Как устроены искусственные спутники планет и что они изучают?

6 сентября 15:00

18 минут на чтение

Говоря про искусственные спутники, мы обычно подразумеваем те, что обращаются вокруг нашей планеты, однако на самом деле их место работы не ограничивается Землёй. Сейчас искусственные спутники функционируют на орбитах вокруг Луны, Марса и Юпитера, а уже в следующем году подобный аппарат появится и у Меркурия. В этой статье мы расскажем о том, как создаются искусственные луны, и о том, что мы узнали благодаря им.

Читайте также

Его назвали Sputnik: история первого искусственного спутника

Антон Первушин

04.10.2017

71264

Антон Первушин вспоминает все первые попытки сконструировать и запустить первый искусственный спутник Земли.

Как остаться в космических гостях

Поскольку «Вояджеры» следовали через Солнечную систему с пролетной миссией, они смогли посетить множество миров

Don Davis

Все миссии по изучению других небесных тел делятся на два вида: пролётные и с выходом на постоянную орбиту. Классический пример первого типа — «Вояджеры»: пара легендарных зондов была запущена в 1977 году и затем посетила все планеты-гиганты Солнечной системы. Благодаря использованию гравитации для разгона «Вояджеру-2» потребовалось всего 12 лет, чтобы добраться от Земли до Нептуна.

Высокая скорость — главное преимущество пролётных миссий. Однако она же одновременно и их основной недостаток. Космический аппарат стремительно пролетает рядом с небесным телом, что серьёзно ограничивает время для сбора научных данных. Это сравнимо с поездкой через город на скоростном поезде: вы можете любоваться видами из окна, делать фотографии, но не в силах изменить свою скорость, маршрут или совершить незапланированную остановку.

Следствия таких ограничений иллюстрирует пример с Плутоном. Вы наверняка видели эффектные фотографии его «сердца» — огромного участка характерной формы. К счастью для нас, оно находится на той стороне Плутона, которой карликовая планета была повёрнута к аппарату «Новые горизонты» во время его визита к ней в 2015 году. Земной посланец сфотографировал это полушарие с расстояния меньшего, чем высота орбит геостационарных спутников. Это позволило получить снимки с разрешением до 400 метров.

Официальное название «сердца» Плутона — область Томбо, в честь астронома, открывшего Плутон

NASA / Johns Hopkins University, Physics Laboratory / Southwest Research Institute

Плутон и Харон обращаются вокруг общего центра тяжести и находятся в приливном захвате по отношению друг к другу. Это значит, что они постоянно повёрнуты друг к другу одними и теми же полушариями. Знаменитое «сердце» Плутона находится на той стороне, что никогда не видна с поверхности Харона.

А вот другое полушарие Плутона — то, которым он постоянно повёрнут к Харону, — известно нам намного хуже. Детализация его снимков — 40 километров. Это объясняется тем, что период обращения Плутона вокруг своей оси составляет 6,3 дня и в момент съёмки второго полушария аппарат находился на расстоянии 4 миллионов километров. Так что, если бы «Новые горизонты» прибыли к Плутону на три дня позже или раньше, сейчас мы бы имели очень смутное представление о его «сердце».

В результате в космонавтике сформировалась следующая схема. При изучении тел Солнечной системы вначале обычно запускаются пролётные зонды. Они собирают общие сведения, на основании которых затем строятся орбитальные аппараты. Их оснащают более сложными специализированными инструментами, позволяющими получить максимум данных.

Основная загвоздка при организации таких миссий заключается в том, что выход на орбиту — намного более трудная операция, чем пролёт. Траекторию зонда необходимо рассчитать таким образом, чтобы он достиг небесного тела в нужной точке и двигался с нужной скоростью, что затем позволит гравитации его «подхватить». В фантастических фильмах и сериалах это, конечно, не проблема: герои там путешествуют от планеты к планете быстрее, чем проходит рекламная пауза. Увы, в реальности всё намного сложнее.

