Тайны мезосферы раскроют суборбитальные челноки

Мезосфера — наименее изученный слой земной атмосферы. Для самолетов и аэростатов он расположен слишком высоко, для спутников — слишком низко. Теперь вся надежда — на суборбитальные челноки.

Нижний слой атмосферы — тропосфера — изучен неплохо (хотя и там имеют место не до конца понятые процессы). О следующем слое — стратосфере — ученым известно уже существенно меньше. Но далее идет мезосфера, и тут уж говорить о действительно обширных познаниях не приходится.

«Об этой части земной атмосферы известно очень мало, — говорит исследователь Джейсон Раймуллер, сотрудник Института космических наук в Боулдере, штат Колорадо. — И в то же время мезосфера наиболее чувствительна к внешним воздействиям. Плотность воздуха у нижней ее границы в тысячу раз, у верхней границы — в миллион раз меньше, чем у поверхности Земли. Поэтому мезосфера считается своего рода системой раннего предупреждения об изменениях климата. Но исследовать ее трудно, потому что для самолетов и аэростатов это слишком высоко, а для спутников — слишком низко. Практически все наши сегодняшние знания о мезосфере добыты с помощью метеорологических ракет. Но такие ракеты обходятся очень дорого, а их исследовательские возможности весьма ограниченны».

В марте прошлого года в рамках программы ATREX (Anomalous Transport Rocket Experiment) американское космическое агентство NASA запустило с интервалом в 80 секунд пять метеорологических ракет, которые одновременно, но, соответственно, на разных высотах в диапазоне от 80 до 100 километров, распылили в мезосфере триметилалюминий — самовоспламеняющуюся на воздухе жидкость. Ученые наблюдали образовавшиеся светящиеся шлейфы с Земли, что позволило получить новую информацию о формировании и перемещении так называемых серебристых облаков.

Это довольно редкое и загадочное явление — самые высокие в атмосфере Земли и крайне разреженные облака, возникающие в верхнем слое мезосферы, причем только в летние месяцы и только в высоких широтах. Они передвигаются со средней скоростью 100 метров в секунду, причем видны исключительно в сумерках, когда подсвечены Солнцем из-за горизонта, а нижние слои атмосферы уже погружены в тень. Природа серебристых облаков, механизм их возникновения, происхождение водяного пара в таком количестве на такой высоте, а также происхождение и состав частиц, служащих ядрами конденсации кристалликов льда, до сих пор до конца не выяснены и являются предметами жарких дискуссий.

Между тем, эти «ночные светящиеся облака», или «полярные мезосферные облака», как их еще называют, служат главным источником информации о перемещении воздушных масс в верхних слоях атмосферы, что делает их изучение еще более насущной и важной задачей. Именно эту цель и преследует проект PoSSUM (Polar Suborbital Science in the Upper Mesosphere) под руководством Джейсона Раймуллера, пишет Deutsche Welle. Исследователь поясняет: «Идея состоит в том, чтобы создать лабораторию для изучения серебристых облаков. Речь идет о портативной лаборатории, которая размещалась бы на борту летательного аппарата и производила бы нужные нам измерения во время суборбитального полета. Один из самых важных приборов этой лаборатории — так называемый лидар, то есть лазерный радар. Рассеяние лазерных импульсов на весьма редких на этой высоте молекулах озона, азота, кислорода, аргона и углекислого газа позволит нам отслеживать протекающие в мезосфере термодинамические процессы. До сих пор у нас такой возможности не было».

Проект PoSSUM предусматривает и распыление триметилалюминия — но только регистрировать светящиеся шлейфы предполагается не с поверхности земли, как это происходило в прошлом году в рамках проекта ATREX, а с борта самолетов на высоте около 6,5 тысяч метров.

Главное же — то, что и лаборатория, и химикат отправятся в мезосферу не с помощью метеорологической ракеты, а с помощью нового суборбитального ракетоплана многоразового пользования Lynx, то есть «Рысь», разработанного компанией XCOR Aerospace. Этот двухместный челнок общей длиной около 9 метров с четырьмя жидкостными ракетными двигателями сможет достигать высоты в 110 километров. Первый полет намечен на лето следующего года. Компания намерена со временем довести количество полетов до четырех в день и уже продает билеты всем желающим по цене 95 тысяч долларов. В эту сумму включены не только сам полет, но и предполетное медицинское обследование, и подготовка на соответствующих тренажерах. Джейсон Раймуллер не скрывает удовлетворения: «Теперь у нас появилась возможность использовать для научных исследований эти новые коммерческие ракетопланы, предназначенные для космического туризма. Грузоподъемности нам хватает: два человека и груз массой 140 килограммов внутри кабины и еще 650 килограммов снаружи».

Правда, все такого рода аппараты — от двухместной «Рыси» до восьмиместного SpaceShipTwo — предназначены для суборбитальных полетов по параболической траектории, так что состояние невесомости длится не более 3,5 минут, и за это время нужно успеть выполнить всю программу научных исследований. Задача хоть и сложная, но вполне решаемая, уверен Джейсон Раймуллер.

Источник: МК