Российская обсерватория ТЕСИС (ФИАН) передала на Землю наблюдения солнечного затмения, сделанные 22 июля 2009 года. Благодаря особенности орбиты космического аппарата рентгеновские телескопы обсерватории увидели затмение дважды. Первый раз спутник прошел через область затмения в 4:30 по московскому времени, став первым на нашей планете, кто увидел тень Луны, еще находящуюся в космосе и только приближающуюся к Земле. А еще через 4 часа, когда с затмением уже простились почти все жители Земли, телескопы сняли второе, наиболее глубокое, прохождение Луны по Солнцу. Затмение стало испытанием не только для ученых, несколько дней готовившихся к нему, проводивших расчеты взаимных траекторий Луны, Солнца и спутника, и закладывавшим на борт специальные программы наблюдений, но и для системы ориентации космического аппарата, основным элементом котрой являются датчики Солнца. Именно во время полного солнечного затмения был потерян предыдущий солнечный спутник Японии Yohkoh, до этого работавший на орбите более 10 лет. Система ориентации, потеряв Солнце из-за его перекрытия Луной, в процессе поиска развернула космический аппарат так, что перестали освещаться его солнечные батареи. В результате после полной разрядки аккумуляторов аппарата, он остался летать на орбите, но был полностью утрачен.

    Ранним утром 22 июля 2009 года около часа по всемирному времени (5 часов утра по Москве) в одной точке небесной сфере сошлись траектории Луны и Солнца, и на поверхность Земли на территории Индии упала лунная тень. Так началось одно из красивейших природных и астрономических явлений - полное солнечное затмение, которое в этом году прошло по территории Азии через Индию, Китай, Японию, Маршалловы и Гильбертовы острова и закончило свой путь в Тихом океане около 9 утра по московскому времени (5 часов UT). Затмение этого года уникально по продолжительности. В его максимальной точке Земля погрузилась в темноту на 6 минут 39 секунд. Увидеть столь долгую тень, впрочем, имели возможность лишь моряки дальнего плавания или счастливые обладатели собственных яхт - точка максимального затмения с координатами 21°12.6' северной широты и 144°06.4' восточной долготы находится в Тихом океана вблизи линии раздела с Филиппинским морем. Жители Индии смогли любоваться пылающим на небе черным Солнцем около 3 с половиной минут, а территории Китая, по которым пройдет тень Луны, погрузилось во тьму на время от 4.5 до 6 минут.

    Однако, до того, как лунная тень коснулась поверхности Земли, она прошла по объектам находящимся в космосе. Именно искусственные спутники Земли стали первыми свидетелями приближения тени Луны из глубин космоса к нашей планете, а также последними, кто проводил ее уже после того, как она покинула поверхность Земли. Хотя большинство из спутников, находящихся на орбите, являются лишь молчаливыми свидетелями погружения окружающего пространства во тьму, существует тип аппаратов, которые способны "увидеть" затмение Солнца даже отсюда. Речь идет о солнечных обсерваториях, телескопы которых позволяют запечатлеть прохождение Луны по диску Солнца в деталях, которые часто недоступны даже с поверхности Земли.

Второе прохождение Луны по диску Солнца 22 июля 2009 года

Второе прохождение Луны по диску Солнца 22 июля 2009 года

    Хотя на орбите Земли в настоящее время работают 6 солнечных обсерваторий, принадлежащих ведущим космическим державам, затмение 22 июля 2009 года смогли наблюдать только две из них: российский спутник КОРОНАС-ФОТОН с комплексом телескопов ТЕСИС и космический телескоп XRT на спутнике HINODE (Япония). Двум из оставшихся аппаратов увидеть тень Луны не позволила орбита. Это спутники NASA STEREO и аппарат Европейского Космического агентства SOHO, которые удалены от Земли настолько, что, в принципе, не видят больше не Земли ни Луны. Что касается еще двух аппаратов, малых солнечных спутников NASA RHESSI и TRACE, то, хотя они и летают на низкой околоземной орбите, первый исследует источники жесткого рентгеновского излучения Солнца и не видит в этом диапазоне Солнца, как такового. Второй же спутник, TRACE, видит Солнце прекрасно, но в очень ограниченном поле зрения: меньше половины солнечного радиуса.

