Миссия «Хаябуса-2» скоро закончится

Миссия «Хаябуса-2» скоро закончится. Какие тайны раскроют образцы с астероида Рюгу?

Японский космический аппарат «Хаябуса-2» приближается к Земле с образцами грунта, добытого на астероиде Рюгу, который находится на расстоянии около 300 млн км от нашей планеты. Рассказываем, когда он должен сбросить капсулу с уникальным грузом и какие тайны Вселенной смогут раскрыть ученые.

Читайте «Хайтек» в

Миссия «Хаябуса-2». Начало

«Хаябуса-2» (Hayabusa-2) — это миссия JAXA (Японское агентство аэрокосмических исследований). Она — продолжение миссии Hayabusa, первой в стране миссии на астероид, которая вернется из космического путешествия с образцами для исследований. В ходе миссии космический корабль Hayabusa (MUSES-C) был отправлен для сбора образцов астероида Итокава в мае 2003-го, куда он добрался через два года, в 2005-м. В итоге миссия завершилась успешно в июне 2010 года — материалы с «Итокавы» стали первыми образцами астероидов, когда-либо собранных в космосе. В переводе с японского «Хаябуса» означает «сокол».

Цель миссии по возврату образцов «Хаябуса-2» — посетить и исследовать астероид C-типа 1999 JU3.

Какой астероид исследует «Хаябуса-2» и зачем?

Астероиды класса C — темные углеродистые объекты. Это наиболее распространенный класс астероидов. Спектр этого типа астероидов очень близок к каменным хондритным метеоритам. Их химический состав, в свою очередь, близок к составу туманности, из которой образовалось Солнце и которое служило материалом для протопланетного диска. Однако в астероидах С-типа отсутствуют водород, гелий и другие летучие элементы. В таких астероидах возможно наличие полезных ископаемых.

Астероид 1999 JU3 — больше известен как Рюгу — это космический объект длиной около 920 м. Он представляет собой особый интерес для исследователей. Дело в том, что Рюгу состоит из материала возрастом 4,5 млрд лет. Измерения, сделанные с Земли, предполагают, что скала астероида могла контактировать с водой за все время своего существования. Ученые надеются, что этот углеродистый астероид будет содержать органические и гидратированные минералы. Такая особенность отличает «Рюгу» от «Итокавы», который был скалистым астероидом S-типа (каменистого состава).

На каком этапе миссия сейчас?

Японский зонд «Хаябуса-2» уже покинул орбиту вокруг далекого астероида и направляется к Земле с образцами, которые могут пролить свет на происхождение Солнечной системы. По сообщению JAXA, зонд сбросит долгожданные образцы где-то в конце 2020 года. По предварительным оценкам, 6 декабря «Хаябуса-2» доставит на Землю капсулу с уникальным грузом, которая приземлится в южной части Австралии.

Мы надеемся, что «Хаябуса-2»предоставит нам новые научные знания. Зонд доставит на Землю углерод и органическое вещество — эти образцы предоставят данные о том, как вещество рассеивается по Солнечной системе, почему оно существует на астероиде и как оно связано с Землей.

руководитель проекта Юичи Цуда

Как проходила миссия?

Миссия JAXA отправила зонд размером с холодильник на 300 млн км от Земли. Там корабль исследовал астероид Рюгу, название которого переводится с японского как «Дворец Дракона». Это отсылка к замку Рюгу-дзё — в японской мифологии подводный дворец-резиденция мифического дракона Рюдзина, властителя подводного мира и морской стихии, который считается покровителем Японии. Также это отсылка к басне «Колокол из дворца Дракона», где настоятелю храма Рюгу-дзё открываются тайны о природе Земли.

В апреле «Хаябуса-2» выпустил импактор по астероиду, чтобы «взволновать» материалы, которые ранее не подвергались воздействию атмосферы.

Напомним, импактор — это устройство для принудительного фракционного осаждения частиц аэрозоля. Конечная цель — определение их количества и размеров, или же для разделения частиц в объемном потоке газа.

