Космический аппарат Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer (SMILE) — совместная миссия Европейского космического агентства (ESA) и Китайской академии наук (CAS) — стартовал во вторник, 19 мая, на борту ракеты Vega-C с европейского космодрома во Французской Гвиане. 

Находясь сейчас на орбите, SMILE предоставит ученым первую полную картину того, как магнитное поле Земли реагирует на солнечный ветер — постоянный поток заряженных частиц, испускаемых Солнцем. 

Когда солнечный ветер усиливается и превращается в солнечные бури, последствия ощущаются и на Земле. Могут выйти из строя системы GPS, прерваться коротковолновая радиосвязь, а в самых экстремальных случаях могут быть перегружены электросети.  

Потенциальный экономический ущерб для Великобритании, согласно оценке рисков, проведенной Метеорологической службой в 2022 году, составил около 9 миллиардов фунтов стерлингов. Чем больше мы понимаем, как и почему возникают эти штормы, тем лучше мы сможем защитить инфраструктуру, от которой зависит современная жизнь, — от спутников, управляющих самолетами и службами экстренной помощи, до энергетических сетей, обеспечивающих отопление домов. 

Проект SMILE предоставит ученым инструменты для создания более точных прогнозов космической погоды, помогая уменьшить наихудшие последствия солнечных бурь еще до их начала. Эта миссия поддерживает правительственный план перемен, укрепляя устойчивость Великобритании к нарушениям, вызванным космической погодой, а также способствуя созданию высококвалифицированных рабочих мест и экспорту технологий благодаря передовым достижениям британской науки и промышленности.

Великобритания в центре миссии

Британское космическое агентство выделило 15 миллионов фунтов стерлингов на участие Великобритании в проекте SMILE, обеспечив значительный вклад Великобритании в науку и технологии миссии. Британские исследователи возглавляют научные исследования миссии на самом высоком уровне. Доктор Колин Форсайт из Маллардской космической научной лаборатории Университетского колледжа Лондона (UCL-MSSL) является соруководителем всей миссии. 

Британские ученые также возглавляют работу одного из четырех научных приборов SMILE — прибора для получения изображений в мягком рентгеновском диапазоне (SXI). SMILE — первый космический телескоп, который исследует магнитное поле Земли в рентгеновском диапазоне, что позволяет ученым впервые точно определить, где и как солнечный ветер взаимодействует с магнитным щитом нашей планеты. 

Доктор Стивен Сембай из Лестерского университета возглавляет европейский консорциум, ответственный за создание прибора SXI, в котором используется инновационная технология микропористой оптики типа «глаз омара», разработанная в Лестере. SXI — первый прибор, созданный с использованием оборудования Космического парка Лестерского университета. 

Хотя экстремальные явления космической погоды редки, Великобритания подготовлена ​​к ним лучше, чем когда-либо прежде, благодаря мониторингу мирового класса со стороны Центра оперативного управления космической погодой Метеорологического управления Великобритании, одного из немногих круглосуточных центров такого рода в мире, а также благодаря инвестициям в размере 300 миллионов фунтов стерлингов в Vigil, спутниковую миссию ЕКА, которая обеспечит более быстрые и точные предупреждения о космической погоде. 

Британская команда SMILE уже начала сотрудничество с Метеорологической службой Великобритании, чтобы изучить, как данные SMILE могут повысить точность прогнозирования, помогая снизить наихудшие последствия солнечных бурь на Земле и на орбите.

Министр космических исследований Лиз Ллойд заявила:

SMILE — это превосходный пример того, чего могут достичь британская наука и промышленность на мировой арене. От блестящих исследователей, возглавляющих научные исследования в рамках миссии, до высокоточной инженерии компаний, создающих приборы для космического аппарата, Великобритания играет центральную роль в этой миссии.

Понимание того, как магнитный щит нашей планеты защищает нас от Солнца, — это не просто увлекательная наука, это имеет реальные последствия для того, как мы обеспечиваем безопасность наших спутников, нашей инфраструктуры и наших космонавтов. Я горжусь тем, что Великобритания помогает ответить на некоторые из самых важных вопросов в космической науке и вдохновляет следующее поколение ученых и инженеров.