Различия в условиях наблюдения за затмением КОРОНАС-ФОТОН и HINODE

Затмение 22 июля 2009 от японской обсерватории Hinode

    ТЕСИС же и телескоп XRT на HINODE смогли насладиться затмением по полной. Два аппарата в сумме, в ходе скоординированной программы наблюдений смогли запечатлеть сразу 4 прохождения Луны по солнечному диску. Удалось это благодаря особенности наблюдения затмений из космоса. Если наблюдателю на Земле приходится ждать лунную тень, а после ее ухода прощаться с ней до следующего затмения, то космические аппараты за счет быстрого вращения вокруг Земли не ждали Луну, а сами влетали в ее тень. Причем из-за того, что тень двигалась по поверхности планеты несколько часов, а аппараты тратят на один оборот вокруг Земли около 90 минут, за время затмения они смогли успеть побывать в тени несколько раз. Во время этого затмения каждый из спутников прошел через тень дважды.

ТЕСИС - это комплекс космических телескопов, разрабатываемый в Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца Физического института Российской Академии наук (ФИАН) для исследования структуры и динамики солнечной короны с пространственным разрешением до 2 угловых секунд и временным разрешением менее 30 секунд. В состав ТЕСИС также входит солнечный спектрофотометр Сфинкс (SphinX; Solar PHotometer In X-rays), созданный в Центре космических исследований Польской Академии наук (Space Research Centre, Polish Academy of Sciences, Wroclaw). Основной целью эксперимента является осуществление непрерывного мониторинга и анализа активности Солнца и поиск ответов на наиболее актуальные вопросы физики Солнца, такие как проблема нагрева короны Солнца, механизм солнечных вспышек, природа солнечного цикла и другие.     ТЕСИС установлен на борту российского спутника КОРОНАС-ФОТОН (последнего из трех аппаратов программы космических исследований КОРОНАС), запуск которого состоялся 30 января 2009 года с космодрома Плесецк Архангельской области. Гарантийный срок работы спутника и его научной аппаратуры составляет 3 года. За это время комплексом телескопов ТЕСИС будет получено не менее миллиона новых изображений солнечной короны, солнечных вспышек, выбросов корональной массы и иных явлений, а также записано более 200 часов видематериалов.     Научные задачи ТЕСИС     Исследование структуры и динамики солнечной короны и переходного слоя солнечной атмосферы в диапазоне температур 0.05-20 млн К.     Мониторинг и регистрация солнечных вспышек. Исследование механизмов их возникновения и особенностей развития по анализу временных профилей и спектров вспышечного излучения и изменению структуры магнитных полей в области вспышек.     Спектральная диагностика (определение плотности и температурного состава) горячей плазмы активных областей и областей вспышек.     Исследование нестационарных явлений (выбросов корональной плазмы, эруптивных протуберанцев, транзиентных феноменов) в атмосфере Солнца и изучение их геомагнитной эффективности.     Разработка методов раннего прогнозирования магнитных бурь и возмущений.

    Первым из двух аппаратов, и вообще, первым на нашей планете, затмение Солнца увидел ТЕСИС. В 00:30 по всемирному времени (4:30 по Москве), то есть за пол часа до того, как тень Луны коснулась поверхности Земли, телескопы запечатлели первое прохождение Луны по солнечному диску. Через полчаса в 01:00 почти одновременно с началом затмения на территории Индии, свою серию снимков сделал HINODE. Для HINODE это была максимальная фаза затмения - Солнце и Луна сблизятся на его фотографиях на расстояние всего 0.15 градуса. На снимках ТЕСИС, полученных за полчаса до этого, сближение составило около 0.19 градуса. Однако максимальное затмение для ТЕСИС еще впереди.

