Кейсы 29 декабря 2022

Зонд к Юпитеру, солнечная обсерватория и образцы астероида: 6 космических миссий 2023 года

Далее

2022 год запомнился множеством ярких космических открытий. В этом году в полную силу начал работать космический телескоп «Джеймс Уэбб», пилотируемый корабль «Орион» совершил первый шаг к возвращению человечества на Луну, а Китай построил собственную космическую станцию. 2023 год обещает быть не менее насыщенным. «Хайтек» рассказывает о нескольких интересных миссиях, на которые стоит обратить внимание.

Ледяные миры Юпитера

В апреле 2023 года Европейское космическое агентство планирует запустить миссию Jupiter Icy Moons Explorer («Исследование ледяных спутников Юпитера») или JUICE. Автоматическая межпланетная станция отправится в восьмилетнее путешествие, чтобы впервые выйти на орбиту спутника внешней Солнечной системы — Ганимеда. 

Основная задача миссии — исследовать три далеких мира — покрытых ледяной коркой океана, состоящих, как полагают ученые, из жидкой воды. Это спутники Юпитера Ганимед, Европа и Каллисто. 

Космический корабль проведет несколько месяцев на орбите Юпитера, облетит вокруг Европы, Ганимеда и Каллисто и, наконец, выйдет на стационарную орбиту у Ганимеда. Основная миссия начнется в 2031 году за полгода до сближения с крупнейшей планетой Солнечной системы и продлится четыре года. Космический зонд будет искать ответы на вопросы, что представляют из себя ледяные миры, окружающие Юпитер, могла ли там существовать в прошлом и существует ли сейчас жизнь и как формируются газовые гиганты и их спутники.

Изображение: NASA/JPL/DLR

Корабль JUICE нанесет океаны спутников на карту с помощью радиолокационных инструментов и будет искать биосигнатуры (молекулы, связанные с живыми организмами) на поверхности льда Европы. Поверхность этого спутника покрыта трещинами, вызванными внутренней активностью из-за чего молекулы из океана, могут проникать в открытый космос.

Художественная иллюстрация миссии JUICE. Изображение: ESA/ATG medialab (корабль); NASA/ESA/J. Nichols (Юпитер); NASA/JPL (Ганимед); NASA/JPL/University of Arizona (Ио); NASA/JPL/DLR (Каллисто и Европа)

Солнечная обсерватория «Адитья L1»

Амбициозным стартом планирует начать год Индийская организация космических исследований (ISRO). Ожидается, что уже в первом квартале 2023 года в космос будет запущена миссия «Адитья L1» (Aditya L1) — первая солнечная космическая обсерватория, разработанная в этой азиатской стране. Кроме того, это только второй индийский астрономический спутник. До этого в 2015 году был запущен Astrosat, изучающий космическое пространство в ультрафиолетовом и рентгеновском излучении.

В переводе с санскрита «Адитья» означает «Солнце», а L1 в названии отсылает к соответствующей точке Лагранжа. Она расположена на линии, соединяющей центры масс Земли и Солнца, в том месте, где равные силы притяжения двух тел позволяют спутникам сохранять стабильное положение. Космическому аппарату потребуется 109 дней с момента запуска, чтобы достичь точки Лагранжа L1, расположенной на расстоянии около 1,5 млн км от Земли. 

Спутник «Адитья L1» будет одновременно наблюдать за разными слоями Солнца. В том числе он сможет фиксировать изменения в фотосфере, хромосфере и солнечной короне, а также наблюдать за потоками солнечного ветра, вспышками и корональными выбросами массы. Исследователи полагают, что одновременные изображения различных слоев атмосферы Солнца покажут пути, по которым энергия направляется и передается внутри звезды.

Точки Лагранжа в системе Солнца и Земли. Изображение: Lagrange_points.jpg: created by NASAderivative work: Xander89, CC BY 3.0, через Викисклад
Точки Лагранжа в системе Солнца и Земли. Изображени: Anynobody, CC BY-SA 3.0, через Викисклад

Телескоп у «Небесного дворца»

В конце 2023 года Китай запустит на низкую околоземную орбиту свой модифицированный аналог «Хаббла». «Сюньтянь» (Xuntian, «Небесный часовой» в переводе с китайского) или CSST — это автономный исследовательский спутник с оптическим телескопом. 

«Сюньтянь» будет вращаться по той же орбите, по которой движется китайская космическая станция «Тяньгун» («Небесный дворец»). Это не случайно, модуль будет снабжен собственными двигателями, с помощью которых он будет сближаться с космической станцией для проведения ремонтных работ, модернизации и обслуживания.