В обозримом будущем мы вряд ли увидим столь же подробные снимки ледяных равнин и гор Плутона

NASA / Johns Hopkins University, Physics Laboratory / Southwest Research Institute

На орбиту Луны, Венеры или Марса обычно можно выйти сразу, без каких-либо дополнительных манёвров. Хотя сам перелёт, разумеется, тоже происходит не мгновенно: чтобы добраться до той же Луны, нужно как минимум три-четыре дня. Впрочем, многие современные миссии часто используют более сложные траектории, которые удлиняют время перелёта, зато экономят топливо. Среднее время полёта к Марсу с выходом на орбиту — семь месяцев, к Венере — порядка пяти месяцев. Но, опять же, оно может меняться в зависимости от особенностей миссии.

Если же мы хотим вывести аппарат на орбиту какого-то более далёкого тела, ситуация усложняется. Возьмём для примера Меркурий. Казалось бы, он находится от Земли не намного дальше той же Венеры. Однако в его случае в игру вступает важный фактор: Солнце. Меркурий расположен слишком глубоко в его гравитационном колодце. Мощное притяжение звезды будет излишне ускорять направленный к нему космический аппарат, не давая выйти на орбиту вокруг планеты.

Избыточную скорость нужно как-то погасить. Наиболее очевидный вариант — тормозной манёвр с использованием двигателей, но для этого потребуется больше топлива, чем способен унести космический аппарат. Если бы у Меркурия была атмосфера, то теоретически погасить скорость помог бы проход через её верхние слои: эта техника называется аэроторможением, и её опробовали некоторые венерианские и марсианские миссии. Однако у Меркурия нет значимой атмосферы, так что этот вариант тоже отпадает.

«Маринер-10» совершил три пролета Меркурия и сделал 3 тысячи снимков, из которых специалисты затем собирали цельные изображения планеты

NASA / JPL / Northwestern University

Таким образом, единственная сейчас доступная опция — гравитационные манёвры. Надо построить траекторию космического аппарата так, чтобы при пролёте планеты её гравитация отнимала у него часть скорости. За всю историю космонавтики пока лишь одному аппарату удалось выйти на орбиту Меркурия — MESSENGER. Для этого ему потребовалось семь лет и шесть гравитационных манёвров: два у Венеры и четыре у самого Меркурия.

За это время аппарат пролетел почти восемь миллиардов километров — больше, чем расстояние от Земли до Плутона. Для сравнения, путь до первой планеты и её пролёт у миссии «Маринер-10» в своё время занял меньше полугода.

Схожая арифметика действует и для миссий, направляющихся к планетам-гигантам. Запущенному в 2023 году европейскому аппарату JUICE потребуется восемь лет и пять гравитационных манёвров, чтобы выйти на орбиту вокруг Юпитера. Американская станция Europa Clipper за счёт старта с более мощной ракетой сможет пройти этот маршрут за шесть лет. А вот летевшие по пролётной траектории «Вояджеры» добрались до Юпитера менее чем за два года.

Требования к искусственным лунам

Кубсат (CubeSat, от cube + satellite, кубический спутник) — миниатюрный спутник весом до 1,5 килограмма

Svobodat

Мы живём в эпоху, когда массовое производство спутников стало реальностью. Многие небольшие аппараты создаются на основе платформы кубсат, уже давно стандартной для рынка, а наиболее массовые в истории спутники Starlink производятся конвейерным методом.

Но это не относится к искусственным лунам: никакого шаблона для их изготовления пока не существует, хотя в прошлом создать его пытались. Например, советские «Фобосы» задумывались как унифицированные аппараты, способные исследовать как планеты, так и астероиды. А побывавший у Сатурна аппарат «Кассини» — это всё, что осталось от довольно амбициозного проекта Mariner Mark II, в рамках которого планировалось создать универсальную космическую платформу для изучения планет-гигантов и комет.

Почему так получилось, понять несложно. Исследование других планет — недешёвое удовольствие. На каждый реализованный проект межпланетной миссии приходится с десяток тех, что были закрыты из-за технических проблем или недостатка финансирования. Их попросту слишком редко запускают, чтобы для стандартной платформы могло найтись постоянное применение. Кроме того, все тела Солнечной системы по-своему уникальны, что предъявляет индивидуальные требования к каждому аппарату.