Затем корабль «идеально», по словам руководителя миссии, приземлился на поверхность астероида, чтобы собрать образцы. Они, как надеются ученые, помогут понять, какой была Солнечная система при ее создании около 4,6 млрд лет назад.

«Мне грустно от того, что миссия скоро закончится, однако я собираюсь сделать все возможное, чтобы доставить зонд домой, — сказал Цуда. — Последние полтора года Рюгу был центром нашей повседневной жизни».

Что дальше?

18 ноября «Хаябуса-2» получил приказ отправиться домой, вырваться из гравитационного поля астероида. Сегодня он запустил главные двигатели и направляется к Земле.

Цуда сказал, что шестилетняя миссия, стоимость которой составила около 30 млрд иен ($278 млн), превзошла все ожидания. Однако руководитель миссии признал, что его команде пришлось преодолеть множество технических проблем. Зонду потребовалось три с половиной года, чтобы добраться до астероида, но обратный путь будет гораздо короче, потому что Земля и Рюгу из-за своего текущего положения находятся гораздо ближе друг к другу.

Ожидается, что «Хаябуса-2» доставит образцы в пустыню Южной Австралии. Сейчас JAXA ведет переговоры с правительством Австралии о том, как это организовать, сказал Цуда.

Напомним, более ранний зонд вернулся с образцами пыли с меньшего астероида в форме картофеля в 2010 году, несмотря на различные неудачи во время его эпической семилетней одиссеи, и был провозглашен научным триумфом. После завершения миссии зонд первого поколения некоторое время находился на орбите Земли, а затем повторно вошел в атмосферу Земли и сгорел.

Согласно текущему плану, «Хаябуса-2» смело продолжит свое путешествие в космос после сброса своей капсулы на Землю. Возможно, корабль «проведет еще одно исследование астероидов», как ранее сообщил AFP представитель JAXA Кейити Мураками.

«Команда только начала изучать, какие задачи можно поставить перед кораблем после сброса капсулы», но конкретных планов по поводу нового пункта назначения еще нет», — заключает Цуда.

Другая миссия по забору материалов с астероида — американский космический аппарат Osiris-REx — рассыпал часть грунта, собранного с астероида Бенну в 333 млн км от Земли. Osiris-Rex стартовал с Земли в сентябре 2016 года.

Аппарат достиг своей рабочей позиции на расстоянии 20 км от астероида Бенну в декабре 2018 года и с тех пор находился на его орбите, готовясь к сближению. Несмотря на частичную потерю грунта, в НАСА назвали успешной миссию по забору грунта. Однако почву с Бенну ждать придется еще долго. Возвращение образцов на Землю планируется в 2023 году.

Какие тайны раскроет «Хаябуса-2»

Когда наша Солнечная система сформировалась около 5 млрд лет назад, большая часть материала, из которого она создавалась, в итоге стала Солнцем, а доли процента — планетами и твердыми телами, включая астероиды. Планеты сильно изменились с первых дней существования Солнечной системы из-за геологических процессов, химических изменений, космических бомбардировок и многого другого. Но астероиды остались практически в первозданном состоянии. Они слишком малы для глобальных космических процессов. Именно поэтому они полезны для исследователей, изучающих раннюю Солнечную систему и происхождение жизни на Земле.

«Знание эволюционных процессов астероидов и планет необходимо для понимания происхождения Земли и самой жизни — заявил Томокацу Морота, доцент из отдела науки о Земле и планетах Токийского университета. — Астероид Рюгу находится относительно недалеко от Земли, и „Хаябуса-2“ гораздо проще доставить необходимые образцы к нам в лаборатории».

