Пять лет: о чём мы узнали за время работы миссии MMS?

В закладки
headset Аудио

С момента своего запуска 13 марта 2015 года, миссия NASA MMS (Magnetospheric Multiscale Mission) постоянно делает новые открытия, изучая формирование линий магнитного поля Земли. Регистрация параметров линий и заряженных частиц происходит в трёх измерениях. Это возможно благодаря четырём аппаратам, расположенным друг относительно друга таким образом, что кажется, будто они образуют пирамиду. 

Находясь ближе всего к Земле, они двигаются со скоростью примерно 9,8 км/с. Их основная задача заключается в изучении явления под названием магнитное пересоединение, которое провоцирует магнитные бури и полярные сияния. Предлагаем вам узнать о пяти направлениях, в которых мы изменили наше понимание этого явления.

Как работает магнитное пересоединение

В космическом пространстве работает явление под названием магнитное пересоединение. Оно является ключом к пониманию характера движения заряженных частиц. Благодаря MMS, учёные наблюдали этот процесс множество раз.

Получение деталей о работе явления под названием магнитное пересоединение было одной из ключевых задач миссии MMS – и она с этой задачей справилась. До запуска этой миссии у учёных имелись лишь общие представления о процессе. Космические наблюдения показали, какие из теорий 50-летней давности были верными, а какие нет. Также эти наблюдения открыли то, что не было предсказано: доминирование физики электронов в этом процессе. И большая часть открытий была сделана благодаря усовершенствованному инструментарию MMS.

Пересоединение там, где его не ожидали

Миссия MMS впервые провела наблюдения за магнитным пересоединением в магнитослое – границе между нашей магнитосферой и солнечным ветром, одной из самых турбулентных областей в околоземном космическом пространстве.

За пять лет своей работы MMS совершила более тысячи облётов Земли. Аппараты обнаружили магнитное пересоединение в тех местах, где его найти никто не ожидал – турбулентных областях на границе нашей магнитосферы. Его обнаруживали в магнитных трубках и зонах, где господствует неустойчивость Кельвина-Гельмгольца.

Передача энергии

Исследователи открыли новые способы перемещения электронов и передачи энергии во время магнитного пересоединения, в том числе движение электрона (жёлтая частица в этой визуализации данных). Направление магнитного поля представлено голубыми линиями. Цветовой след отображает скорость движущегося в поле электрона (синий – медленно; красный – быстро).

Учёные обнаружили способ передачи энергии посредством магнитного пересоединения. Отчасти, это стало возможным благодаря тому, что аппараты MMS располагаются довольно близко друг к другу – расстояние между ними составляет всего 7 километров. Один механизм передачи энергии был открыт в 2017 году, когда учёные обнаружили сложные движения электронов в тонких слоях электрического тока, где происходит пересоединение. Уникальный характер движения позволяет ускорить пересоединение благодаря дополнительной энергии.

Компьютерные симуляции

До запуска миссии MMS компьютерное моделирование было лучшим инструментом, с помощью которого можно было исследовать магнитное пересоединение. Модели были способом заполнить пробелы в знаниях, полученных с помощью немногочисленных измерений. Сегодня у нас есть высокоточные данные от MMS. Они дают нам широкое представление о физике на масштабе электронов. Наличие такой информации позволило физикам-теоретикам усовершенствовать свои модели и понять конкретные механизмы, лежащие в основе магнитного пересоединения, лучше, чем когда-либо прежде.

Понимание астрофизики и ядерной физики

По сути, MMS открыла уникальную космическую лабораторию, в которой все параметры магнитного пересоединения могут быть непосредственно измерены космическим аппаратом. Это позволило по-новому взглянуть на магнитное пересоединение в других областях Вселенной, включая Солнце, сверхновые звёзды и черные дыры.

Эта миссия также даёт нам новые познания в экспериментах с ядерной энергией на Земле. Используемая в них плазма представляет собой ровно то же самое вещество, сквозь которое пролетают аппараты MMS. Происходящее внутри плазмы магнитное пересоединение является одной из проблем, стоящей перед теми, кто пытается эту самую плазму укротить. Информация, полученная с помощью MMS, помогает учёным лучше понять и потенциально контролировать магнитное пересоединение, что может привести к усовершенствованию методов ядерного синтеза для более эффективного генерирования энергии.

Что дальше?

Изначально предполагалось, что миссия MMS продлится два года. Но работа шла столь успешно, что было решено продлить её ещё на три. На данный момент у аппаратов MMS достаточно топлива для того, чтобы продолжить работу в течение (как минимум) следующих двух десятилетий. По словам старшего научного сотрудника проекта MMS в Центре космических полетов NASA имени Годдарда Барбары Джайлс, на аппаратах установлено более 100 компонентов для различных инструментов. И они столь же работоспособны, как и в начале своей эксплуатации.

На сегодняшний день данные MMS используются в более чем 580 научных работах. MMS также дала толчок молодым учёным, которые создали на основе работы миссии 14 кандидатских и 10 магистерских диссертаций. Более 120 тысяч человек говорили об этом проекте в школах, музеях, на конференциях и других мероприятиях. Исследователи миссии MMS уверены, что данные этих космических аппаратов будут способствовать новым открытиям на протяжении десятилетий.

По материалам NASA

Что ещё почитать об исследованиях NASA:

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

18
Войдите, чтобы видеть ещё 2 комментариев, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Сергей Королёв
Вечность назад

Сложноватый материал для неспециалиста, но прочел и думаю в общих чертах понял что к чему. Приятно, что MMS принадлежит к тем миссиям, которые длятся гораздо дольше запланированного срока (как марсоходы на Марсе, например). К тому же, данные с MMS могли бы хоть немного, но продвинуть ученых в области термоядерной энергии. А термояд для космической индустрии - как золотой грааль) Спасибо за статью!

Дмитрий Олегович
Вечность назад

> Находясь ближе всего к Земле, они двигаются со скоростью более 35 км/с Щито? o_O Первая фаза проекта - эллиптическая орбита высотой 2 550 x 70 080 км, вторая фаза - 2 550 x 152 900 км. Максимальная скорость на эллиптической орбите действительно наблюдается тогда, когда спутник ближе всего к Земле. НО для первой фазы эта скорость 8,95 км/с, а для второй - 9,20 км/с! Как человек знакомый с понятием "вторая космическая скорость" мог написать про 35 км/с?!

Юрий Г.
Вечность назад

Видимо атмосферные отрицательно заряженные аэроионы возникают в основном благодаря захвату магнитным полем Земли электронов солнечного ветра. И это ещё одно положительное свойство этого поля для жизни на Земле, т.к. такие аэроионы работают как антиоксиданты и позволяют лучше нейтрализовывать вредные свободные радикалы, которые имеют свойство отрывать электроны у молекул клеток организма, нанося им повреждения.

Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.