Связка «Кассини — Гюйгенс» (орбитальный и посадочный зонды) могла стать стандартом для изучения планет-гигантов и их лун

NASA

Тем не менее межпланетные аппараты, хоть это и по-прежнему продукт штучный, построены по тем же базовым принципам, что и спутники, работающие на орбите Земли. Энергию они в основном получают от солнечных батарей — за исключением миссий, направляемых за орбиту Юпитера: там Солнце уже слишком тусклое, чтобы батареи могли выработать достаточно энергии.

Дальние космические миссии оснащают радиоизотопными термоэлектрогенераторами (ритэгами). Ими же оборудованы и некоторые марсоходы: это позволяет избежать судьбы ровера Opportunity, не пережившего мощную пылевую бурю, или аппарата InSight, на солнечных панелях которого скопилось слишком много пыли.

Поддерживают контакт с Землёй межпланетные аппараты с помощью традиционной радиосвязи. Впрочем, сейчас специалисты прорабатывают возможность использовать для этого оптическую связь. Она считается более перспективной, поскольку скорость передачи данных здесь гораздо выше. Экспериментальной системой оптической связи оснащён зонд Psyche, запущенный в 2023 году (о нём мы поговорим ниже).

Пыль — один из главных врагов аппаратуры на Марсе. Ровер Opportunity перестал выходить на связь после гигантской песчаной бури в 2018 году

NASA

Аппараты, исследующие другие планеты, обычно значительно более автономны, нежели спутники на околоземной орбите. В их ПО заранее встраивают ряд сценариев на случай различных непредвиденных событий, и это неудивительно. Пока сигнал от аппарата дойдёт до Земли, пока ЦУП разберётся в ситуации и отправит команду, пока эта команда достигнет аппарата, может оказаться уже слишком поздно. Именно поэтому в новостях иногда появляются сообщения, что какой-то межпланетный аппарат вошёл в безопасный режим. Это происходит автоматически в случае сбоя или нештатной ситуации. Аппарат отключает все второстепенные системы, прекращает научные наблюдения и выполняет главную задачу: удерживает антенну направленной на Землю в ожидании дальнейших инструкций.

Есть у искусственных лун и другая важная особенность: возможность «апгрейда» бортовых компьютеров. Миссии современных межпланетных аппаратов растягиваются подчас на десятилетия, так что инженеры регулярно обновляют их софт, чтобы добиться большей эффективности.

Научное оснащение аппаратов зависит от целей миссии и особенностей исследуемого небесного тела. Конечно, их часто оборудуют инструментами, позволяющими получать изображения и проводить химический анализ веществ с поверхности и из атмосферы, — но всё равно какого-либо стандартного комплекта приборов, обязательного для любой межпланетной миссии, не существует. Например, на борту станции «Магеллан» был всего лишь один прибор — радар, предназначенный для создания глобальной карты поверхности Венеры.

Японскому зонду «Хаябуса-2» ещё предстоит немало работы

DLR German Aerospace Center

Иногда межпланетные станции отправляются в далёкое путешествие с попутчиками: например, посадочным зондом, кубсатом или небольшой отстреливаемой камерой (их часто устанавливают на китайские аппараты). А японский зонд «Хаябуса-2», который исследовал астероид Рюгу, нёс на борту… танталовые пули. Они были необходимы для операции по взятию пробы грунта: зонд вплотную приблизился к астероиду, выстрелил по его поверхности и собрал выбитые обломки. Но его работа пока не окончена: в 2026 году он совершит скоростной пролет астероида 2001 CC21, а в 2031-м приступит к изучению астероида 1998 KY26.

Также искусственные луны часто получают дополнительную защиту. В аппаратах, изучающих Юпитер, наиболее важная электроника обычно спрятана в своеобразном сейфе. Это объясняется тем, что крупнейшая планета Солнечной системы окружена мощнейшими радиационными поясами, способными вывести из строя хрупкую начинку. А аппараты, запускаемые во внутреннюю часть Солнечной системы, оборудуют теплозащитой. Рекордсменом здесь можно назвать зонд Parker Solar Probe, который исследует Солнце: его композитный теплозащитный экран способен выдержать температуру в 1400 °C.