Доктор Колин Форсайт, один из главных исследователей Лаборатории космических исследований им. Малларда в Университетском колледже Лондона, сказал:

Предыдущие миссии смогли обнаружить границу нашего магнитного поля, проходя через него, получив данные в одной точке. Но мы можем определить размер и форму поля только путем усреднения этих данных в различных условиях — нам никогда раньше не удавалось получить изображение его границы.

С помощью SMILE мы сможем увидеть, как наш магнитный пузырь меняет свою форму, плавно или постепенно, и как он сжимается, когда солнечные вспышки проходят мимо Земли. Мы никогда раньше ничего подобного не делали. У нас есть множество моделей и теоретических концепций, но теперь мы сможем увидеть, что происходит на самом деле.

Доктор Стивен Сембай, руководитель исследовательского проекта из Лестерского университета, сказал:

Для меня было большой честью руководить разработкой рентгеновского томографа и работать с невероятно талантливой и мотивированной командой. Теперь мы скоро перейдем от инженерных задач по созданию оборудования к задачам анализа данных, которые позволят научному сообществу получить информацию, способную кардинально изменить изучение взаимодействия Солнца и Земли. Впереди нас ждут захватывающие времена!

Британская промышленность поставляет передовые технологии и оказывает поддержку.

Британские компании внесли существенный вклад в реализацию этой миссии, предоставив аппаратное и программное обеспечение. 

Компания Teledyne e2v, расположенная в Челмсфорде, поставила детекторы на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) для космического аппарата SXI — самые большие из когда-либо использовавшихся для регистрации рентгеновского излучения — в рамках контракта с ЕКА на сумму около 1,5 миллиона фунтов стерлингов. Работа с Центром электронной визуализации (CEI) Открытого университета над программой разработки ПЗС-матриц позволила повысить радиационную стойкость детекторов в условиях космического пространства, сохранив ключевой технологический потенциал Великобритании с большим коммерческим и экспортным потенциалом. 

Компания Photek Ltd получила контракт на сборку детекторной системы для прибора Ultraviolet Imager (UVI). Благодаря UVI, SMILE станет первой миссией с 2008 года, которая будет наблюдать полярные сияния в глобальном масштабе в ультрафиолетовом свете, и первой в истории, которая будет непрерывно регистрировать северное сияние до 45 часов подряд, предоставляя ученым беспрецедентную возможность увидеть, как Земля реагирует на солнечный ветер. 

Компания Axon Cable предлагает высокопроизводительную проводку с использованием разъемов MicroMach и кабелей Low Mass SpaceWire, обеспечивающую скорость передачи данных до 3 ГБ/с. Это сертифицированное ЕКА решение для межсоединений значительно снижает массу и перекрестные помехи, гарантируя надежную передачу данных между научными приборами в суровых условиях орбиты миссии. 

Команда CGI в Бристоле разработала прикладное программное обеспечение для полезной нагрузки приборов. Эта встроенная система реального времени управляет всеми четырьмя приборами платформы, регулируя поток научных данных, состояние приборов и обеспечивая автоматизированную работу полезной нагрузки посредством развертывания бортовых макропроцедур.   

Прибор SXI прошел испытания на запуск и в условиях космической среды на современных испытательных полигонах, эксплуатируемых космическим подразделением RAL Space Совета по научно-техническим разработкам.   

Наряду с научными открытиями, SMILE принесет реальную пользу, помогая улучшить прогнозирование космической погоды. Сильные космические погодные явления — когда солнечные бури нарушают магнитное поле Земли — могут выводить из строя спутники, выводить из строя системы связи и повреждать энергетическую инфраструктуру. SMILE займется решением трех наиболее актуальных открытых вопросов в космической науке: что происходит в месте соприкосновения солнечного ветра с магнитным щитом Земли; что вызывает магнитные возмущения на ночной стороне Земли; и как мы можем лучше прогнозировать самые опасные солнечные бури.