Солнце является ближайшей к нам и довольно типичной звездой, которая наблюдается как протяженный объект. Оно само и его корона представляют собой естественную лабораторию для изучения фундаментальных характеристик плазмы.
Научная значимость исследований Солнца состоит еще и в том, что оно оказывает решающее влияние на основные процессы на Земле, в том числе на некоторые технические системы. Такое воздействие сказывается на работе различных радиосистем, энергосетей, проводных линий связи в Арктике, на интенсивности индуцированных электрических токов в трубопроводах и т.д. В качестве примера можно привести два известных случая выхода из строя протяженных энергосетей: 13 марта 1989 г. при резкой вспышке магнитных вариаций наведенный электрический ток в энергосистеме Hydro-Quebec в Канаде достиг 100 ампер, что вывело эту систему из строя. Это надолго оставило без энергии большой район с населением в несколько миллионов человек. Аналогичные случаи были и в нашей Арктике, например 11-12 февраля 1958 г. на Кольском полуострове. Для нефтепроводов наведенные в них электрические токи, замыкаясь на землю, резко усиливают коррозию, а искрение может приводить к пожарам в местах утечек. Серьезность проблемы лишний раз была продемонстрирована и полным выходом из строя телевизионного ретрансляционного спутника «Telstar-401» произошедшим 11 января 1998 г. в результате его усиленного облучения энергичными частицами.
Постепенно возникает осознание того, что проявления солнечной активности оказывает сильное влияние и на организм человека. Развиваться служба медицинского предупреждения о возникновении геомагнитных бурь вызванных солнечной активностью.
В рамках Федеральной космической программы России на период 2006 - 2015 гг. в разделе «Космические средства для фундаментальных космических исследований» для решения задач этого научного направления предусмотрено выполнение следующих проектов.
Полномасштабные космические проекты
«КОРОНАС - Фотон»
Космический комплекс, обеспечивающий получение результатов комплексных наблюдений излучений Солнца, процессов накопления энергии и ее трансформации в ускоренные частицы во время солнечных вспышек с целью мониторинга «космической погоды» и выработки мероприятий по парированию негативного влияния на здоровье человека.
Запуск космического аппарата намечен на 2008 год.
«Резонанс»
Космический комплекс, обеспечивающий проведение исследований параметров процессов распространения низкочастотных волн в магнитоактивной плазме магнитосферы Земли, изучения механизмов резонансного взаимодействия волн и частиц в околоземном космического пространстве, регистрируемых с помощью наземного нагревного коротковолнового стенда и искусственного спутника Земли. Результаты контроля техногенных воздействий на магнитосферу Земли и геофизические процессы.
Запуск космического аппарата намечен на 2012 год.
«Интергелиозонд»
Космический комплекс для проведения исследований параметров электромагнитного излучения Солнца с близких расстояний (30–40 радиусов Солнца) c высокой чувствительностью и разрешением в оптическом, ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма–диапазонах, а также параметров солнечного ветра для решения проблем разогрева солнечной короны и ускорения солнечного ветра, происхождения солнечных вспышек и коронарных выбросов плазмы.
Запуск космического аппарата намечен на 2014 год.
«ТЕРИОН - Ф2»
Космический комплекс, обеспечивающий получение результатов исследований параметров ионосферы и термосферы, а также механизмов, формирующих термосферные и ионосферные связи в планетарном масштабе на основе прямых и дистанционных методов измерений с борта низкоорбитального космического аппарата на высоте 300 км.
Запуск космического аппарата намечен на 2018 год.
Исследования в областях космических биологии, физиологии и материаловедения
Медико-биологические исследования
Изучение воздействия невесомости на живые организмы и физиологических механизмов адаптации к ней в космических полетах, а также изучение комбинированного действия невесомости и других факторов имеют огромное значение для длительных полетов человека, столь необходимых для освоения планет Солнечной системы.