Ключевой же ресурс любой межпланетной станции — топливо: обычно именно на него приходится основная часть массы. Топливо необходимо для манёвров и удержания орбиты. А поскольку современная космическая техника стала чрезвычайно надёжна, часто именно исчерпание запасов топлива вынуждает инженеров завершить миссию, хотя сам аппарат мог бы работать и дальше. Именно такая судьба в своё время постигла миссии «Кассини», Dawn, MESSENGER и Venus Express.

Марсианская платформа InSight в декабре 2018 года…

NASA / JPL-Caltech

…и в апреле 2022-го, спустя 1211 солов работы

NASA / JPL-Caltech

Действующие спутники

А теперь давайте поговорим об искусственных лунах, которые прямо сейчас работают на орбитах около разных небесных тел в Солнечной системе, и об их основных достижениях.

Внутренние планеты

Несмотря на относительную близость Меркурия, MESSENGER — первый и пока что единственный его искусственный спутник

NASA

Прямо сейчас на орбите вокруг Меркурия нет земных посланцев. Из-за описанных выше сложностей за всю историю лишь один аппарат стал его искусственной луной — MESSENGER. Полученные им сведения по-прежнему составляют костяк наших знаний о Меркурии.

За годы работы MESSENGER картографировал практически всю поверхность планеты, собрал данные о её внутреннем строении и магнитном поле, а также подтвердил гипотезу о наличии льда на дне полярных кратеров, не освещаемых Солнцем.

Впрочем, уже в следующем году у Меркурия должен вновь появиться искусственный компаньон. Bepi-Colombo был запущен в 2018 году и для погашения скорости уже совершил восемь из девяти запланированных гравитационных манёвров. Если всё пройдёт хорошо, в конце 2026 года он выйдет на орбиту вокруг планеты, после чего разделится на два аппарата. Европейский MPO возьмётся изучать поверхность Меркурия, а японский Mio исследует его магнитосферу.

В первый раз с Меркурием BepiColombo встретился спустя три года после запуска

ESA / BepiColombo / MTM [CC BY-SA 3.0 IGO]

Венеру же до недавнего времени сопровождал японский аппарат «Акацуки», пока в мае 2024 года космическое агентство JAXA не потеряло с ним контакт. Сейчас планета обращается вокруг Солнца в гордом одиночестве, однако в конце нынешнего — начале следующего десятилетия ожидается запуск сразу нескольких миссий, которые будут изучать поверхность и атмосферу Венеры.

Стоит сказать, что рассмотреть поверхность этой планеты не так-то просто: её скрывают от нас густые облака. Чтобы увидеть, что находится внизу, необходимо использовать радар или вести инфракрасную съёмку в одном из окон прозрачности венерианской атмосферы.

Любая атмосфера задерживает бо́льшую часть волн. Например, газовая оболочка нашей планеты пропускает излучение лишь в оптическом и радиодиапазоне, а также в нескольких узких диапазонах инфракрасных волн — они-то и называются окнами прозрачности.

В случае с Венерой ситуация ещё хуже: её густые облака полностью блокируют весь видимый свет. В арсенале учёных не так-то много методов, позволяющих увидеть с орбиты, что находится внизу. Один из них — радарная съёмка, другой — съёмка на тех длинах волн, на которых инфракрасное излучение может пройти через её газовую оболочку. Венерианская атмосфера отличается от нашей по составу: в ней очень много углекислого газа, зато почти нет водяного пара — а потому её инфракрасные окна прозрачности не совпадают с земными. К примеру, аппарат VERITAS, разрабатываемый NASA, будет оснащён спектрометром, способным вести съёмку на шести длинах инфракрасных волн в диапазоне от 0,86 до 1,18 микрометра.

Конечно, у учёных уже есть радарные карты венерианской поверхности, однако они были сделаны ещё в прошлом веке — а ведь с тех пор техника сделала большой шаг вперёд. Новые, более точные карты могут многое рассказать о современной геологической активности планеты. Особенно учёных интересует, происходят ли на Венере извержения вулканов.

