На прошедшей неделе японский автоматический космический аппарат «Хаябуса-2» достиг цели, к которой он летел в течение трех с половиной лет. Теперь он находится на орбите возле астероида Рюгу (162173), примерно в 20 километрах от его поверхности. Пока «Хаябуса-2» займется дистанционными исследованиями астероида, а основные события нас ожидают примерно через полтора года.
Идея добыть вещество с астероида и доставить его для исследования на Землю возникла в Японском агентстве аэрокосмических исследований в 1990-е годы. В результате проведенной работы в 9 мая 2003 года в космос был отправлен аппарат «Хаябуса» (название в переводе означает сокола-сапсана). Изначально его целью был выбран астероид Нерей (4660). Но из-за неудачи при очередном старте японской ракеты-носителя M-V запус «Хаябусы» отложили и пришлось выбирать другой астероид. В результате летел он к астероиду Итокава (25143), названный в честь отца японской космонавтики Хидэо Итокавы (1912 – 1999).
Миссия «Хаябусы» прошла не без сложностей. 4 ноября 2003 года, когда «Хаябуса» был на пути к астероиду, произошла самая крупная солнечная вспышка, за историю наблюдений. Ее мощность астрономы оценили в 28 баллов, тогда как в тридцатку самых мощных вспышек входят даже те, чья мощность равна 9 баллам. Она повредила солнечные батареи «Хаябусы», что снизило мощность его ионных двигателей. В результате он прибыл к астероиду не в июне, а лишь в сентябре 2005 года. Поскольку небесная механика требовала, чтобы в обратный путь аппарат отправился не позднее ноября, то программу исследований пришлось значительно сократить.
Неприятности на этом не кончились. Для ориентации аппарата использовались три гироскопа, но 31 июля 2005 года вышел из строя один из них, а 2 октября – другой. Японские ученые и инженеры, тем не менее, смогли управлять аппаратом при помощи двигателей. К ноябрю аппарат завершил съемку поверхности астероида, и можно было выбирать места посадки. Первоначально хотели садиться в двух разных точках, но оказалось, что в одном из выбранных районов находится слишком много острых обломков скал.
4 ноября 2005 года первая пробная посадка на астероид оказалась неуспешной. Спустя восемь дней не удалось высадить на астероид миниробот MINERVA, ему не удалось достичь поверхности. 19 и 25 ноября, снова не без сбоев со связью и управлением, «Хаябуса» смог дважды сесть на поверхность астероида и в первой из этих посадок забрать некоторое количество грунта. Свои сложности были с возвращением. Из-за утечки топлива аппарат не удалось правильно переориентировать 27 ноября, в результате к 3 декабря выяснилось, что ось аппарата отклонена от направления на Солнца на 20 – 30 градусов и это отклонение растет. Чтобы исправить вращение «Хаябусы» пришлось даже взорвать один из баллонов с ксеноном – топливом ионного двигателя. 8 декабря из-за внезапного изменения ориентации связь с «Хаябусой» в очередной раз была потеряна. Лишь 23 января 2006 года связь удалось восстановить. «Хаябуса» летел к Земле, используя два ионных двигателя из четырех (чуть позже удалось запустить третий) и семь солнечных батарей из одиннадцати. 13 июня 2010 года «Хаябуса» вошел в атмосферу Земли. Сам аппарат сгорел при снижении, но, как было запланировано, сброшенная ими капсула с образцами уцелела. Район приземления капсулы в окрестностях австралийского космодрома Вумера имел размеры 20 на 200 километров. Ее нашли по радиомаяку, запаковали в двойной слой полиэтиленовой пленки, внутри которого был закачан азот для лучшей изоляции, и на самолете отправили в Японию.
