Небесная история: какие тайны хранят астероиды

Содержание:

• Космическая распаковка
• Курс к новому астероиду
• Добраться до ядра Психеи
• След Фаэтона

Космическая распаковка

Две с половиной недели ушло у ученых на подготовку к вскрытию контейнера после его возвращения на Землю с образцами реголита Бенну. На протяжении этого времени они готовили среду для работы с привезенной материей. Первоочередная задача – обеспечить отсутствие химической реакции астероидного реголита с земными микроэлементами. Для этого была создана специальная азотная среда, которая не повлияет на внепланетное вещество.

NASA: капсула с грунтом астероида Бенну приземлилась в США

Изначально ученые рассчитывали получить 60 граммов реголита с поверхности астероида. Но уже на первых этапах стало понятно, что собрано куда больше. Причина – в меньшей плотности астероида, чем предполагалось изначально.

В результате и в сборочный контейнер TAGSAM попало много вещества (СМИ пишут о 250 граммах – в четыре раза больше ожидаемого), и снаружи осело некоторое количество. Это и привело к задержкам при распаковке: ученые хотели сохранить в нетронутом виде максимум собранного материала.

Зачем изучают астероиды

Астероиды, или малые планеты – небольшие небесные тела, заполняющие Солнечную систему (преимущественно в поясе астероидов между Марсом и Юпитером). Всего вокруг Солнца открыто более 1,3 млн астероидов, их диаметр составляет от 10 м до 530 км, а общая масса, по подсчетам ученых, не достигает массы Луны.

Исследователей они интересуют в первую очередь потому, что большинство этих небесных тел практически не менялись с момента формирования Солнечной системы. То есть, изучив их состав, удастся получить представление о том, из чего и как появлялись планеты и их спутники, а также, вероятно, как на одной из них зародилась жизнь. В отдаленной перспективе обсуждается также возможность добычи из астероидов полезных ископаемых.

Первичный анализ грунта показал, что основные вещества астероида, которые удалось доставить на Землю, – вода и углерод. Именно они лежат в основе зарождения жизни, а значит, ученые получили шанс лучше изучить этот исторический (в космических масштабах) процесс. Преувеличения здесь нет: одна из научных теорий предполагает, что жизнь на Землю была изначально занесена именно астероидами. И если это так, то именно такими, как Бенну. А поскольку его состав не менялся на протяжении 4,5 млрд лет (по предположениям ученых), он позволит лучше изучить этот аспект.

Еще одна задача, которую надеются решить ученые, в некотором смысле противоположная: они хотят узнать максимум об астероидах, которые при потенциальном столкновении эту жизнь могут уничтожить (сила такого удара на несколько порядков больше взрыва водородной бомбы). Поэтому понимание физики подобных астероидов поможет ученым проработать механизмы защиты от нежелательных столкновений в будущем.

Основная работа по изучению привезенного реголита только начинается. По крайней мере 70% собранных образцов будут сохранены в Космическом центре им. Джонсона, где сейчас и находится капсула. На протяжении минимум двух лет их анализом и изучением будут заниматься около 200 ученых, как американских, так и из других стран и космических агентств, в том числе JAXA (японский партнер в проекте OSIRIX-REx), CSA (Канада) и так далее. Другие 30% реголита NASA планирует передать ряду профильных институтов, университетов и музеев.

Японские первопроходцы

Первопроходцем в непосредственном изучении астероидов стала Япония: в рамках миссий «Хаябуса» ей уже дважды удалось привезти на Землю грунт с Итокавы (забор в 2005 году, доставка – в 2010-м) и Рюгу (2019 и 2020 годы соответственно).

Первая миссия «Хаябуса» сопровождалась рядом проблем. В серии посадок на Итокаву была утрачена часть оборудования для съемки астероида. Кроме того, после забора грунта в результате программной ошибки была потеряна связь с аппаратом. Спустя несколько месяцев ее удалось восстановить, а еще через несколько лет инженеры JAXA смогли запустить двигатели и все-таки вернуть капсулу на Землю.

«Хаябуса-2» в этом смысле была успешнее и прошла без существенных сбоев. После отправки образцов Рюгу на Землю аппарат начал расширенную миссию «Хаябуса-2», в рамках которой изучит два небольших астероида, с небольшой вероятностью угрожающих нашей планете столкновением в будущем. Сближение с ними произойдет в 2026 и 2031 годах.

Курс к новому астероиду

Миссия OSIRIS-REx завершена, но космический аппарат продолжает работу. Теперь он получил название OSIRIS-APEX («Осирис-Апекс») и после сброса капсулы с реголитом Бенну отправился в шестилетний полет навстречу другому астероиду, под названием Апофис. Точнее, он будет находиться в космосе в ожидании прилета небесного тела: за это время аппарат несколько раз пересечет орбиту Венеры и вернется к Земле, где в апреле 2029-го и встретится с астероидом на расстоянии всего 32 тыс. км от нашей планеты. Ранее предполагалось, что Апофис может столкнуться с Землей в 2068 году, но актуальные расчеты говорят, что такой угрозы нет.