Венера в объективе потерянного ныне аппарата «Акацуки»

Kevin M. Gill [CC BY 2.0]

Исследование атмосферы тоже способно дать ответ на этот вопрос, а ещё позволит заглянуть в прошлое планеты и понять, всегда ли Венера была филиалом ада или же когда-то она знала лучшие времена. Вероятно также, что новые миссии соберут данные, которые подкрепят или опровергнут гипотезу о том, что в верхних слоях венерианской атмосферы может существовать микробная жизнь.

Луна и астероиды

Луна — самое близкое к Земле небесное тело. Неудивительно, что она изучена лучше других и её часто используют в качестве своеобразного полигона. Обычно именно к ней направляют свои первые межпланетные миссии новые космические державы: они получают опыт, позволяющий в следующий раз поставить перед собой более амбициозную цель.

Сейчас на орбите вокруг Луны работает целый ряд аппаратов. Пожалуй, наиболее известен среди них американский LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter). На момент запуска в далёком уже 2009 году он обладал самой мощной камерой из всех, что когда-либо устанавливали на лунные спутники.

Посадочный модуль «Викрам» с луноходом (сверху) разбился о поверхность Луны, зато орбитальный зонд продолжает работать

Indian Space Research Organisation [GODL-India]

Этот аппарат составил наиболее детальную на сегодняшний день карту поверхности Луны и сфотографировал места высадок всех «Аполлонов», а также многих автоматических станций. Именно снимки LRO позволили учёным определить точное местоположение «Лунохода-1». Любопытно, что LRO был запущен ещё во времена разработки пилотируемой программы Constellation (позже отменённой) и сумел дожить до реализации новой лунной программы Artemis.

Поскольку у Луны нет атмосферы, кажется, будто изучающие её космические аппараты можно расположить на очень низкой орбите. Но это не так. На поверхности Луны есть масконы — области с повышенной гравитацией. Если аппарат движется по орбите ниже 100 километров, из-за масконов он может начать быстро терять высоту и упасть за считанные недели или месяцы. Так что зонды с длительной миссией по изучению Луны обычно не опускаются ниже этой отметки.

LRO далеко не единственный земной посланец на орбите Луны. Также необходимо упомянуть индийский «Чандраян-2» и южнокорейский «Данури», которые исследуют лунную поверхность с 2019 и 2022 года соответственно, и пару китайских аппаратов-ретрансляторов «Цюэцяо». Последние обеспечивают связь с миссиями, работающими на обратной стороне Луны и южном полюсе. Ещё можно вспомнить про экспериментальный американский аппарат CAPSTONE: он проверяет орбиту, на которую планируется вывести окололунную орбитальную станцию Gateway.

«Данури» работает с 2022 года

Ministry of Science and ICT

Что любопытно, хотя плотность аппаратов на окололунной орбите гораздо ниже, чем на земной, космические агентства на удивление часто фиксируют потенциально опасные сближения. По словам руководства миссии «Данури», за первые полтора года они получили 40 предупреждений о возможном столкновении, что несколько раз вынуждало их скорректировать орбиту своего спутника.

У других малых тел Солнечной системы пока нет искусственных спутников — но уже в ближайшие годы это изменится. В декабре 2026 года компаньоном обзаведётся двойной астероид Дидим. Два года назад в его спутник Диморф врезался зонд DART, но это столкновение было намеренным: в NASA хотели узнать, можно ли таким способом изменить орбиту астероида.

Эксперимент оказался успешным, и теперь учёные хотят больше узнать о том, как удар повлиял на Диморф. Этим займётся построенный Европейским космическим агентством (ESA) аппарат Hera, чей запуск состоялся в 2024 году. Если всё пройдёт по плану, Hera выйдет на орбиту вокруг Дидима и Диморфа в конце 2026 года, после чего тщательно их изучит и попытается найти кратер от удара DART.

Возможно, астероид Психея – остатки ядра протопланеты размером с Марс

NASA / JPL-Caltech / ASU

Упомянутый ранее Psyche тоже летит к своей цели — весьма интригующему 280-километровому астероиду под названием Психея. Его поверхность содержит очень большое количество металлов, и некоторые учёные подозревают, что астероид может быть осколком ядра погибшей протопланеты. Так это или нет, мы узнаем после августа 2029 года, когда Psyche достигнет цели.

