Исследовательский микроспутник Themis, страница 2

Проект THEMIS рассчитан на два года. Время начала миссии выбрано весьма удачно, поскольку 2007-2009 гг. приходятся на начало нового цикла солнечной активности.

Научная программа спутников

Научная задача. Проблема генерации магнитосферных суббурь в современной космической физике является ключевой для понимания процессов и явлений в околоземном космическом пространстве. Знание физики суббурь крайне важно для прогноза космической погоды. В течение последних 20 лет выполнены многочисленные спутниковые эксперименты, такие как «Интербол» (Россия), Cluster II (ЕКА), Polar (США) и многие другие, целью которых было найти ответ на вопрос, как и где зарождаются и как развиваются магнитосферные суббури.

Сегодня ученые разделились на две группы, отстаивающие разные точки зрения. Одна точка зрения: процессы, приводящие к генерации суббурь, развиваются в ночной части магнитосферы Земли на расстоянии 60000 км – там, где имеет место разрыв токов в хвосте магнитосферы Другая заключается в том, что суббури инициируются процессами магнитного пересоединения в хвосте магнитосферы на расстояниях около 120000 км, откуда они распространяются в сторону Земли и вызывают высыпания частиц, формирующих полярные сияния и сильные токи на высотах слоя Е ионосферы.

Для того чтобы разобраться, как на самом деле идут процессы формирования суббурь в пространстве и во времени, нужно провести одновременные наблюдения в критически важных точках магнитосферы и на сети наземных станций в высоких широтах. Именно это и составляет основу проекта THEMIS, который был разработан в Лаборатории космической физики Университета Калифорнии в Беркли под руководством молодого амбициозного ученого греческого происхождения д-ра Вассилиса Ангелопулоса (Vassilis Angelopoulos). За 15 лет работы в области солнечно-земной физики В. Ангелопулос стал признанным ученым и получил много престижных премий. В составлении научной программы проекта приняли участие ведущие специалисты по физике магнитосферы из разных стран, в том числе проф. В.А.Сергеев из Санкт-Петербургского университета.

Из описания эксперимента THEMIS видно, что удача будет сопутствовать ученым только при выполнении трех критических условий: положение спутников в нужное время и в нужном месте, ясное небо «внизу» для наблюдения полярных сияний над Аляской и Канадой, а также четкая и достаточно интенсивная магнитосферная суббуря. По оценкам ученых, за два года гарантированной работы проекта THEMIS такая ситуация сложится не менее 30раз, т.е. для 30 случаев суббурьбудет детально изучено состояние магнитосферы для того, чтобы ответить на вопрос, где и как они зарождаются.

Наземная поддержка. Кроме измерений в критических точках магнитосферы, нужно иметь наземную сеть наблюдений; по ней можно попытаться восстановить картину распределения полярных сияний по всему сектору, куда проецируются вдоль силовых линий магнитного поля те области магнитосферы, где развиваются процессы суббури. Для этого в Канаде, на Аляске и в северных штатах США установлено 20 цифровых камер, перекрывающих весь североамериканский сектор. По их снимкам можно будет восстановить, как во времени и в пространстве развиваются полярные сияния, которые самым непосредственным образом являются отражением процессов суббурь. Кроме видимых полярных сияний, информацию о суббурях на Земле несут магнитометры, по которым мы можем оценить силу магнитных возмущений.

Поэтому на этих же точках стоят магнитометры, по которым будут описаны ионосферные токовые системы, отражающие свойства и динамику развития суббурь.

Образование. Дефицит научных кадров в космических исследованиях ощущается сегодня повсеместно, поэтому сейчас принято к любой космической программе добавлять образовательную программу. В проекте THEMIS сформирована специальная образовательная программа GEONS (Geomagnetic Event Observation Network by Students). Два года тому назад был проведен конкурс среди школ США, по которому отобрали 10 школ в штатах Аляска, Орегон, Висконсин, Невада, Мичиган, Пенсильвания, Мэн, Монтана, Северная и Южная Дакота. Эти школы снабжены: магнитометрами, учителя прошли обучение курсу физики магнитосферы, сформированы группы учащихся, которые займутся изучением и анализом данных по проекту THEMIS наряду с учеными.