НАСА не собирается отказываться от точечного исследования Солнечной системы, о чем свидетельствуют четыре возможные миссии, о которых она объявила вчера. Они являются финалистами конкурса космического агентства под названием Discovery Program, в котором лаборатории и университеты предлагают свои небольшие, сфокусированные на одной цели космические аппараты для исследования далеких миров.

Единственное серьезное ограничение — это стоимость миссии меньше 500 миллионов долларов, и более десятка подходящих идей были представлены на рассмотрение НАСА. В финал вышли четыре миссии, и они до следующего года должны будут предоставить четкий план действий. И уже из них НАСА выберет одного-двух окончательных победителей, чьи зонды будут помогать агентству исследовать Солнечную систему.

«Это интересная выборка», — говорит Маргарет Кивельсон, председатель Совета по космическим исследованиям в Национальной академии наук. «Это хорошо продуманные миссии и увлекательные проекты». Речь идет о космических кораблях, которые могут отправиться к спутнику Юпитера Ио, самому активному вулканическому телу в Солнечной системе; Венере, которая считается «злым близнецом» Земли из-за адских условий на ней, несмотря на то, что планета почти идентична нашей по размеру, массе и составу; и Тритону, спутнике Нептуна, который, как считается, имеет подземный океан.

По словам Кивельсон, предлагаемый «Наблюдатель вулканов на Ио» (Io Volcano Observer, IVO) прекрасно вписывается в разнообразную научную кампанию на Юпитере. НАСА намерено запустить Europa Clipper, многомиллиардный «флагманский» зонд, уже в 2023 году, чтобы исследовать другую интересную юпитерианскую луну — Европу, которая также обладает подледным океаном. По прибытии исследования Europa Clipper будут направлены на то, чтобы определить, сможет ли этот лишенный света океан поддерживать жизнь в том виде, какой мы ее знаем. 

Картинки по запросу "Io Volcano Observer"

Тем временем, Европейское космическое агентство планирует запустить в 2022 году JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer, Исследователь юпитерианской ледяной луны), зонд, который должен направиться к самой большой луне Юпитера, Ганимеду. Оба корабля должны прибыть к гигантской планете еще в течение срока работы миссии НАСА «Юнона», которая изучает внутреннее строение Юпитера. По словам Кивельсон, сразу четыре зонда у Юпитера одновременно дадут нам огромное количество новой информации об этой необычной планете.

Еще два возможных финалиста, DAVINCI+ и VERITAS, оба нацелены на дальнейшее изучение Венеры. За последние три десятилетия Венеру посетили лишь парочка зондов — это серьезный промах для ученых, стремящихся исследовать этот недружелюбный мир так же методично, как мы исследуем Марс, так что эти два зонда могут исправить ситуацию. К тому же, с открытием экзопланет по всей галактике, сравнительная планетология стала актуальной областью изучения: как так получилось, что две чрезвычайно похожие планеты развились так по-разному?

Чтобы ответить на этот вопрос, DAVINCI+ (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble Gases, Chemistry, and Imaging Plus — красивого названия на русском нет, дословно это «Исследователь и визуализатор благородных газов и химии в глубокой атмосферы Венеры) будет медленно планировать к поверхности Венеры и проводить точные измерения ее атмосферного состава с помощью бортовой камеры, снимающей изображения во время спуска. 

VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy — еще одно «классное» название, дословно «Излучение Венеры, Радиология, Интерферометрия, Топография и Спектроскопия») будет вращаться вокруг Венеры и создавать трехмерные карты поверхности в различных диапазонах длин волн, стремясь узнать больше о том, почему на этой планете, подобной Земле, не хватает воды, а температура поверхности достаточно высока, чтобы плавить свинец.


План миссии DAVINCI+ по исследованию атмосферы Венеры.

Последний финалист — это Trident, так называемый «пролетный» зонд, который не будет выходить на орбиту вокруг своего пункта назначения. Его цель — подтвердить или опровергнуть существование подповерхностного океана на Тритоне, самой большой луне Нептуна, которая, как считается, является захваченным объектом из дальней части Солнечной системы. 

Вопрос о предполагаемом океане Тритона восходит, по меньшей мере, к 1989 году, когда космический корабль НАСА «Вояджер-2» частично картографировал поверхность этой луны и стал свидетелем струй пара, вырывающихся в космос. И если эти гейзеры происходят из внутреннего океана, это открытие могло бы расширить так называемую обитаемую зону — область вокруг звезды, где существует жидкая вода и возможна жизнь — вплоть до окраин Солнечной системы.