Кстати, в том же 2029 году произойдёт очень редкое событие: 340-метровый астероид Апофис пролетит на расстоянии всего 32 тысяч километров от Земли, то есть внутри орбит геостационарных спутников. По оценкам учёных, сближения с объектами подобного размера происходят раз в несколько тысяч лет. Неудивительно, что к нему уже активно готовятся. ESA планирует запустить к астероиду аппарат Ramses. Он встретится с Апофисом в феврале 2029 года и изучит, как сближение повлияет на это космическое тело. Учёные ожидают, что под воздействием гравитации нашей планеты могут возникнуть оползни на поверхности астероида и произойти выбросы вещества. А через несколько недель после пролёта Апофис догонит американский OSIRIS-APEX. Ранее аппарат назывался OSIRIS-REx и в течение почти двух с половиной лет изучал астероид Бенну, а затем доставил на Землю образец его вещества. Теперь же в NASA подыскали для старого космического аппарата новую цель.

У Китая тоже есть планы по изучению астероидов. В мае этого года году Поднебесная запустила миссию «Тяньвэнь-2». Её первая цель — любопытный объект под названием Камоалева. Он представляет собой квазиспутник Земли — объект, находящийся в орбитальном резонансе 1:1 с нашей планетой, из-за чего он остаётся вблизи неё на протяжении многих орбитальных периодов. Диаметр Камоалева составляет от 45 до 60 метров, и, возможно, это обломок, выбитый с поверхности Луны в результате мощного столкновения.

OSIRIS-REx благополучно собрал и доставил на Землю образцы грунта с Бенну. Возможно, встреча с Апофисом закрепит успех миссии

NASA / Goddard Space Flight Center

«Тяньвэнь-2» выйдет на орбиту вокруг Камоалева, изучит его, возьмёт пробу грунта, после чего ляжет на обратный курс к Земле. Но на этом его миссия не закончится. После сброса капсулы с грунтом «Тяньвэнь-2» направится к другому странному телу под названием Эльст — Писарро. Оно привлекло внимание учёных своим дуализмом. Орбита Эльст — Писарро проходит в поясе астероидов, но при этом астрономы фиксировали появление у него кометоподобного хвоста.

Учёные по-разному объясняют этот феномен. По одной из версий, Эльст — Писарро представляет собой «выгоревшую» комету, которая лишилась практически всех запасов льда и летучих веществ. По другой версии, «хвост» состоит из материала, выброшенного с поверхности в результате быстрого вращения тела. «Тяньвэнь-2» должен выяснить, какая из гипотез верна. Китайский аппарат достигнет Эльст — Писарро в 2032 году.

Dawn — первый и пока что единственный в истории космический аппарат, исследовавший с орбиты два разных небесных тела: с 2011 по 2012 год он изучал астероид Веста, а с 2015 по 2018-й — карликовую планету Церера. Это стало возможно благодаря использованию ионного двигателя, а ещё тому, что гравитация астероидов намного слабее планетарной.

Марс

Марс настолько хорошо изучен и знаком по сравнению с другими планетами Солнечной системы, что сейчас подробнейшими панорамами и снимками его поверхности никого не удивишь

NASA / JPL-Caltech / ASU / MSSS

Из всех планет Солнечной системы наибольшую коллекцию искусственных лун собрал Марс. Сейчас на его орбите работает сразу семь аппаратов. У трёх из них американская «прописка» (MRO, Mars Odyssey, MAVEN), у двух — европейская (Mars Express и TGO), а оставшиеся два принадлежат Китаю («Тяньвэнь-1») и ОАЭ («Аль-Амаль»).

Большинство этих аппаратов долгожители. Например, MRO находится на марсианской орбите с 2006 года, Mars Express — с 2004-го. Но подлинный рекордсмен — Mars Odyssey. Он получил своё название в честь фильма «Космическая одиссея 2001 года»: аппарат запустили как раз в 2001 году. Конечно, столь солидный возраст даёт о себе знать. За почти четверть века у него вышел из строя один из научных инструментов и сломался гироскоп. Но, несмотря на это, он продолжает работу.