Использование низших организмов для проведения медико-биологических экспериментов (в отличие от экспериментов на человеке) предоставляет возможность более жесткой их постановки, включая последующее препарирование использованного биологического материала. Исследования внутриклеточных процессов, клеток, тканей, органов и организмов в целом на автоматических космических аппаратах серии принесли очень важные результаты. Были получены данные об отсутствии серьезных биологических ограничений продолжительности пребывания живых организмов и человека в условиях космического полета. Показана перспективность применения искусственной силы тяжести для поддержания оптимального состояния организма и предотвращения в нем необратимых изменений. Найдены доказательства необходимости строго дифференцированного подхода к созданию тренажеров для различных мышц и мышечных групп человека.
В рамках Федеральной космической программы России на период 2006 - 2015 гг. в разделе «Космические средства для фундаментальных космических исследований» запланировано продолжение программы «Бион».
«Бион - М»
Космический комплекс, обеспечивающий исследование параметров физиологического состояния биологических объектов под воздействием факторов космического пространства в течение орбитального полета до 45 суток с целью эффективного медико–биологического обеспечения длительных пилотируемых полетов в космосе.
Запуски космических аппаратов «Бион - М» намечены на 2010, 2013 и 2016 годы.
Физика микрогравитации.
Использование космических средств для решения задач космического материаловедения позволяет получать в условиях микрогравитации образцы материалов обладающих уникальными свойствами по сравнению с земными аналогами.
Такие исследования проводятся на автоматических космических аппаратах типа «Фотон». Их результатами явилось получение фундаментальных знаний о влиянии невесомости на процессы переноса тепла и массы в веществах находящихся в жидком фазовом состоянии и роста в их толще кристаллов. Исследовано воздействие на эти процессы постоянного и переменного магнитных полей. Поставлены серии экспериментов по электрофоретическим разделениям и очисткам биологически - активных веществ, а также ионообменной диффузии в условиях невесомости.
В рамках Федеральной космической программы России на период 2006 - 2015 гг. в разделе «Космические средства технологического назначения» запланировано выполнение следующих проектов:
«Фотон–М»
Космический комплекс для проведения в условиях микрогравитации исследований в области космической технологии и биотехнологии
Он предназначен для обеспечения получения новых знаний по физике невесомости; отработанных технологических процессов производства полупроводниковых материалов, биомедицинских препаратов (при уровне микрогравитации 2·10-6g) с улучшенными характеристиками. Срок активного существования космического аппарата на орбите – 30 суток
Запуски космического аппарата намечен на 2007 год.
«Возврат–МКА»
Принципиально новый космический комплекс с возвращаемым космическим аппаратом для проведения ми*крогравитационных экспериментальных исследований
Он предназначен для обеспечения получения фундаментальных знаний о процессах, проходящих в расплавах и растворах, а также в биологических структурах в условиях сверхнизких (ниже 10-7g) уровней микрогравитации, в целях их последующего использования при организации промышленного производства новых материалов и биопрепаратов как на Земле, так и с использованием космического комплекса «ОКА–Т–МКС». Срок активного существования космического аппарата на орбите – 1 год
Запуск космического аппарата намечен на 2014 год.
"ОКА-T-MKC"
Космический комплекс на основе обслуживаемого в инфраструктуре МКС автоматического космического аппарата, предназначенного для комплексного решения задач в области микрогравитационных и прикладных технологических и биотехнологических исследований.
Он обеспечит: изготовление при уровне микрогравитации не хуже 10-6g с использованием нанотехнологий полупроводниковых эпитаксиальных структур для наноэлектроники (опытно–промыш*ленные образцы этих структур); получение хрящевых структур (небольшие партии для использования в медицине); получение кадмий-ртуть-теллу*ровых монокристаллов для датчиковой аппаратуры нового поколения; получение биологически активных веществ и других препаратов и образцов со свойствами, существенно лучшими свойств наземных аналогов
Срок активного существования космического аппарата на орбите 5 лет.
Запуски космических аппаратов намечены на 2012 и 2015 годы.