Миссия «Хаябуса-2»: астероиды раскрывают историю Солнечной системы

Зонд формирует ударный кратер на поверхности астероида. Иллюстрация художника

3 декабря 2014 года космический зонд «Хаябуса-2» был успешно запущен с космодрома Танэгасима. Цель зонда — астероид 1999 JU3. Его открыли 10 мая 1999 года в рамках проекта LINEAR сотрудники обсерватории Сокорро. Ничего особенного в этом астероиде нет, за исключением того, что именно к нему было решено отправить зонд «Хаябуса-2» для высадки и забора проб вещества объекта. Аппарат является разработкой Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA).

Первый аппарат «Хаябуса» посетил астероид Итокава в 2005 году. Новый объект для изучения в два раза больше, чем Итокава, его диаметр составляет 0,92 км. Он вполне обычный, принадлежит к группе Аполлона. Орбита астероида вытянута, благодаря чему, вращаясь вокруг Солнца, он пересекает орбиты Земли и Марса. Так вот, «Хаябуса-2» на прошлой неделе наконец достиг конечной цели своего путешествия.

Последующие полтора года зонд будет изучать астероид как со стороны, с орбиты, так и на поверхности — для этого будет использоваться спускаемый модуль (причем не один, а несколько). Модуль должен будет не только забрать пробы вещества астероида, но и доставить его обратно на станцию. А та, в свою очередь, через пять лет «отвезет» ценный груз на Землю, для изучения в лабораториях. Пробы будут находиться в герметичной капсуле.

Зонд «Хаябуса-2» отправляется в космос при помощи ракеты-носителя

Зачем вообще изучать астероиды?

Дело в том, что многие из них являются ровесниками самой Солнечной системы, причем если планеты и планетоиды эволюционируют, изменяются, то астероиды в большинстве случаев остаются такими же, какими они были на заре существования. Таким образом, если понять, из чего состоит астероид, можно получить представление о том, из чего формировалась Солнечная система, ее планеты и спутники планет. Возможно, все это поможет в конечном итоге выяснить, как появилась жизнь, хотя это и более сложный вопрос.

Кроме того, ученые надеются получить ответ на вопрос о том, каким образом тип звезды и особенности ее «работы» влияют на процесс формирования планет. У астрономов уже есть достаточно много данных о составе астероидов, которые были получены путем наблюдений, составления разного рода моделей и комбинированием полученных данных в единое целое — научные данные.

Кстати, миссия «Хаябусы-2» вовсе не уникальна в плане доставки вещества астероида на Землю. Предшественник, первый зонд «Хаябуса» успешно собрал и отправил пробы грунта астероида Итокава на Землю. Это была сложнейшая миссия, сопровождавшаяся техническими проблемами, но все же вышедшая в конечном итоге на финишную прямую. В процессе работы у самой станции выходили из строя двигатели, отдельные элементы конструкции, пострадал зонд, грунт астероида был собран с трудом. Но в целом, все прошло хорошо. На основе полученных данных инженеры и ученые получили возможность создать более совершенный зонд, который теперь изучает астероид.

Что касается 1999 JU3, то причин, по которым зонд был отправлен именно к этому астероиду, две. Первая — вытянутая орбита, о которой уже говорилось выше. Вторая — возраст объекта. Астероиды такого типа очень старые, старше, чем любые другие. Он относится к С-классу, представители которого выделяются среди «родственников» повышенным содержанием углерода и гидратированных пород. Возможно, именно этот астероид поможет ответить на вопрос о том, что представляла собой протосолнечная система — то, что дало начало Солнцу и планетам. Благодаря орбите астероида зонд без особого труда может к нему долететь, а потом вернуться на Землю.

На нашу планету время от времени попадают образцы пород, из которых состоят астероиды класса С. Речь идет об углистых хондритах, которые ученые изучают много десятилетий. Но метеориты, относящиеся к углистым хондритам, пролетают через толщу земной атмосферы. А значит, сильно нагреваются, что приводит к изменению состава. Астероид же, как и говорилось выше, не меняется с течением времени, это застывший образец вещества, из которого сформировалась наша система.

