Однако для учёных такое событие крайне неудобно: лунная тень проходит лишь по узкой полосе земной поверхности, подходящую площадку приходится готовить заранее, а сама полная фаза длится всего несколько минут. За это время можно получить ценные снимки, но проследить продолжительное развитие процессов в короне значительно сложнее.

Инженеры Европейского космического агентства решили воспроизвести действие Луны непосредственно в космосе. Для этого был создан проект Proba‑3, состоящий из двух небольших спутников. Один закрывает яркий солнечный диск, а второй фотографирует появившуюся вокруг него корону. Во время наблюдения аппараты находятся примерно в 150 метрах друг от друга и работают как части одного огромного телескопа.

Телескоп из двух спутников

Proba‑3 отправилась в космос 5 декабря 2024 года на индийской ракете PSLV‑XL. Во время запуска аппараты были соединены, но после проверки оборудования разделились и перешли к самостоятельному полёту. Первый спутник называется Occulter, что можно перевести как «заслонитель». На нём установлен круглый диск диаметром 1,4 метра. Второй аппарат, Coronagraph, несёт телескоп ASPIICS, предназначенный для изучения солнечной короны.

Перед началом съёмки спутники выстраиваются на одной линии с Солнцем. Аппарат-заслонитель занимает переднее положение и перекрывает для телескопа яркую поверхность звезды. Его диск отбрасывает небольшую тень, в центре которой должен находиться объектив ASPIICS. Искусственное затмение возникает только для прибора: на Землю эта тень не попадает и с поверхности планеты не видна. Но телескопу достаточно оказаться в защищённой области, чтобы прямой солнечный свет перестал мешать наблюдениям.

В таком положении два независимых спутника превращаются в виртуальный коронограф длиной около 150 метров. Построить единый космический аппарат такого размера было бы намного сложнее: потребовались бы огромная конструкция, специальная ракета и система, способная выдержать нагрузки при запуске. Proba‑3 решает эту задачу иначе. Основные части телескопа выводятся в космос вместе, а необходимое расстояние между ними создаётся уже на орбите.

Зачем понадобилось расстояние в 150 метров

Яркость видимой поверхности Солнца во много раз превосходит яркость короны. Если направить на звезду обычный телескоп, его приборы увидят ослепительный диск, а окружающие потоки плазмы потеряются в рассеянном свете. Поэтому в коронографах используют непрозрачный экран, закрывающий центральную часть изображения. На первый взгляд достаточно поместить небольшой круг перед объективом, но у света есть особенность, которая усложняет такую конструкцию.

Световые волны огибают края препятствия и частично проникают в область геометрической тени. Это явление называется дифракцией. Даже когда сам солнечный диск закрыт, вокруг экрана возникает паразитное свечение, способное заглушить слабые детали короны. Чем ближе заслонитель расположен к телескопу, тем сильнее эта проблема. Экран можно увеличить, но тогда вместе с солнечной поверхностью он закроет и внутреннюю часть короны, ради наблюдения которой создавался прибор.

Во время природного затмения роль заслонителя выполняет Луна, находящаяся в сотнях тысяч километров от наблюдателя. Благодаря такому расстоянию корону удаётся рассмотреть почти у самого края закрытого Солнца. Полностью повторить эту схему невозможно, однако тот же принцип используется в Proba‑3: непрозрачный диск вынесен далеко за пределы корпуса телескопа и установлен на отдельном спутнике.

Расстояние примерно в 150 метров выбрано не случайно. Оно достаточно велико, чтобы уменьшить влияние дифракции, но всё ещё позволяет аппаратам измерять взаимное положение и удерживать строй без чрезмерного расхода топлива. В результате ASPIICS может наблюдать корону начиная примерно с отметки 1,1 солнечного радиуса. Многие обычные космические коронографы видят её только дальше от Солнца, оставляя ближайшую область скрытой.

Тень шириной восемь сантиметров

Несмотря на диаметр заслоняющего диска в 1,4 метра, на расстоянии 150 метров он создаёт тень шириной всего около восьми сантиметров. Внутри неё необходимо удерживать объектив телескопа диаметром пять сантиметров. Свободный запас составляет примерно по полтора сантиметра с каждой стороны, поэтому даже небольшое боковое смещение способно нарушить наблюдение. Если край объектива выйдет из тени, прямые солнечные лучи попадут на оптику и почти полностью скроют корону.

Для получения изображения недостаточно приблизительно выдерживать нужное расстояние. Заслоняющий диск должен оставаться перпендикулярным солнечным лучам, а центры экрана, тени и объектива — находиться на одной линии. Любое изменение положения одного спутника относительно другого требует коррекции. Поэтому Proba‑3 поддерживает строй с точностью до миллиметров, хотя между аппаратами нет механической связи.

Инженеры предусмотрели и дополнительные способы борьбы с рассеянным светом. Край большого диска изготовлен так, чтобы уменьшить дифракцию, а внутри самого коронографа находится второй непрозрачный элемент диаметром всего 3,5 миллиметра. Он перекрывает яркое пятно, возникающее в центре тени из-за волновых свойств света. Во время съёмки телескоп получает несколько кадров с разной выдержкой, после чего они объединяются. Короткая выдержка сохраняет детали в более ярких областях, а длинная помогает показать слабые внешние структуры короны.

Как аппараты удерживают строй

Каждый спутник Proba‑3 самостоятельно движется по орбите и испытывает действие земного притяжения, давления солнечного света и других внешних сил. Даже небольшая разница в воздействии постепенно разводит аппараты в стороны. Чтобы сохранять построение, система непрерывно измеряет расстояние, направление и положение тени, а затем включает микродвигатели для коротких поправок.