«Сюньтянь» представляет собой сооружение размером с автобус, длина которого равна длине трехэтажного дома. Апертура флагманского китайского телескопа составляет два метра — это немного меньше, чем у «Хаббла», похожего по функциям и возможностям. Но преимущество CSST — в широком поле зрении (области неба на одном снимке): его площадь в 350 раз больше, чем у космического телескопа ЕКА и НАСА.

По оценке разработчиков, со своей орбиты «Сюньтянь» будет делать снимки 40% неба. Он будет наблюдать за более чем миллиардом галактик и измерять их положение, форму и яркость, чтобы изучать, как они развиваются. Кроме того, телескоп поможет определить верхний предел массы нейтрино и будет искать и исследовать темную материю и темную энергию.

Художественная иллюстрация телескопа «Сюньтянь» на орбите. Изображение: Jaimito130805, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Доставка образцов Бенну на Землю

В сентябре 2023 года космический корабль миссии OSIRIS-REx сбросит на Землю образцы, собранные на астероиде Бенну. «Посылка», отправленная на Землю, завершит семилетнюю основную миссию, а космический зонд продолжит путешествие к новой цели — астероиду Апофису, сближающемуся с Землей. 

До сих пор доставить образцы с астероидов удавалось только Японскому агентству аэрокосмических исследований (JAXA). В 2010 году зонд «Хаябуса» сбросил на Землю капсулу с образцами астероида Итокава, а в 2020 — «Хаябуса-2» доставил образцы Рюгу. Исследование уже помогло уточнить теории происхождения жизни, астероидов и прошлое Солнечной системы. 

Сложность миссии по возврату образца состоит в необходимости очень точно выбрать и рассчитать траекторию, объясняют в НАСА. Если капсула пройдет слишком высоко, она вылетит из атмосферы, а если под слишком большим углом к поверхности — сгорит, не долетев до Земли.

Серия маневров, которая начнется в июле 2023 года, приблизит космический зонд на расстояние около 250 км от поверхности Земли. Это достаточно близко, чтобы выпустить капсулу с образцом для точной посадки — с парашютом на испытательном полигоне в пустыне Большого Соленого озера в штате Юта.

Доставка образцов на Землю во время миссии OSIRIS-REx. Видео: NASA

Анализ «земного» ядра

В октябре 2023 года НАСА планирует запустить еще одну миссию по исследованию астероидов. В отличие от всех предыдущих она будет нацелена не на каменный или ледяной объект, а на шар из металла. 

Глубоко внутри планет земной группы, включая Землю, ученые предполагают наличие металлических ядер. Исследовать их напрямую невозможно — все знания получены с помощью косвенных наблюдений, например, анализа распространения акустических волн сквозь породы, и моделирования. Астероид Психея — уникальная возможность исследовать основу планет «на ощупь».

Психея вращается вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера. Это крупнейший известный астероид из плохо изученного класса M (металлических астероидов). Он представляет открытое железно-никелевое ядро ранней планеты, одного из строительных блоков нашей Солнечной системы, отмечают в НАСА.

Космическому аппарату предстоит долгое путешествие: к своей цели он, как ожидается, приблизится только в 2029 году. Зонд должен будет исследовать астероид, чтобы найти ответы на вопросы: если Психея в прошлом была планетой, как она сформировалась и разрушилась, а, если формирование планеты не было завершено, то, что этому помешало.

Художественная иллюстрация миссии «Психея». Изображение: NASA/JPL-Caltech

Поиск темной энергии

Почему Вселенная ускоряется и какова природа источника, ответственного за это ускорение, которое физики называют темной энергией — ответить на этот вопрос попробует новый космический телескоп ЕКА «Евклид». 

Космический телескоп видимого и ближнего инфракрасного диапазона будет запущен в третьем квартале 2023 года. Его задача: исследовать, как Вселенная развивалась в течение последних 10 млрд лет, чтобы подтвердить и уточнить основные положения современной космологической модели. 

Телескоп будет искать следы темной энергии и гравитации с помощью двух взаимодополняющих космологических зондов для регистрации признаков скорости расширения Вселенной и роста космических структур. Новый спутник будет с высокой точностью оценивать барионные акустические колебания и красное смещение пространства.

Спутник отправится в точку Лагранжа L2, расположенную на расстоянии около 1,5 млн км за нашей планетой на линии, соединяющей Землю и Солнце. Ожидается, что «Евклид» будет наблюдать около 10 млрд источников света, из которых более 1 млрд будет использоваться для слабого гравитационного линзирования, а несколько десятков млн для расчета красного смещения.

Художественная иллюстрация телескопа «Евклид». Изображение: ESA

Читать далее:

Гробницу «акушерки Иисуса» раскопали: ученые рассказали, что они там нашли

Эйнштейн снова не прав и его главную теорию переписали: как это меняет мир

Потеря одного атома кислорода приводит к рождению девочек с XY-хромосомой