Космическая миссия MMS поможет решить проблему токомаков

Сегодня, 12 марта 2015 г., в космос отправляется миссия, которая поможет изучить природу  явления,  связанного с выделением колоссальной энергии. Миссия НАСА под названием MMS (Magnetospheric Multiscale) изучит магнитное пересоединение — перезамыкание магнитных линий. Это очень динамичный процесс, в ходе которого линии магнитного поля  соединяются, и в результате происходит мощный выброс высокоэнергетических частиц.

Явление магнитного пересоединения приводит к мощнейшим выбросам энергии

Магнитное пересоединение встречается везде, где есть магнитное поле, то есть практически в любой точке Вселенной. На Солнце оно вызывает быстрый нагрев локальных участков атмосферы и выброс высокоэнергетичских частиц. В результате происходит солнечная вспышка, по энергии сравнимая со взрывом множества термоядерных бомб.  В ядрах галактик магнитное пересоединение производит взрывы, которые видны с расстояния в миллиарды световых лет. На Земле магнитное пересоединение провоцирует магнитные бури и полярные сияния.

Тем не менее, несмотря на распространенность явления, ученые до сих пор не понимают всех  деталей этого процесса. Известно, что магнитные линии перекрещиваются, а затем происходит выброс энергии, сопряженный с разгоном заряженных частиц до скоростей близких к скорости света. Каким образом простое пересечение магнитных линий вызывает столь мощные взрывы? Ответить на этот вопрос поможет миссия MMS.

Четыре "шайбы" MMS  отправятся к истокам магнитных бурь

Миссия состоит из четырех спутников, похожих на огромные шайбы диаметром 4 м и высотой 1 м. В космосе спутники развернут 60-метровые штанги с электромагнитными датчиками. Спутники MMS будут два года работать непосредственно в зоне смыкания силовых линий, поэтому они имеют очень прочную и надежную конструкцию.

Формация из четырех космических аппаратов будет лететь на высоте ниже орбит спутников GPS, благодаря чему позицию MMS в пространстве можно будет определить с точностью до 100 м. Четыре спутника, находящиеся на расстоянии около 10 км друг от друга, смогут сканировать большое пространство, и это крайне важно для физиков.

Изучение магнитного пересоединения представляет интерес не только для фундаментальной науки, — оно имеет и огромное практическое значение. Дело в том, что неудачи с освоением термоядерных источников энергии (токамаков) во многом связаны с магнитным пересоединением, которое нарушает стабильность плазмы в процессе ее горения внутри термоядерного реактора. Решить эту проблему на Земле сложно, ведь области магнитного пересоединения в сердечнике реактора занимают всего несколько сантиметров.  Невозможно создать миниатюрные и сверхпрочные датчики, чтобы изучать явление в таких малых масштабах.

Космическая миссия MMS имеет намного большие масштабы. В обширном магнитном пузыре, который окружает нашу планету, магнитное пересоединение происходит в пространстве в десятки километров в поперечнике. Так, спутники смогут увидеть, как сталкиваясь с магнитным полем Земли, солнечная плазма вызывает северные сияния.

Ученые надеются, что миссия MMS поможет раскрыть все тайны магнитного пересоединения и, в конечном итоге, ответить на многие вопросы в области фундаментальной и прикладной физики. Возможно, MMS наконец откроет для человечества эпоху чистой и неисчерпаемой термоядерной энергии.