Сейчас именно Mars Odyssey считается наиболее долго функционирующим спутником другого небесного тела в истории. Ни один земной посланец не действовал столько на орбите другой планеты. В NASA рассчитывают продолжать эксплуатацию Mars Odyssey до конца 2025 года. Скорее всего, аппарат смог бы работать и дольше — но к тому моменту у него закончится топливо, а заправок в окрестностях Красной планеты, к сожалению, пока нет.

Mars Odyssey — настоящий долгожитель среди искусственных спутников Марса

NASA / JPL / Corby Waste

Как раз флотилию искусственных спутников Марса и следует поблагодарить за бóльшую часть наших знаний о нём. Они подробно картографировали его поверхность и нашли массу свидетельств того, что в прошлом на нём был куда более благоприятный климат. Также земные посланцы обнаружили значительные залежи водяного льда в ряде регионов Красной планеты, которые в будущем могут пригодиться марсианским колонистам.

Марсианские искусственные луны выполняют и важную функцию ретрансляторов, передавая на Землю собираемые марсоходами данные. А тот же MRO регулярно выступает в качестве космического детектива. Используя его снимки, исследователи сумели найти места посадок нескольких миссий, считавшихся пропавшими, включая «Марс-3» и «Бигль-2». В случае последнего удалось даже установить причину аварии (в фильме «Трансформеры» обвинили десептиконов) — крайне обидную для всех, кто работал над проектом. Оказалось, что сама посадка была успешной, но после неё один из амортизирующих воздушных мешков сдулся не до конца, лишив зонд возможности развернуть солнечные батареи и антенну для связи с Землёй.

Анализ снимков MRO позволяет учёным регулярно находить на Марсе новые кратеры от падения небесных тел. По последним данным, такие события происходят намного чаще, чем считалось ранее. Возможно, потому что Марс находится слишком близко к поясу астероидов.

Изображение ледяного марсианского кратера Королёв получено благодаря Mars Express

ESA / DLR / FU Berlin

Уже в ближайшее время количество искусственных спутников Марса должно увеличиться. В конце сентября состоится запуск пары зондов EscaPADE, которые выйдут на вытянутую орбиту вокруг Марса и будут изучать его магнитосферу. В 2026 году в полёт отправится японский аппарат MMX. Однако его основная цель — спутник Марса Фобос: MMX высадит на его поверхность франко-немецкий микроровер, возьмёт пробу грунта, после чего ляжет на обратный курс к Земле. Если всё пройдёт по плану, образцы будут доставлены на нашу планету в 2031 году. Их анализ может пролить свет на происхождение Фобоса и Деймоса.

Но эта миссия на самом деле всего лишь прелюдия к ещё более амбициозным проектам по доставке на Землю образцов марсианского грунта. Один из них разрабатывает Китай, к его реализации приступят в 2028 году, а другим проектом под названием MSR (Mars Sample Return) совместно занимаются NASA и ESA.

Правда, в последнее время MSR переживает непростые времена: бюджет миссии стремительно раздувается, и NASA пришлось обратиться к частникам с просьбой придумать, как построить аппарат за меньшие деньги. Тем не менее в NASA сохраняют оптимизм и надеются, что MSR получится реализовать в конце этого или в начале следующего десятилетия.

Исследователи Солнца

Рекорд Parker Solar Probe по приближению к Солнцу, скорее всего, побьют еще нескоро

NASA / Johns Hopkins APL / Steve Gribben

Два земных исследователя движутся по орбитам вокруг Солнца, которые позволяют подобраться к звезде ближе, чем Меркурий

Solar Orbiter изучает внутреннюю часть гелиосферы и солнечный ветер. Перигелий его орбиты пролегает на дистанции в 0,28 астрономической единицы (42 миллиона километров) от Солнца, а в будущем аппарат выполнит ряд гравитационных манёвров, чтобы увеличить наклонение орбиты. Это даст уникальную возможность наблюдать полярные области Солнца, недоступные для взгляда с Земли.

