eknow — обзор технологий

Исследование слабоизученного процесса перезамыкания силовых линий магнитного поля Земли однажды может открыть дорогу термоядерной энергетике.

Перезамыкание магнитных полей сопровождает, возможно, любой взрыв во Вселенной. Оно происходит везде, где только ни встречаются магнитные поля – то есть, почти повсеместно. На Солнце, с его мощным магнитным полем, оно участвует в создании могучих вспышек мощностью, далеко превосходящей все оружие, накопленное на сегодня человечеством. В окрестностях Земли оно порождает геомагнитные бури и создает поразительные полярные сияния. В физических институтах оно мешает проведению экспериментов по термоядерному синтезу. И при этом ученые не до конца понимают суть этого явления.

Разумеется, в целом все ясно: силовые линии магнитных полей пересекаются, взаимодействуют, размыкаются и замыкаются снова, меняя свой «рисунок». Процесс этот сопровождается выбросом энергии в виде тепла или потока частиц. Но каким именно образом и почему простая рекомбинация силовых линий приводит к событиям столь колоссального масштаба?

Чтобы выяснить это, NASA планирует миссию MMS, в состав которой войдет четверка космических аппаратов, которые, работая в магнитосфере Земли, изучат процесс перезамыкания во всех деталях. В июне этого года проект был одобрен, и инженеры приступили к изготовлению спутников. Запустить из планируется в 2014 г., на борту еще разрабатываемой ракеты Ares V.

Во внешних слоях земной магнитосферы, где она взаимодействует с заряженными частицами солнечного ветра, перезамыкание происходит постоянно, создавая «порталы», напрямую соединяющие нас с Солнцем (читайте об этом процессе и его последствиях в заметке «Портал открыт»). В более близких к нам областях магнитосферы перезамыкание направляет потоки частиц к верхним слоям атмосферы, создавая полярные сияния (читайте: «Плазма над полюсом»). Есть немало и других примеров, и все их исследует миссия MMS.

Каждый из четверки одинаковых аппаратов напоминает огромную хоккейную шайбу диаметр 3,7 м и высотой 1,2 м. Бортовые датчики будут вести мониторинг и электромагнитных полей, и поведения заряженных частиц в земной магнитосфере. И теоретически, эта работа может однажды привести к тому, что человечество навсегда забудет о такой вещи, как энергетический кризис.

Дело в том, что одним из самых многообещающих подходов к созданию технологии управляемого термоядерного синтеза заключается в том, что раскаленная плазма, необходимая для этого, удерживается магнитным полем внутри токамака. Все подробности этого вопроса лучше всего узнать в статье «Мирный термояд».

Однако и использование токамака пока сталкивается с серьезными трудностями. И одна из них – как раз перезамыкание линий магнитных полей, приводящее к весьма зрелищным – и плачевным последствиям: происходит потеря контроля над плазмой. Укротить этот

Казалось бы, для исследования перезамыкания можно использовать сами токамаки. Но на деле оно происходит здесь в очень небольших масштабах, охватывая считанные миллиметры пространства. Изучать его здесь довольно сложно, сложно даже сконструировать достаточно миниатюрные и чувствительные, способные выдержать высокие температуры датчики.

В этом смысле магнитосфера Земли куда более подходяща. Области перезамыкания охватывают здесь десятки километров, и их можно рассмотреть во всей красе, с разных сторон, а нередко и изнутри. Именно этим займутся аппараты MMS: прямым наблюдением перезамыкания магнитных полей. Возможно, они и дадут те данные, на основе которых ученым удастся окончательно укротить плазму и освободят нас от нефтегазового рабства.