Теперь, вооруженные опытом, полученным во время полета Хаябусы, японские инженеры создали новый зонд. Выбранный для исследования астероид Рюгу получил название в честь Рюго-дзё – дворца дракона Рюдзина, повелителя морей из японских сказок. Он относится к астероидам спектрального класса C (углеродных), в который входит 75 % известных астероидов. Тогда как астероид Итокава относится к классу S (кремниевых, или каменных астероидов), второму по распространенности. По характеристикам орбиты Рюгу входит в группа астероидов-аполлонов. Основная часть их орбит лежит за пределами орбиты Земли, но в моменты своего максимального приближения к Солнцу аполлоны пересекают земную орбиту. Причем орбита Рюгу столь вытянута, что пересекает также и орбиту Марса. Диаметр астероида составляет около 900 метров, а один оборот вокруг своей оси он совершает примерно за семь с половиной часов. Примечательно, что вращение Рюгу ретроградное, то есть направлено в сторону, противоположную вращению большинства планет кроме Венеры и Урана – этот факт «Хаябуса-2» открыл совсем недавно, находясь уже на подлете к астероиду.
«Хаябуса-2» стартовал 3 декабря 2014 года с космодрома Танэгасима, расположенном на одноименном острове на юге Японии. Аппарат вывела на орбиту ракета-носитель H-IIA. Он совершил три витка вокруг Солнца, в ходе которых успешно произвел гравитационный маневр и в начале июня стал сближаться с Рюгу. В ходе подлета проводились необходимые коррекции траектории, а также изучалась поверхность астероида и его ближайшие окрестности. Исследование поверхности необходимо для выбора места посадки, а окрестностей – для того, чтобы убедиться в отсутствии у Рюгу спутников, которые могут представлять опасность для космического аппарата.
Снимок астероида Рюгу, сделанный зондом «Хаябуса-2» 26 июня 2018 года с расстояния 20 километров
Сейчас, благодаря съемке с зонда «Хаябуса-2» уже известны многие детали поверхности Рюгу. У него обнаружен горный хребет в области экватора, который, возможно, опоясывает весь астероид. А вблизи северного полюса находится скальная формация размером около 150 метров. Открыты и несколько кратеров, самый крупный из которых диаметром 200 метров.
«Хаябуса-2» находится в 20 километрах от поверхности астероида. В ходе дистанционного изучения Рюгу, зонд будет несколько раз сближаться с ним до расстояния в один километр. Для исследования на «Хаябусе-2» имеется целый ряд инструментов. Снимки поверхности астероида делает Optical Navigation Camera, а также Thermal Infrared Camera, благодаря которой исследователи получают карты температуры поверхности Рюгу. За определение химического состава астероида на расстоянии отвечает инфракрасный спектрометр NIRS3 (Near-infrared spectrometer). Лазерный альтиметр LIDAR будет измерять расстояние между «Хаябусой-2» и поверхностью астероида.
Приборы «Хаябусы-2»
В октябре будет совершена первая попытка отправить на Рюгу спускаемый аппарат MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout). На нем установлены спектрометр, магнитометр, радиометр и камера. Посадочные модули меньшего размера MINERVA-II (их на «Хаябусе-2» имеется три штуки) тоже будут сбрасываться на астероид во время сближений с ним аппарата.
Наконец, в завершение своего знакомства с Рюгу «Хаябуса-2» использует SCI (Small Carry-on Impactor), который состоит из медного снаряда массой 2,5 килограмма и заряд взрывчатого вещества. SCI должен будет врезаться в поверхность астероида на скорости два километра в секунду и взорваться, образовав воронку. Обнажившиеся подповерхностные слои грунта будут сначала изучены дистанционно, а потом «Хаябуса-2» специальным манипулятором (Sampler Horn) должен будет взять образцы со дна воронки. В обратный путь «Хаябуса-2» отправится в конце 2019 года, а к Земле вернется в декабре 2020.
Small Carry-on Impactor
Процесс взятия образцов
В 2019 году нас ждет решающая фаза еще одного проекта по добыче грунта астероидов. Аппарат OSIRIS-REx, запущенный NASA, должен будет достичь астероида Бенну (спектрального класса B). Он проведет провести 505 дней на низкой орбите над астероидом и заберет пробу грунта при помощи специального манипулятора Возвращение аппарата на Землю запланировано на 2023 год. Подробнее об этом проекте можно прочитать в специальном очерке.