Кивельсон, которая помогла открыть океан Европы, говорит, что миссия Trident и возможность обнаружения жидкой воды на Тритоне соответствовали бы более широкой модели планетарной науки. «Теперь мы знаем, что под поверхностью [спутников Сатурна] Энцелада и Титана есть океаны, и это действительно замечательно — немного похоже на открытие экзопланет», — говорит она. «Не так давно мы не знали, что у других звезд, кроме нашей, есть планетарные системы. И теперь почти у каждой звезды мы их находим. Это следует из простой идеи: чем больше мы смотрим, тем больше находим. И если Trident подтвердит наличие океана, это изменит наше представление о спутниках внешних планет».

Trident прибудет в систему Нептуна через полвека после Вояджер-2. Исторически сложилось так, что миссии во внешнюю часть Солнечной системы оцениваются в миллиарды долларов. Луиза Проктер, главный исследователь миссии Trident, говорит, что проект ее команды уложится в 500 млн долларов и, таким образом, коренным образом изменит возможности малых планетарных миссий НАСА. 

File:Veritas20150930.jpg
VERITAS на Венере.

«До сих пор ни одна миссия Discovery Program никогда не долетала до орбиты Юпитера, а это всего 5 астрономических единиц», — говорит она (одна а.е. — расстояние от Земли до Солнца, 150 млн км). «Мы можем пролететь до 30 а.е. Никто никогда не предполагал, что мы сможем проводить фундаментальные исследования в глубинах Солнечной системы с таким бюджетом».

Путь Trident к последнему раунду Discovery Program был сложным. НАСА изначально запретило использование ядерных источников энергии для таких миссий. Проктер и ее команда активно протестовали против этого решения, утверждая, что без ядерных источников энергии внешняя Солнечная система будет фактически закрыта для разведки, так как солнечные панели бесполезны на таких огромных расстояниях от нашей звезды. И их аргумент подействовал.

«Мы рады быть на шаг ближе к исследованию одного из самых странных ледяных миров Солнечной системы», — говорит Проктер. «Мы ответим на фундаментальные вопросы, например, может ли захваченный мир иметь океан, как эволюционируют ледяные миры и почему Тритон может быть активен сегодня. Так же, изучив его поверхность, мы тем самым завершим картографирование крупных спутников Солнечной системы».

Trident — это единственная на данный момент миссия, которая прошла в финальный раунд и не была при этом участником прошлых конкурсов Discovery Program. Зонды VERITAS и DAVINCI+ были финалистами в предыдущем конкурсе, а для IVO это уже третья попытка. Каждая новая итерация IVO несла в себе инженерные прорывы и увеличивала научный потенциал, говорит Альфред Макьюэн, ее главный исследователь.


Фото Тритона, сделанное Вояджер-2 в 1989 году. Темные пятна могут быть следами от азотных гейзеров.

Один из вопросов, на которые эта миссия должан ответить, это есть ли на Ио океан магмы. Расплавленная порода внутри такого тела является фундаментом для понимания эволюции планет земной группы. Кроме того, говорит Макьюэн, IVO позволит планетологам завершить изучение четырех крупнейших спутников Юпитера, которые образуют взаимосвязанную систему с уникальными орбитальными резонансами и другими сложными взаимодействиями. «Вы действительно не можете понять эти миры по одному», — говорит он. «Нам нужны данные с Ио, чтобы завершить изучение».

Венера кажется негостеприимным местом, но система Юпитера может быть самой суровой средой в Солнечной системе, с радиационными поясами, окружающими планету и захватывающими Ио и другие близлежащие спутники. Зонд IVO, разработанный в Университете Аризоны и Лаборатории прикладной физики при Университете Джона Хопкинса, многое позаимствовал от миссии Europa Clipper, которая должна выжить в самых суровых частях этой области. 

«Много денег тратится на разработку приборов Europa Clipper и выяснения проблем выживания в юпитерианской среде», — говорит Макьюэн. IVO будет использовать почти точные копии этих радиационно устойчивых приборов, экономя тем самым на разработке. Кроме того, корабль будет питаться от высокоэффективных солнечных панелей — Юнона доказала их эффективность.

В течение следующих девяти месяцев все четыре команды будут разрабатывать подробные отчеты о своих концептуальных исследованиях. Далее НАСА изучит их и проведет оценку миссий как с точки зрения науки, так и стоимости и вообще выполнимости. Кроме того, команды предполагаемых миссии будут подвергнуты однодневным «визитам на работу», в ходе которых инженеры и ученые НАСА будут задавать им серии вопросов, которые один из финалистов прошлых лет описал как «очень забавные, но и очень напряженные». Миссии, выбранные для полета, будут объявлены примерно в июне 2021 года и могут начаться уже в январе 2025 года.




iGuides в Telegram — t.me/igmedia
iGuides в Яндекс.Дзен — zen.yandex.ru/iguides.ru
У нас есть подкаст и его видео-версия