Землю окружают два концентрических, широких кольца заряженных частиц, обладающих высокой энергией. Эти пояса, в отечественной литературе чаще называемые радиационными, а в зарубежной – поясами ван Аллена в честь их первооткрывателя, оказывают значительное влияние на нашу жизнь. Откликаясь на малейшие изменения активности Солнца, пояса могут оказать пагубное влияние на космические аппараты, работу навигационных и телекоммуникационных систем. Для исследования этого изменчивого пространства NASA запускает два идентичных аппарата Radiation Belt Storm Probes.

«Мы живем в атмосфере Солнца (спорное утверждение – КЖ). Так что если Солнце делает послабление активности, Земля подхватывает простуду, – говорит Ники Фокс, сотрудница Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса, занятая в проекте зондов. – Так что любое событие на Солнце откликается на Земле, и мы вынуждены чувствовать на себе изменение космической погоды». Изменения наиболее интересны для изучения, они же оказывают наибольшее влияние, поэтому на них и будут нацелены зонды-двойники.

«Зонды Radiation Belt Storm Probes дадут нам лучше понять, как работают радиационные пояса, что позволит нам намного лучше предсказывать и защищаться от излучения, которое может угрожать нам в будущем», – говорит инженер проекта Джим Страттон, также сотрудник Лаборатории. Вообще, именно в Лаборатории прикладной физики были разработаны зонды, и их двухлетний (как минимум) срок службы поддержанием аппаратов будут заниматься там же.

Открытие радиационных поясов относится к самой заре космической эры человечества. Они были обнаружены в 1958 году при помощи простого счетчика Гейгера, установленного на первый американский спутник, Эксплорер-1. Счетчик был создан командой Джеймса ван Аллена, сотрудника Университета Айовы. Теперь, более чем через пол века, зонды RBSP несут набор сложнейших инструментов, задача которых – не только подсчитать и различить частицы в поясах, но также изучить плазменные волны и электрические и магнитные поля, отвечающие за перемещение этих частиц. Именно поэтому оказалось необходимым запустить два аппарата. Это позволит различить изменения различных параметров в пространстве.

«Представьте себе два буя в океане. Если один из них опускается вниз, а другой поднимается, то вы ничего толком о происходящем сказать не можете. Вам непонятно, что вызывает попеременные погружения и всплытия, – говорит Фокс. – Но если оба буя движутся вверх, то вы точно знаете, что существует некий фактор, оказывающий на них серьезное влияние, причем одновременно. Если два буя поднимаются не одновременно, а с небольшой задержкой, вы можете рассчитать время распространения воздействия. Если же только один буй движется туда-сюда, то вы ничего не сможете сказать о происходящем вокруг него, имея информацию только о его локальном местоположении. Так что для действительного понимания происходящего в радиационных поясах с высокой точностью, нам необходимо два космических аппарата».

Зонды представляют собой цилиндрические восьмигранники высотой около двух метров и диаметром в метр. Однако, они оснащены множеством штанг, на которых закрепляется некоторое оборудование. Сам же корпус облачен в непроницаемый для радиации панцирь. Это сделано по двум причинам. Во-первых, системы жизнеобеспечения аппарата должны быть защищены от губительного влияния заряженных частиц радиационных поясов. Вместе с тем, научная аппарата как раз должна быть подвержена их воздействию и одновременно защищена от паразитных токов и полей, создаваемых системами аппарата. Так что броня зондов защищает и то, что внутри и то, что снаружи. «Безусловно, основную сложность составляют условия окружающей среды, через которую должны пролетать зонды, – говорит Страттон. – Большая часть космических аппаратов старается избегать радиационных поясов, а мы собираемся пролететь прямо через них».

Запуск аппаратов будет осуществляться ракетой-носителем Атлас 5. «У нас отличная история использования Атласа, – говорит Тим Данн, руководитель запуска Программы обеспечения запусков NASA. – Мы запускали аппараты Юпитеру, Плутону, Солнцу, Луне и два к Марсу. Наша команда готовилась к запуску RBSP в течение шести лет. Начальное планирование началось еще в 2006 году. Костяк команды набрался к моменту заключения контракта в марте 2009 года. Так что течение последних трех лет мы очень активно работали над проектом». Отдельной проработки потребовало отделение обоих аппаратов от разгонного блока Кентавр. Поэтому блок должен быть сначала закручен – стабилизирован вращением – чтобы отделить первый зонд, затем остановлен, переориентирован и снова закручен для отделения второго аппарата. Наконец, разгонный блок будет остановлен и сведен с орбиты. После запуска оба аппарата в течение двух месяцев будут проходить период тестирования. В это время будут развернуты все его штанги и проверена работа аппаратуры. «После запуска, после преодоления переходного состояния, очень захочется убедиться что все в порядке, – говорит Страттон. – Это потребует 60 дней после запуска, и только после этого мы начнем первоначальную миссию аппаратов».

Тогда, наконец, зонды RBSP внесут свой вклад в изучение радиационных поясов. «Это важно, так как даст нам возможность делать лучшие космические аппараты, позволит защищать их от радиации без необходимости платить очень много за излишние меры предосторожности, – говорит Фокс. – Это поможет нам защитить космонавтов, находящихся на орбите около Земли, наконец, это продвинет вперед фундаментальную физику, которая получить новые данные о частицах».