Миссия ”Мессенджер” на Меркурий
А начнем мы нашу передачу с репортажа об американском зонде Мессенджер, стартовавшем месяц назад к наиболее близкой к солнцу планете Меркурий.
Несмотря на то, что человечеству с давних лет известно о факте существования Меркурия – вплоть до последнего времени планета оставалась практически неизученной. Дело в том, что с Земли Меркурий можно наблюдать всего лишь несколько недель в году, и то лишь в часы утренних или вечерних сумерек. Тогда Меркурий, подобно Венере, появляется на земном небосклоне как довольная яркая вечерняя или утренняя звезда. Все остальное время Меркурий, восходит и садится одновременно с Солнцем и его трудно различить на фоне дневного светила. Как и Венера Меркурий периодически оказывается между Солнцем и Землей, однако вызванные прохождением Меркурия затмения, из-за большой близости к солнцу на Земле долгое время оставались незамеченными. Так, арабский астроном 12 века Аль-Битруи пришел к выводу, что Меркурий прозрачная планета, поскольку он не мог различить его на фоне солнца. Конечно, с тех пор наука далеко шагнула в перед: сегодня известно, например, что Меркурий, обладает чрезвычайно плотным ядром, состоящим по всей видимости из железа, имеет слабое магнитное поле, и скорее всего лишен атмосферы. К таким выводам земные ученые пришли, проанализировав данные, полученные в 1974 году с американского зонда Маринер – первого и пока единственного космического корабля, достигшего Меркурия, и передавшего на Землю фотографии 45% его поверхности. И тем не менее, многие вопросы по-прежнему остаются открытыми. Прояснить эти неясности 30 лет спустя после успешного завершения первой миссии призван новый американский зонд Мессенджер.
Существуют две причины, по которым в течении 30 лет ни один корабль не стартовал с земли в направлении Меркурия. Во-первых, в непосредственной близости от Меркурия температура в 11 раз выше, нежели на земной орбите. Другая проблема связана с массой корабля. Для того, чтобы добраться до планеты необходимо огромное количество топлива, и для научно-исследовательской аппаратуры остается мало места - полезная загрузка ракеты составляет всего на всего 500 килограммов, что для проведения серьезных научных исследований, прямо скажем, маловато.
объясняет суть проблемы Джеймс Лири (Jeames Leary) инженер из физической лаборатории при университете имени Джона Хопкинса в Мэриленде.
Несмотря на то, что Меркурий находится намного ближе к Земле, нежели к примеру, Юпитер, Сатурн или Нептун, добраться до него намного сложнее. Дело в том, что Меркурий, равно как и Венера, находится в так называемом внутреннем поясе Солнечной системы. А космическому кораблю, летящему в направлении центра солнечной системы, требуется не только гораздо больше горючего нежели кораблю, удаляющемуся от Солнца, но и более сложная траектория полета, рассчитанная таким образом, чтобы зонд, увлекаемый силой притяжения светила, не упал на Солнце. Расстояние от Земли до Меркурия по астрономическим понятиям относительно невелико - всего 92 миллиона километров по прямой, однако Мессенджеру придется преодолеть в общей сложности 7,9 миллиардов километров пути.
Проблема заключается не в расстоянии. Самое сложное вывести зонд на орбиту планеты. Сначала космический корабль должен развить достаточно большую скорость, чтобы преодолеть притяжение Земли. Однако затем ему нужно будет существенно снизить ее, чтобы его захватило поле притяжения Меркурия. Конечно можно было бы провести торможения двигателями. Однако количество топлива, необходимого для этого маневра, обошлось бы в поистине в астрономическую сумму. Поэтому было решено использовать для торможения силу притяжения других планет. За 7 лет путешествия Месеснджер сделает 15 оборотов вокруг солнца. Один раз пролетит недалеко от Земли, два раза мимо Венеры, три раза мимо Меркурия, и лишь в 2011 году выйдет на околомеркурианскую орбиту.
Американский зонд Мессенджер – это не только посланник Земли к Меркурию, как это явствует уже из его названия. «Мессенджер» - это аббревиатура, составленная из начальных слогов тех объектов, которые зонд будет изучать на Меркурии, а именно; MErcury Surface – поверхность Меркурия, Space Enviroment – космическое окружение, Geochemestry – геохимия и Ranging - дальномерная съемка поверхности планеты.
55 процентов поверхности Меркурия пока еще не изучено. Можно сказать целое полушарие. Сегодня мы не имеем ни малейшего представления о том, как оно выглядит. Напоминает ли оно те 45 процентов, фотографии которой у нас уже имеются, или нет.
