PROBA-3: первая в истории миссия «Точный групповой полет»

Миссия ESA PROBA-3, стартовавшая на ракете ISRO PSLV-XL 5 декабря 2024 года, представляет собой «солнечно-затменную» формацию из двух спутников, состоящую из космических аппаратов occulter и coronagraph. Она позволит вести наблюдение за солнечной короной с помощью космического аппарата coronagraph в течение 6 часов на каждой 19-часовой 36-минутной орбите посредством создания по запросу полного солнечного затмения космическим аппаратом occulter формации. Как демонстрация технологий полетов формации, миссия PROBA-3 прокладывает путь для будущей миссии LISA на основе интерферометрии (которая будет представлять собой формацию из трех космических аппаратов в космосе) для обнаружения низкочастотных гравитационных волн (ГВ).

Миссия Laser Interferometer Space Antenna (LISA), получившая одобрение ЕКА в начале этого года и запланированная к запуску в 2035 году, станет первой космической гравитационно-волновой обсерваторией, посвященной обнаружению и изучению низкочастотных гравитационных волн (ГВ) с частотой от 0.1 мГц до 1 Гц (или миллигерцовых рябей), вызванных искажениями в структуре пространства-времени во всей Вселенной. Это будет созвездие из трех космических аппаратов, расположенных в точном равностороннем треугольнике в космосе. Каждая сторона треугольника будет иметь длину 2.5 млн км. Формирование трех космических аппаратов будет вращаться вокруг Солнца по гелиоцентрической орбите, отстающей от Земли, на расстоянии от 50 до 65 млн км от Земли, при этом сохраняя среднее расстояние между космическими аппаратами в 2.5 млн км.

Миссия LISA будет основываться на двух ключевых возможностях — «обнаружение низкочастотных гравитационных волн в космосе» и «точный строй полетов в космосе». В то время как технология, необходимая для «обнаружения низкочастотных гравитационных волн в космосе», была испытана в полете и продемонстрирована миссией LISA Pathfinder в 2015–2017 годах, технология для «точного строевого полета в космосе» была недавно продемонстрирована 5 декабря 2024 года с «двухспутниковой формацией миссии PROBA-3, создающей полное солнечное затмение», выходящей на высокоэллиптическую орбиту. Она стартовала на ракете PSLV-XL ISRO.

Миссия PROBA (Проект бортовой автономии) -3 Европейского космического агентства (ЕКА) имеет две основные цели: демонстрация технологий групповых полетов и изучение внутренней солнечной короны.

PROBA-3 — это первая в истории миссия «точного группового полета». Это формация из двух космических аппаратов: occulter и coronagraph. Первый (т. е. космический аппарат Occulter) отбрасывает точно контролируемую тень на космический аппарат Coronagraph для создания полных солнечных затмений по требованию в течение шести часов за раз, что позволяет наблюдать гораздо более слабую солнечную корону. Два космических аппарата в формации разделены расстоянием в 150 метров с точностью до пары миллиметров. Высокоточный групповой полет автономных аппаратов в космосе является значительным достижением в области космических технологий, которое открывает возможность новых миссий, таких как основанная на интерферометрии миссия LISA для обнаружения низкочастотных гравитационных волн (ГВ) в космосе, которые не могут быть обнаружены с помощью наземных детекторов, таких как LIGO, VIRGO и т. д. или Pulsar Timing Arrays (PTA).

В то время как формирование трех космических аппаратов в миссии LISA позволит измерять (с помощью лазерной интерферометрии) чрезвычайно малые изменения расстояний между тестовыми массами в космических аппаратах, вызванные гравитационной рябью, формирование двух космических аппаратов в миссии PROBA –3 предназначено для обеспечения наблюдения солнечной короны космическим аппаратом-коронографом в течение 6 часов на каждой 19-часовой 36-минутной орбите посредством создания по запросу полного солнечного затмения оккультным космическим аппаратом формации.

Естественные полные солнечные затмения не предоставляют достаточных возможностей для наблюдения за внешней атмосферой Солнца, поэтому возможность наблюдения по требованию, предоставляемая PROBA-3, будет очень полезна для изучения солнечной короны и связанных с ней явлений для лучшего прогнозирования космической погоды и солнечных бурь, которые, как известно, нарушают работу спутников, коммуникационной инфраструктуры и энергосетей на Земле.

Ссылки:

ESA. Proba –3: Точный полет по формированию для наблюдения за короной Солнца. Доступно на https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Proba-3