звіту, фізиками Робіном Мілланом (Robyn Millan) з Дартмутського коледжу та Стівеном Фюзельє (Stephen Fuselier) з Південно-західного науково-дослідного інституту. Текст відредаговано для чіткості та стислості.
Н: Звіт закликає до більшої згуртованості та координації в багатьох дисциплінах. Як це допоможе?
Робін Міллан: Є багато координації, але це більше на спеціальному, масовому рівні, [наприклад] особи, які беруть участь у різних місіях, збираються разом, наприклад, коли є хороша [узгодженість] між Parker Solar Probe та [Європейським] Solar Orbiter. Ми відчули, що, ймовірно, втрачаємо багато можливостей, бо це не відбувається більш систематично, координовано на рівні агентства.
Н: У звіті запропоновано об’єднати всі космічні та наземні інструменти під єдиною парасолькою з назвою HelioSystems Laboratory «Лабораторія геліосистеми». Як це буде працювати?
Стівен Фюзельє: Ми не можемо вказувати агентствам, як це робити, але ми можемо запропонувати їм сформувати робочу групу спільноти, до складу якої увійшли б представники всіх цих активів… і попросити їх виконувати таку координацію на найвищому рівні.
Р.М.: Ще одна аналогія [в астрофізиці] — коли відбувається космічний гамма-спалах. Виходить сповіщення, і багато різних наземних і космічних засобів привернуть увагу до нього.
Можуть бути такі можливості, коли у нас трапиться великий сонячний спалах, і ми хочемо подивитися, як він поширюється, а потім його вплив на Землю. Поєднуючи всі інструменти, разом з наземними, ми справді отримуємо всі ці різні точки огляду, якими не користувалися раніше.
Н: Найскладнішою космічною місією, запропонованою у звіті, є місія Links вартістю 1,4 мільярда доларів. Як це буде працювати?
С.Ф.: У нас буде два космічні апарати, які отримуватимуть зображення магнітосфери Землі, навколоземного магнітного поля. Саме тоді у нас буде сузір’я [з 24 супутників], що здійснюватиме наземні вимірювання на відповідність в системі, яку відображатимуть космічні зонди. Такого ще ніколи не робили. Те, що ми намагаємося дізнатися… це насправді зв’язок між Сонцем і Землею, який породжує ці вибухові явища, що зрештою спричиняють захопливі полярні сяйва.
Н: У звіті також йдеться про Solar Polar Orbiter вартістю 1,3 мільярда доларів США, який оглядатиме Сонце від полюса до полюса, щоб досліджувати його магнітне динамо та спостерігати, як воно створює геліосейсмічні брижі. Що ми можемо з цього з’ясувати?
Р.М.: В геліосейсмології ніколи раніше не виконували спостережень під таким кутом зору. І це ключ як до розуміння магнетизму Сонця, так і розуміння циклу сонячних плям і сонячного циклу. Чому воно має цикл, який має мінливість кожні 11 років? Це також пов’язано з фундаментальним процесом: як у зорях виникають магнітні поля?
Н: Звіт містить пропозицію щодо 238 мільйонів доларів США на наступне покоління Global Oscillations Network Group, або ngGONG, інструментальне оновлення застарілої мережі GONG. Яку роль це зіграє?
С.Ф.: У GONG є шість обсерваторій, які покривають Землю та здійснюють цілодобову зйомку Сонця. Вони займаються геліосейсмологією, вивчаючи коливання Сонця.
Р.М.: Це схоже на те, як ми вивчаємо землетруси. У нас є сейсмометри по всій Землі, і ми не тільки вимірюємо землетруси, але ми можемо [використовувати їх, щоб] досліджувати внутрішню частину Землі та її структуру. Це приблизно те саме.
Н: Як усі ці фундаментальні дослідження допоможуть покращити оперативну здатність передбачати події космічної погоди?
Р.М.: Ви маєте знати, які дані є потрібними для цієї справи. Ось чому так важливо, щоб різні агенції працювали над цим разом. … Бо я не вважаю, що ми ще повністю знаємо, які дані потрібні для суто оперативних цілей.
С.Ф.: Нині [прогноз] у кращому випадку на рівні годин і, на жаль, з високим рівнем помилкових результатів. Тож коли авіакомпанія мусить ухвалити рішення відхилити рейс через полюс планети, це гроші. Вони хотіли б мати кращий прогноз.
Н: Цілі звіту передбачають збільшення бюджетів агентств. Що ви просите?
С.Ф.: Що стосується NASA, ми, головно, просимо про збільшення бюджету геліофізики в агентстві приблизно вдвічі протягом наступних 10 років. Це можливо; так було раніше в інших підрозділах, які мали науковий пріоритет. Тож це здійсненна мета.
Н: У передбаченій вами реформі сонячної та космічної фізики ви пропонуєте цій галузі обрати нову назву. Якою вона має бути?
Р.М.: Ми займаємося великою наукою. Їй не потрібне якесь ім’я. Але що воно може дати, принести нам користь, підвищивши видимість нашої діяльності. Якщо ви астрофізик чи астроном, я гадаю, більшість людей знають, що це означає. NASA використовує геліофізику. Думаю, більшість людей не знають, що це означає.
С.Ф.: Оскільки ми вивчаємо те, що ми називаємо локальним (місцевим) космосом, можливо, нас слід називати місцевими космологами (local cosmologists).
Р.М.: Є багато ідей щодо назви.
За інф. з сайту www.science.org підготував Іван Крячко