Поясняет Шин Соломон (Sean Solomon) из института имени Карнеги в Вашингтоне.
Миссия Мессенджера призвана завершить картографическую съемку и найти ответы на шесть основных вопросов:
Почему Меркурий имеет столь высокую плотность?
Какова геологическая история планеты?
Из чего состоит ядро Меркурия?
Какова природа его магнитного поля?
Что за материя скрывается в темных местах полярных карт?
Есть ли на планете лед?
Несмотря на то, что на Меркурии царит 450-радусная жара, мы задаемся нелепым на первый взгляд вопросом, а нет ли там воды. Дело в том, что ось Меркурия, в отличие от земной оси практически не имеет наклона.
Поэтому солнечные лучи не достигают дна кратеров, расположенных на полюсах планеты, и там царит вечная ночь. Постоянная температура в них, по нашим расчетам, составляет минус 180 градусов Цельсия. Благодаря низким температурам имеющаяся там влага законсервировалась в первоначальном состоянии, в каком она была при создании планеты и всей нашей солнечной системы.
Рассказывает Шин Соломон (Sean Solomon) из института имени Карнеги в Вашингтоне.
Надо сказать, что не одни только американцы проявляют горячий интерес к Меркурию. Загадки этой планеты привлекают внимание и европейских исследователей. Однако тут европейцы сильно отстали от американцев. Старт европейского зонда Бепи-Коломбо, названного так в честь итальянского астронома Джузеппе Коломбо, который в свое время помог рассчитать маршрут американского зонда Маринер, намечен на сентябрь 2012 года. К этому времени Мессенджер уже завершит свою работу на орбите Меркурия. Тем не менее европейцы убеждены в важности этой миссии. Говорит Бейо Мора (Belló Mora) сотрудник испанской космической фирмы DEIMOS Space:
Измерив силу притяжения мы сможем определить из чего состоит сама планета. Мы предполагаем, что ядро Меркурия на 80 процентов состоит из железа. Вполне может быть, что именно это объясняется тот факт, что 30 лет назад американский спутник Маринер обнаружил у Меркурия слабое магнитное поле.
Конечно, можно было бы поручить выполнение этого задания американцам. Но европейцы хотят показать что и они не лыком шиты. Кроме того, миссия Бепи-Коломбо – это прекрасная возможность испытать ионный двигатель, использующий энергию солнечных батарей.
Созданием новых космической двигателей заняты не только европейские ученые, но и американские конкуренты по ту сторону океана. Так, в конце июля этого года, на сороковой по счету конференции членов американского института аэронавтики астронавтики, вниманию общественности были представлены последние разработки из области ракетных технологий. Об одном из этих проектов и пойдет речь в нашем следующем репортаже.
«Прометей» - такое название дали инженеры из американского космического агентства НАСА новому проекту, призванному произвести революцию в современном космоплавании. Название это символично. Напомню, что по древнегреческой мифологии, Прометей похитил у богов огонь, для того чтобы отдать его человеку. Он научил людей строить жилища и добывать металлы, обрабатывать землю и плавать на кораблях, обучил их письму, счёту, наблюдению за звёздами. Сегодня же проект «Прометей» призван помочь людям быстрее преодолевать огромные космические расстояния и приступить к изучению глубин вселенной.
В основе проекта «Прометей» лежит целый ряд передовых технологий из области топливной энергетики. Использование новых двигателей позволит нам подробно исследовать небесные тела Солнечной системы. Оснащенные ими космические корабли смогут не только достичь интересующего нас объекта, но и остаться на его орбите необходимое для осуществления запланированных изысканий время, а затем передать полученную информацию на Землю.
убежден Рей Тейлор, один из сотрудников американского космического агентства NASA, работающих над проектом Прометей. Необходимость этого проекта обусловлена тем фактом, что интересующие ученых планеты по другую сторону Марса слишком далеко удалены от нас, чтобы их можно было бы достичь в разумные сроки с помощью двигателей, работающих на обычном химическом топливе или солнечной энергии. Кроме того, свет солнца там слишком слаб, чтобы обеспечить энергией батареи.
Мы же хотим послать космические зонды к Нептуну. Наш план – достигнуть всех отдаленных объектов с помощью нашей новой технологии.
Зонду «Кассини» понадобилось 8 лет, чтобы достичь Юпитера. «Розетте» потребуется 10 лет чтобы добраться до кометы Чурюмова-Герасименко. Предстоящий полет зонда «New Horizons» к Плутону должен стать последней миссией американского аэрокосмического агентства НАСА, использовавшей обычные ракетные двигатели. Все последующие корабли будут работать на ядерном топливе.