КОРОНАС (Комплексные ОРбитальные Околоземные Наблюдения Активности Солнца) - это Российская космическая программа, которая предусматривает запуск на околоземную орбиту трех искусственных спутников, предназначенных для исследования Солнца. КОРОНАС-ФОТОН является третьим космическим аппаратом в этой серии. Запуск КОРОНАС-ФОТОН состоялся 30 января 2009 года в 16:30 МСК с космодрома Плесецк Архангельской области. Ранее на орбиту Земли были выведены спутники КОРОНАС-И и КОРОНАС-Ф.     Программа КОРОНАС выполняется в рамках Федеральной космической программы России по фундаментальным космическим исследованиям, осуществляемой Федеральным космическим агентством. Проект КОРОНАС-ФОТОН входит в Международную программу "Жизнь со звездой". Головной организацией по проекту, осуществляющей научное руководство комплексом аппаратуры на спутнике КОРОНАС-ФОТОН, является Институт астрофизики МИФИ.     Цель проекта КОРОНАС-ФОТОН     Исследование процессов накопления свободной энергии в атмосфере Солнца и ее трансформации в энергию ускоренных частиц, а также изучение механизмов ускорения частиц солнечных вспышек и исследование корреляции солнечной активности с магнитными бурями на Земле.     Задачи эксперимента КОРОНАС-ФОТОН     Определение функций распределения ускоренных во вспышке электронов, протонов и ядер и их эволюции с высоким временным разрешением;     Исследование различия в динамике ускорения электронов и протонов (ядер);     Исследование особенностей эволюции функции распределения для высокоэнергичных частиц (вплоть до энергий несколько ГэВ);     Исследование угловой анизотропии взаимодействующих частиц на основании статистического анализа спектров излучения и параметров линейной поляризации жесткого рентгеновского излучения;     Изучение эффектов направленности в области гамма—излучения высоких энергий;     Определение механизмов и условий ускорения электронов и протонов на разных фазах вспышки, и параметров области удержания (распространения) ускоренных частиц;     Определение обилия элементов в области генерации гамма—излучения методом гамма—спектроскопии и по скорости захвата нейтронов низких энергий в атмосфере Солнца;     Определение высот генерации вторичных излучений по ослаблению дейтонной линии от лимбовых вспышек;     Определение вида энергетического спектра ускоренных протонов и ядер и динамики этих спектров по соотношению ядерных гамма—линий;     Исследование проблемы образования элементов (D, 3He, Li, Be) во время вспышек;     Исследование на околоземной орбите химического и изотопного составов ускоренных во вспышке ядер, а также энергетических и временных характеристик вспышечных электронов и протонов;     Мониторинг верхних слоев атмосферы Земли по поглощению жесткого ультрафиолета спокойного Cолнца;     Исследование рентгеновского и гамма—излучения гамма—всплесков;     Исследование ренгеновских источников, расположенных в плоскости эклиптики.     Проведение эксперимента КОРОНАС-ФОТОН позволит детально исследовать характеристики высокоэнергичного излучения, зарегистрированного для нескольких солнечных вспышек российским спутником ГАММА-1 и американскими SMM и GRO COMPTON.     Космическая обсерватория ТЕСИС на борту спутника КОРОНАС-ФОТОН впервые обеспечит одновременное исследование структуры и динамики короны Солнца и переходного слоя солнечной атмосферы в диапазоне температур от 50 тыс до 20 млн градусов. Всего телескопы ТЕСИС, которые создаются в Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН, предоставят более миллиона новых фотографий Солнца в рентгеновской и ультрафиолетовой области спектра. Тем самым будет обеспечен круглосуточный мониторинг солнечной активности (солнечных вспышек, выбросов корональной массы и других нестационарных явлений в атмосфере Солнца) в течение фазы роста и максимума нового 24-го цикла солнечной активности.     В ходе работы спутника КОРОНАС-ФОТОН будет впервые систематически исследовано гамма-излучение солнечных вспышек вплоть до энергий 2000 МэВ, осуществлена регистрация нейтронов аппаратурой с большой эффективной площадью. Измерение линейной поляризации излучения открывает новый канал получения информации о механизмах ускорения и переноса электронов в области вспышки.     На борту КОРОНАС-ФОТОН впервые в солнечных исследованиях будет применены новые типы сцинтилляторов (YAlO3), позволяющих повысить быстродействие аппаратуры до долей микросекунды и увеличить достоверность получаемых данных. Данные об ультрафиолетовом излучении всего диска будут иметь абсолютную точность не хуже 10%, что особенно важно для моделирования процессов в верхней атмосфере.     Совместные данные проектов КОРОНАС-ФОТОН, GRO COMPTON, SOHO, ULYSSES, WIND, RHESSI и Hinode позволят существенно продвинуться в понимании процессов в атмосфере Солнца, приводящих к солнечным вспышкам и корональным выбросам массы.

    После первой встречи с Луной оба аппарата ушли завершать свои витки вокруг нашей планеты, тогда как внизу на Земле все только начиналось. Миллионы людей начали следить за движением лунной тени с запада на восток от Индии к Тихому океану. Около 2 часов по всемирному времени (6 по Москве) российский и японский спутник вернулись в область движения лунной тени, которая в это время находилась над Тихим океаном и достигла максимума, но прошли мимо нее. Неудачным было и следующее прохождение около 3:00-3:30 UT. И вот в 04:30 по всемирному времени (8:30 по Москве) ТЕСИС прошел почти по самому центру уже уходящей от Земли тени. Расстояние между центрами Луны и Солнца в точке максимального сближения составило только 0.07 градуса. А еще через пол часа удача улыбнулась и HINODE. Этот аппарат последним из наблюдателей проводил самое крупное солнечное затмение этого века. Около 5 часов по всемирному времени его телескопы сфотографировали Луну на расстоянии 0.36 градусов от Солнца.