Подробности путешествия «Хаябусы-2»

Для того, чтобы встретиться с астероидом, зонду пришлось пролететь более 3,2 млрд километров. При этом на конечном этапе объект, к которому стремился зонд, находился от Земли на расстоянии в 280 млн км. И нет, это не опечатка, действительно речь о миллионах километров, а не миллиардах.

Траектория путешествия получилась такой необычной для того, чтобы у аппарата была возможность совершить гравитационный маневр, набрать скорость уже при помощи двигателей и догнать астероид. 1999 JU3 мчится в космосе с огромной скоростью, и для того, чтобы выйти на его орбиту, зонду нужно догнать объект и скоординировать свою скорость со скоростью астероида. Это сложно, но астрономы Земли без труда выполняют необходимые для путешествия расчеты. Двигатели у зонда ионные, их выключили лишь в прошлом месяце, после того, как «Хаябуса-2» подобрался к астероиду на расстояние в несколько тысяч километров.

Далее потребовалось обследовать окрестности астероида на предмет наличия более мелких «соседей», которые могли бы повредить зонд в случае столкновения. Речь идет об области гравитационного влияния самого астероида, диаметр этой сферы составляет примерно 100 км. К счастью, ничего подобного найдено не было, так что теперь зонд может работать без особых проблем.

Сейчас «Хаябуса-2» вышел на 20-км орбиту, и с этого расстояния продолжает изучать астероид. Зонд работает отлично, технических неполадок нет. В этой экспедиции бы не было смысла без связи. Она есть — аппарат получает сигналы с Земли и отправляет информацию обратно. Задержка составляет примерно 15 минут.

Возможности зонда

Стоит отметить, что уже в этом году «Хаябуса-2» сблизится с астероидом до расстояния всего в 1 километр. В начале октября этого года на астероид будут высажены спускаемый модуль MASCOT и один из трех более мелких модулей MINERVA-II.

К сожалению, в конце этого года от зонда не будет поступать никаких вестей — он будет находиться в зоне, откуда радиопередачи блокируются Солнцем (оно будет находиться между зондом и Землей). Соответственно, без управления с Земли зонд не сможет выполнять активных действий — лишь наблюдать за происходящим. Связь с зондом будет снова установлена не ранее января 2019 года. Соответственно, тогда же продолжатся и работы.

Что уже удалось выяснить?

В принципе, практически все определенные при помощи зонда характеристики астероида, а также его «поведение» совпадают с расчетными. Так, диаметр его — 900 метров, что астрономы определили с Земли. Период обращения вокруг своей оси составляет 7,5 часов. На поверхности есть крупные кратеры, с максимальным диаметром воронки в 200 метров. Есть валуны, нечто вроде гор и даже одинокая скала, расположенная прямо на одном из полюсов астероида. «Горы» и скала имеют альбедо выше, чем у окружающего материала, так что вполне может быть, что сложены они из породы, отличающейся по составу от материала поверхности.

Вполне может быть, что ранее астероид являлся частью гораздо более крупного объекта — тоже астероида. Его направление вращения противоположно направлению вращения планет Солнечной системы и Солнца. Правда, Уран и Венера тоже вращаются в обратную сторону. Астероид 1999 JU3 относится к группе околоземных. Период обращения тела вокруг Солнца равен 474 суткам, а средняя орбитальная скорость — 27 километрам в секунду.

Капсула с веществом будет доставлена к Земле в декабре 2020 года. Нескоро, но ждать не так и много. К слову, изучение астероида — не единственная важная задача, которую ставили перед собой создатели «Хаябусы-2». Еще одна цель — постепенное развитие технологий и методов возвращаемых космических миссий, по большей части — межпланетных. Кроме того, ученые постепенно изучают и потенциал разработки астероидов. Для того, чтобы понят, насколько космическое горное дело может быть перспективным, необходимо знать, что несут в себе астероиды. Поскольку минеральный состав астероида неравномерен, так что вполне может оказаться, что у него есть и полезные для человека ресурсы.