Наш новый зонд «Юпитер Айсимун Орбитер» станет первым космическим кораблем, оснащенным техникой, над созданием которой сегодня работают инженеры проекта Прометей. Цель этой миссии – изучить три ледяные луны Юпитера.
Хотя на орбите этой планеты в свое время побывал зонд Галлилео, однако пока еще ни один космический корабль не достиг ледяных лун Юпитера. С помощью обычных двигателей добраться до спутников газового гиганта не представляется возможным – слишком сложным был бы маршрут зонда. Кроме того луны Юпитера не имеют атмосферы, которую можно было бы использовать для торможения. Эту проблему однако можно решить с помощью атомной энергии. Ядерные аккумуляторы смогли бы обеспечить двигатели космического корабля необходимой энергией для выполнения маневра.
Сначала зонд Юпитер Айсимун Орбитер проведет два месяца на орбите Калисто, затем посетит Ганимед, и напоследок нанесет визит Европе - самому близкому к Юпитеру спутнику. Мы полагаем, что под ледяной коркой, покрывающей поверхность лун Юпитера, находятся целые океаны воды, и не исключено, что в их глубинах возникла жизнь.
Ученые полагают, что все три луны Юпитера обладают металлическим ядром, окутанным каменной оболочкой. Поверх каменного слоя расположены водные массы, покрытые ледяной коркой, которая под воздействием силы притяжения Юпитера, вызывающие приливы и отливы, периодически ломается, тает и затем вновь застывает. Этот приток энергии извне, энергии приливов, вызывающей трение водяных масс и выделения тепла, благоприятствует, по мнению ученых, возникновению там жизни.
Ну а пока ученые думают о том, как бы добраться до задворок солнечной системы, произошла беда у самых дверей - на околоземной орбите. На Телескопе «Хаббл», который вот уже 14 лет несет вахту в космосе, отказал один из важнейших научных инструментов – спектрограф ультрафиолетового излучения. В прошлые годы американские астронавты регулярно навещали телескоп, чтобы провести необходимые ремонтные работы, однако на это раз все намного серьезнее.
Если не удастся привести спектрограф ультрафиолетового излучения в порядок, то положение будет критическим, поскольку замены для этого прибора у нас нет,
сетует Рудольф Альбрехт, руководитель европейского координационного центра в Гархинге, занимающийся совместной эксплуатацией европейским и американским космическими агентствами телескопа Хаббл.
Хаббл обладает огромным преимуществом перед своими земными собратьями. Его линзы не затуманены земной атмосферой, что позволяет ученым не только получать высококлассные изображения, но и исследовать космические излучения в ультрафиолетовом спектре, что невозможно сделать с земной поверхности. И тут, как назло, сломался именно теперь именно этот прибор.
Проблема заключается в том, что после аварии шаттла Колумбия большинство пилотируемых полетов в космос пришлось отменить из соображений безопасности. Сегодня шаттлы используются только для поддержания нормальной работы астронавтов на Международной орбитальной космической станции. И вот теперь два новеньких инструмента, предназначенные для замены вышедших из строя на космическом телескопе Хаббл, пылятся на складе, ожидая своего часа.
Реакция сената и палаты представителей американского конгресса, равно как и широкой общественности Америки, на предложение отправить для починки телескопа пилотируемый космический корабль была резко негативной. Единственный выход из сложившейся ситуации –послать к телескопу робота.
Объясняет Рудольф Альбрехт
Полтора месяца назад НАСА обратилось к американским промышленникам с просьбой найти техническое решение этой проблемы. Необходимость посылки робота к телескопу обусловлена не столько желанием астрономов заменить вышедший из строй прибор, сколько необходимостью снабдить Хаббл небольшим двигателем, для того чтобы иметь возможность впоследствии затопить отработавший свой срок телескоп в Тихом океане. Основная причина беспокойства политиков и ответственных чиновников из американского космического агентства заключается в том, что в случае неконтролируемого полета обломки многотонного телескопа могут упасть в густонаселенных районах планеты. Для астрономов же отправка на телескоп беспилотной миссии – удобная возможность заменить вышедшие из строя измерительные приборы.
Эта экспедиция может заодно провести замену отказавших инструментов. Все что для этого нужно – снабдить зонд механической рукой для проведения необходимых ремонтных работ.
Таким образом можно было бы заменить главную камеру телескопа. А вот замена спектографа ультрафиолотового излучения, расположенного на задней стенке телескопа, слишком сложна. И с этой потерей астрономам по-видимому придется смириться.