Главная задача американского Parker Solar Probe — изучать корону, самый разреженный и горячий слой солнечной атмосферы, и для этого аппарат периодически пролетает через её внешние слои. Перигелий его орбиты проходит на расстоянии в 6,1 миллиона километров от солнечной поверхности. Скорее всего, этот рекорд побьют ещё нескоро.

Планеты-гиганты

Искусственные спутники помогают создавать потрясающие фотографии. Этот снимок южного полюса Юпитера был составлен из множества кадров, полученных от Juno на трех разных орбитах

NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Betsy Asher Hall / Gervasio Robles

В завершение стоит сказать про внешнюю часть Солнечной системы. Сейчас лишь у одной из планет-гигантов есть искусственная луна — у Юпитера: с 2016 года его исследует станция Juno. Основные цели её миссии — изучение внутреннего строения, атмосферы и магнитного поля планеты.

Juno совершила серию близких пролётов спутников Юпитера: Ганимеда, Европы и Ио — и сделала детальные снимки их поверхности. Вся ирония заключается в том, что программа миссии вообще не предполагала посещение лун Юпитера. Эти визиты стали возможны из-за сбоя в работе основного двигателя Juno: в итоге станция вышла на другую орбиту, нежели предполагал план полёта. Ещё забавнее, что NASA даже не собиралось оснащать Juno камерой, ведь фотографирование Юпитера не входило в задачи миссии (а посещать спутники и вовсе не планировалось). Но под напором возмущённых энтузиастов космонавтики агентству пришлось пойти на уступки. Как оказалось, не зря.

Новые искусственные луны появятся у Юпитера в начале следующего десятилетия. В 2023 году ESA запустило миссию JUICE, чтобы исследовать ледяные спутники планеты: Ганимед, Европу и Каллисто, под поверхностью которых скрываются огромные океаны. JUICE выйдет на орбиту вокруг Юпитера летом 2031 года. Компанию JUICE должен составит американский аппарат Europa Clipper, который будет изучать Европу и оценит, насколько пригоден для жизни её океан.

Читайте также

Как миссия JUICE может изменить наши представления о спутниках Юпитера

Кирилл Размыслович

15.04.2023

52017

Почему астрономов так интересуют эти далёкие миры и что именно они надеются там найти?

Планы по исследованию Юпитера есть и у Китая: аппарат «Тяньвэнь-4» планируют запустить в 2029 году, так что прибытие к Юпитеру должно состояться в 2035-м.

Если удастся провести аппарат через шлейф выбросов одного из таких гейзеров на Энцеладе, можно будет проанализировать состав его подповерхностного океана

NASA / JPL-Caltech

Отправлять аппараты к другим планетам-гигантам космические агентства пока не планируют — но хотя бы к Энцеладу, скорее всего, миссию запустят. Энцелад — относительно небольшой, диаметром всего 520 километров, спутник Сатурна и одно из самых активных тел во всей Солнечной системе. Гейзеры на его южном полюсе постоянно выбрасывают в космос воду, при- чём настолько интенсивно, что эти выбросы сформировали вокруг планеты целое кольцо! Вода для гейзеров Энцелада поступает из океана, скрытого в его недрах. Это открывает уникальную возможность: если пролететь через выбросы гейзеров и проанализировать их, можно узнать о химическом составе океана и даже обнаружить там следы жизни. И не нужно садиться на ледяную поверхность и бурить лёд!

Сейчас ESA разрабатывает проект такой миссии к Энцеладу. К сожалению, её запустят не раньше, чем в 2040-х, а перелёт к Сатурну с выходом на его орбиту займёт ещё около десяти лет. Аналогичный проект есть и у NASA, но с похожими сроками реализации.

Увы, тут ничего не поделаешь: законы орбитальной механики неумолимы. Пока человечество не найдёт что-то поэффективнее ракет на химическом топливе, полёты во внешнюю часть Солнечной системы будут измеряться поколениями. В этой ситуации всем любителям космонавтики остаётся лишь пожелать терпения и крепкого здоровья.

Читайте также