Какие астероиды потенциально опасны для Земли

Ученые говорят, что астероид Апофис – своего рода осколок, оставшийся в процессе возникновения Земли. В отличие от Бенну, он состоит преимущественно из силикатов и никелевого железа. Правда, забирать пробы с его поверхности OSIRIS-APEX уже не станет. Вместо этого он на протяжении 18 месяцев будет кружить вокруг, фотографировать и картографировать поверхность. Это позволит ученым лучше понять состав небесного тела, дистанционно изучить некоторые свойства и таким образом получить новые научные сведения о формировании планет.

По времени вторая миссия будет длиться дольше, чем OSIRIX-REx. Корабль был запущен семь лет назад, в сентябре 2016-го, спустя два года достиг астероида Бенну и вышел на его орбиту. Пока это самое маленькое небесное тело, на стабильную орбиту которого выходил искусственный космический аппарат. На протяжении еще почти двух лет, до октября 2020-го, OSIRIX-REx собирал данные об астероиде, после чего успешно к нему приблизился и выбил с поверхности часть грунта для забора. Спустя полгода, в апреле 2021-го, взял курс на Землю, предварительно сфотографировав место «операции» – ученые с помощью оставленных на поверхности следов также надеются получить сведения о структуре и составе Бенну.

Добраться до ядра Психеи

Двумя «Осирисами» NASA не думает ограничиваться: у агентства на примете еще один астероид – Психея, миссия к которому стартовала 12 октября. Ее запуск изначально должен был состояться в 2022 году, однако был отложен для дополнительной проверки оборудования. Всего аппарату предстоит пролететь более 3,5 млрд км, и на орбиту Психеи он выйдет также через шесть лет – в июле 2029-го.

Психея вращается вокруг Солнца в поясе астероидов, между Марсом и Юпитером. Она была выбрана в качестве объекта изучения, поскольку ученые предполагают, что этот астероид мог быть частью ядра каменистой планеты на ранних этапах развития Солнечной системы. В его состав входят преимущественно металлы: железо, никель, золото и платина. Причем ученые, работающие над проектом, намекают на потенциальную выгоду от изучения таких астероидов: по их подсчетам, стоимость одного только железа в составе Психеи составляет около $10 трлн, а общая стоимость металлов в 100 тыс. раз превышает объем мировой экономики.

Впрочем, доставить что-либо с такого расстояния на Землю, как в случае с Бенну, пока невозможно. Нет подходящего оборудования и на борту космического аппарата: он несет несколько спектрометров и камер для дистанционного изучения. Помимо стандартного анализа поверхности и результатов столкновения с другими небесными телами (на Психее есть два гигантских кратера, которые и позволят изучить богатый состав астероида), ученые будут искать остаточные следы магнитного поля, которые подтвердят, что астероид являлся ядром древней планеты.

След Фаэтона

Еще одна миссия NASA по исследованию астероидов, «Люси», была запущена в октябре 2021-го. Ученые рассчитывают изучить целую группу астероидов Юпитера, для чего аппарат до 2033 года будет несколько раз подлетать к разным точкам юпитерианской орбиты вокруг Солнца и пролетать мимо астероидов на расстоянии до 450 км. С помощью высокоточных камер и спектрометров ученые планируют собрать данные о составе астероидов и их свойствах.

Также сейчас один аппарат есть в арсенале Итальянского космического агентства ASI – небольшой кубсат (типовой зонд определенного стандарта) LICIACube. В сентябре прошлого года именно он стал «свидетелем» намеренного столкновения зонда DART с астероидом Диморфом (входит в состав двойного астероида Дидим): в рамках этой миссии NASA тестировало возможности изменения траектории перемещения небесного тела. Сейчас кубсат находится в свободном полете, и ученые выбирают возможности для его сближения с другими астероидами в этом или следующем году. А Европейское космическое агентство (ESA) в 2024-м планирует отправить к Дидиму собственный зонд «Гера» для более детального изучения последствий столкновения DART.

JAXA (Япония) в следующем году планирует отправить миссию DESTINY+ к астероиду 3200 Фаэтон, который считается причиной возникновения такого явления, как метеорный поток Геминиды. Собственную миссию планирует и Китай: в 2025-м он отправит зонд «Тяньвэнь-2» к астероиду Камоалева – постоянному квазиспутнику Земли. Ученые намерены догнать японских и американских коллег и привезти оттуда до 1 кг астероидного реголита, после чего аппарат отправится изучать одну из комет. Российских миссий по изучению астероидов пока не планируется.