Построение начинается со звёздных датчиков, определяющих ориентацию спутников в пространстве. После этого аппараты обмениваются данными по радиоканалу и получают примерную оценку взаимного положения. Широкоугольная камера на спутнике-заслонителе находит светодиодные метки второго аппарата, а узкоугольная камера помогает точнее определить направление. Когда спутники приближаются к нужной позиции, в работу включается лазерная система.

Лазерный луч направляется к отражателю на втором аппарате и возвращается обратно. По его прохождению автоматика определяет расстояние и боковое смещение с миллиметровой точностью. За окончательным положением следят датчики, расположенные вокруг объектива ASPIICS. Они сравнивают освещённость по краям тени: если с одной стороны света становится больше, система определяет направление смещения и сразу вносит поправку.

Спутник с телескопом играет роль ведущего, а аппарат с экраном следует за ним, используя микродвигатели на холодном газе. Они выпускают очень короткие импульсы азота, иногда с промежутком около десяти секунд. Наземный центр задаёт начало операции и контролирует состояние оборудования, но удержание строя происходит автоматически. Управлять каждым движением вручную было бы невозможно из-за огромного количества мелких корректировок.

Затмение у дальней точки орбиты

Proba‑3 движется по сильно вытянутой орбите. В ближайшей к Земле точке спутники проходят на высоте около 600 километров, а в дальней удаляются более чем на 60 тысяч километров. Полный оборот занимает примерно 19 часов 36 минут. Такая траектория выбрана специально: искусственное затмение удобнее всего создавать в районе максимального удаления от планеты.

В дальней части орбиты аппараты движутся медленнее, а разница в действии земного притяжения становится меньше. Там почти не ощущается и сопротивление разреженных верхних слоёв атмосферы. Спутникам требуется меньше топлива, чтобы сохранять взаимное положение, поэтому точное построение можно удерживать несколько часов.

Перед началом наблюдения аппараты сближаются, находят друг друга с помощью камер и лазера, а затем выстраиваются вдоль направления на Солнце. Когда объектив оказывается в центре тени, включается коронограф. Система рассчитана на искусственные затмения продолжительностью до шести часов, хотя время отдельных научных сеансов может отличаться.

После завершения съёмки спутники расходятся и переходят в безопасный совместный полёт. Поддерживать расстояние в 150 метров на всей орбите невыгодно: при приближении к Земле на коррекции пришлось бы расходовать гораздо больше рабочего тела. Поэтому перед каждым новым сеансом виртуальный телескоп собирается заново.

Новый взгляд на солнечную корону

Внутренняя корона долгое время оставалась одной из самых трудных областей для постоянных наблюдений. Ультрафиолетовые телескопы хорошо показывают поверхность Солнца и ближайшие слои его атмосферы, а обычные коронографы наблюдают более удалённые структуры. Между их полями зрения сохранялся участок, который подробно удавалось рассмотреть главным образом во время природных затмений.

Эта область особенно важна для понимания процессов, происходящих на Солнце. Температура его видимой поверхности составляет около 5500 °C, тогда как вещество короны нагревается до миллиона градусов и выше. Причины такого различия пока изучены не полностью. Здесь же солнечное вещество начинает ускоряться и превращается в солнечный ветер — поток заряженных частиц, распространяющийся по всей Солнечной системе.

Во внутренней короне зарождаются и выбросы корональной массы. Огромные облака плазмы покидают Солнце и при удачном направлении через некоторое время достигают Земли. Они вызывают яркие полярные сияния, но также могут нарушать радиосвязь, мешать работе спутниковой навигации и создавать дополнительную нагрузку на энергетические сети.

ASPIICS получает стандартные изображения примерно раз в минуту, а при необходимости интервал можно уменьшить до 30 секунд. Продолжительная съёмка позволяет наблюдать не отдельные положения плазменных структур, а их движение и постепенное изменение. Первые изображения, полученные весной 2025 года, подтвердили, что два свободно летящих спутника способны работать как единый коронограф и показывать область, которую прежде удавалось регулярно видеть лишь частично.

Шестьдесят пятое искусственное затмение

Утром 12 августа 2026 года Proba‑3 снова выстроила аппараты на расстоянии около 150 метров. На высоте примерно 60 тысяч километров заслоняющий диск перекрыл Солнце для телескопа ASPIICS. Это было уже 65-е искусственное затмение, созданное миссией.

Через несколько часов полное солнечное затмение началось над частью Европы. Корону в этот день удалось наблюдать двумя разными способами: сначала с помощью космического экрана, а затем благодаря движению Луны. Вскоре после получения снимка Луна прошла и через поле зрения ASPIICS. Телескоп уже находился в тени аппарата-заслонителя, поэтому в одном сеансе оказались связаны искусственное и природное затмения.

Пока мы следили за затмениями на Земле, наш марсианский исследователь тоже поднял «взгляд» к небу! Марсоход Perseverance запечатлел, как спутник Марса Фобос частично закрыл собой Солнце.

Что интересно в этом явлении:

Из-за маленького размера Фобоса на Марсе не бывает полных затмений — только частные, когда диск спутника не перекрывает светило целиком.

Затмение длится всего 20–30 секунд, так как Фобос очень быстро движется по орбите.

Снимки сделаны с помощью камеры Mastcam-Z.

Это напоминание о том, что космические явления универсальны: солнечные затмения — не эксклюзив Земли!

На этом видео астрофотограф Эндрю Маккарти (Andrew McCarthy, X/Twitter) запечатлел полное солнечное затмение 12 августа 2026 года.

Съемка велась с палубы корабля в Балеарском море — к северу от испанского острова Ибица. Это таймлапс-видео демонстрирует редкое явление, когда фаза полного затмения (тотальность) наступает в момент, когда Солнце находится очень низко над горизонтом — всего в 4,4 градуса над водой.