Полярное сияние при свете дня показал новый спутник Smile

Полярное сияние принято считать ночным зрелищем, но первые кадры европейско-китайского спутника Smile показывают гигантское свечение над Северным полюсом на освещённой Солнцем стороне планеты. Земля на снимке светится, как половинка Луны, а вокруг полюса извивается гигантское светящееся кольцо. Эти изображения стали сигналом, что новая миссия готова к работе и сможет раскрыть то, что с поверхности Земли разглядеть невозможно.

Фото: European Space Agency (ESA), CC BY-SA 3.0 IGO, Wikimedia Commons. На снимке сам аппарат Smile в чистом зале ESTEC перед соединением европейского полезного модуля с китайской платформой, а не снимок полярного сияния

Что именно показали первые кадры

Снимки сделаны в ультрафиолетовом диапазоне камерой UVI (Ultraviolet Imager), которая фиксирует излучение с длиной волны 160-180 нанометров. Съёмка велась в июле 2026 года, через две недели после первого включения камеры. На изображении видно, как серпантинообразное кольцо заряженных частиц обвивает Северный полюс и занимает около трети освещённой стороны планеты. Сама Земля выглядит призрачной и лишённой деталей, а тёмная ночная сторона растворяется в фоне неба.

На заднем плане по кадру тянутся яркие звёзды, похожие на капли дождя. Это эффект того, что спутник слегка смещается на орбите во время съёмки. Для учёных такая картинка важна не красотой, а подтверждением: оптика работает, наведение стабильно, а прибор видит полярные овалы так, как задумано. Научная работа миссии, как сообщалось, официально началась в конце сентября 2026 года, когда были показаны первые снимки.

Обычному наблюдателю полярное сияние доступно только ночью и только на высоких широтах. Днём яркость рассеянного солнечного света заглушает слабое свечение атмосферы. Из космоса ультрафиолетовая камера видит его независимо от времени суток, поэтому приборы вроде UVI позволяют следить за сиянием непрерывно, без разрывов, которые неизбежны для наземных станций.

Откуда берутся полярные сияния

Сияния рождаются в результате электрических процессов в верхних слоях атмосферы. Солнце постоянно выбрасывает поток заряженных частиц, который называют солнечным ветром. Часть этих частиц попадает в магнитосферу Земли, скользит вдоль силовых линий магнитного поля к полюсам и сталкивается с молекулами и атомами атмосферы. Те возбуждаются и испускают свет, а цвет зависит от газа и высоты: кислород даёт зелёный и красный оттенки, азот добавляет синий и фиолетовый.

Полярные сияния есть и у других планет, например у Юпитера и Сатурна, но они обычно не в видимом спектре, привычном для человеческого глаза. Земное сияние особенное тем, что мы видим его невооружённым взглядом, а геометрия магнитного поля делает его кольцом вокруг магнитных полюсов, так называемым авроральным овалом. Именно за поведением этого овала и намерен следить Smile.

Название миссии расшифровывается как Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer, то есть «исследователь связи солнечного ветра, магнитосферы и ионосферы». Цель сформулирована прямо в названии: понять, как энергия и вещество Солнца передаются земной среде и что происходит с магнитным щитом планеты во время космических бурь.

Орбита, с которой видно всю картину

Спутник стартовал 19 мая 2026 года с космодрома Куру во Французской Гвиане на ракете Vega-C. Рабочей орбиты он достиг 20 июня 2026 года, потратив около месяца на одиннадцать манёвров по подъёму апогея и один манёвр по подъёму перигея. Орбита сильно вытянута: в апогее над Северным полюсом аппарат поднимается примерно на 121 тысячу километров, это порядка трети пути до Луны, а в перигее над Южным полюсом опускается до 5 тысяч километров. Наклонение составляет 73 градуса.

Такая траектория выбрана ради двух преимуществ. Во-первых, около 80 процентов времени аппарат проводит на большой высоте, откуда виден весь Северный полюс и значительная часть магнитосферы целиком. Во-вторых, он минимально задерживается в радиационных поясах Ван Аллена, где частицы высоких энергий повреждают электронику. Из апогея ультрафиолетовая камера может наблюдать северный аврорный овал непрерывно свыше 40 часов за виток. В публикации Live Science о первых кадрах называют даже 45 часов и считают это рекордом.

Для сравнения: низкоорбитальные спутники пролетают над полярной областью за считанные минуты и дают лишь фрагменты картины. Здесь же учёные получают то, что можно назвать полноценным фильмом о развитии магнитной суббури, когда накопленная в хвосте магнитосферы энергия внезапно высвобождается и сияние вспыхивает по всему овалу.

Четыре прибора и общая цель

На борту четыре научных инструмента. Помимо ультрафиолетового имиджера UVI, который построен в Китае при участии бельгийского центра CSL, ESA, Университета Калгари и Полярного научно-исследовательского института Китая, работают ещё три прибора.

• Мягкий рентгеновский имиджер SXI с широким полем зрения и оптикой типа «глаз омара». Он картографирует ударную волну и магнитопаузу по рентгеновскому свечению, возникающему при обмене зарядом между частицами солнечного ветра и нейтральными атомами. Его разработал Университет Лестера в Великобритании.
• Анализатор лёгких ионов LIA измеряет скорость протонов и альфа-частиц в трёх измерениях с временным разрешением до полусекунды.
• Магнитометр MAG с двумя датчиками на трёхметровой штанге определяет направление и величину магнитного поля в солнечном ветре и вблизи границы магнитосферы.

Смысл комплекса в том, чтобы сопоставить три вещи одновременно: изображение границ магнитосферы, картину сияния и прямые измерения частиц и полей на месте. До сих пор исследователям приходилось собирать эту мозаику из разных аппаратов и разных времён. Миссия Smile стала первой, где ESA и Китайская академия наук совместно выбрали, спроектировали, построили, запустили и будут эксплуатировать космический аппарат. Предшественником считается миссия Double Star, в которой стороны уже работали вместе.

Рентгеновский тест на сверхновой

В те же дни инженеры проверили и рентгеновскую камеру, направив её на остаток сверхновой Кассиопея A, расположенный примерно в 11 тысячах световых лет от Земли. Прибор справился с задачей, но обнаружил недостаток: при наведении на Землю детектор регистрирует чуть больше света, чем должен. Для устранения этого потребуется дополнительная калибровка силами специалистов на земле. Такая настройка на первом этапе миссии считается обычной практикой.

История проекта показывает, как долго готовятся подобные аппараты. Конкурс предложений объявили в январе 2015 года, и среди 13 заявок выбрали именно эту. В ноябре 2015 года ESA одобрила миссию, в марте 2019 года приняла миссию к реализации, а в январе 2025 года в нидерландском центре ESTEC соединили европейский полезный модуль, построенный Airbus, с китайской платформой. В феврале 2026 года аппарат отправили из ESTEC во Французскую Гвиану.

Зачем это нужно обычным людям

Космическая погода касается не только красоты неба. Сильные магнитные бури способны нарушать работу спутников навигации и связи, создавать наведённые токи в линиях электропередачи и усложнять радиосвязь на высоких широтах. Для северных регионов России, где полярные овалы проходят особенно близко, это практический вопрос: от точности прогнозов зависят авиация на полярных маршрутах, энергетика и спутниковые сервисы.

Smile рассчитан на три года работы. Всё это время он будет наблюдать, как Земля отзывается на выбросы корональной массы и на более спокойные порывы солнечного ветра. Если приборы выдержат заявленные характеристики, наука получит первую непрерывную съёмку магнитного щита планеты целиком, а прогнозисты космической погоды получат данные, которых раньше просто не существовало.