Высадка роботов на астероид Рюгу: все, что нужно знать о космической миссии

В последние месяцы исследования космоса редко попадали на первые полосы СМИ. Работа велась, но каких-то прорывов не было. Но вот недавно удивили японцы: 22 сентября на поверхность далекого астероида высадились два миниатюрных робота. Первая шумиха вокруг события улеглась, и теперь можно спокойно разобраться, чем же так важно то, что происходит на затерянной в космосе каменной глыбе диаметром около 900 м и носящей название Рюгу, она же — астероид 1999 JU3.

Цели: на что пошли 300 млн долларов

Ради чего потрачена столь внушительная сумма? И так ли она велика? $300 млн, вложенных в "Хайабуса-2" — это стоимость двух-трех элитных пентхаусов в пафосном квартале Нью-Йорка. А задачи проекта его авторы определили фразами: "Откуда мы?", "Передовые технологии" и "Новые рубежи".

Наука

Вещества, из которых миллиарды лет назад формировалась Солнечная система и Земля, сохранились на астероидах. Дистанционные исследования показали, что на Рюгу есть вода и органические соединения. Сложно переоценить для науки возможность получения таких образцов для анализа.

Технологии

"Хайабуса-2" — вторая японская миссия по доставке проб с астероида. "Первая в истории освоения космоса миссия включала в себя много абсолютно новых технологий. Во второй мы развиваем достигнутые наработки и применяем абсолютно новые. Все это создает новые возможности для будущего", — объясняют в Японском аэрокосмическом агентстве (JAXA).

Новые рубежи

Дерзкое предприятие даст новые знания о поясе астероидов, от которых исходит потенциальная опасность для Земли, создаст технологии добычи полезных ископаемых в космосе и наметит цели для будущих пилотируемых полетов.

Названия: сказочные персонажи в космосе

Восточные народы в космических исследованиях традиционно используют образы из эпосов, сказок и мифов. Можно вспомнить китайскую ракету-носитель "Великий поход", луноход "Нефритовый заяц" и не так давно сошедшую с орбиты станцию "Небесный дворец".

Японцы тоже следуют этой традиции. Их транспортные корабли, обслуживающие МКС, называются "Белый аист". Небесное тело, ставшее целью японской космической миссии "Хайабуса-2", открыто в 1999 г. учеными обсерватории Сокорро (США). Астероиду присвоили временное обозначение 1999 JU3, а в 2015 г. он обрел окончательное название — Рюгу.

Имя астероиду взяли из японской сказки. Некий рыбак посещает подводный дворец дракона Рюдзина, и возвращается оттуда с загадочной шкатулкой, подаренной дочкой дракона.

Идея подобного названия возникла уже после того, как к 1999 JU3 отправилась миссия, нацеленная на отбор проб грунта и доставку их на Ptvk. Поэтичные японцы подметили, что есть нечто общее между задачами космической станции и сюжетом старинной сказки. А название собственно аппарата и миссии — "Хайабуса" — переводится как "сокол". Знатоки также уточняют, что речь идет о самой быстрой птице в природе — соколе-сапсане.

План работ: что нужно сделать на астероиде

"В первую очередь, мы очень тщательно изучим рельеф поверхности. Затем выберем место посадки. Именно там будут собраны пробы пород", — объясняет руководитель миссии Макото Йошикава.

По ожиданиям авторов миссии, работа космической станции должна продлиться 18 месяцев, до 2020 г. Собственно аппарат "Хайабуса-2" является транспортным средством, доставившим посадочные модули. После их спуска на астероид он продолжит дистанционные исследования с орбиты и будет обеспечивать передачу информации со всех аппаратов на Землю. После взятия образцов грунта станция должна будет доставить их на орбиту Земли. Спускаемым назначены свои задачи, по большей части это фотосъемка и всевозможные замеры.

Minerva

Семейство из трех аппаратов, выглядящих как небольшие бочонки весом чуть больше килограмма.

На астероидах сила тяжести очень слабая, поэтому роботы смогут передвигаться по поверхности прыжками. При этом высота прыжка будет доходить до 15 м, а длительность полета — до четверти часа. Времени вполне достаточно, чтобы провести съемку и исследовать территорию внизу при помощи набора всевозможных датчиков.

Полученная информация транслируется на станцию, вращающуюся на орбите вокруг астероида, а оттуда — в центр управления на Земле. По имеющейся на сегодняшний день информации, этот этап программы успешно завершен: все роботы находятся на астероиде и готовы начать работу.

MASCOT

Модуль построен учеными Франции и Германии. Название является аббревиатурой от англоязычной фразы "мобильный разведчик поверхности астероида". Модуль весит 10 килограммов, габариты — 30 x 30 x 20 см. Заряда батареи должно хватить на 16 часов работы четырех устройств — широкоугольной камеры, магнитометра, датчика температуры и спектроскопа. А также двигательной установки, которая позволит модулю немного покататься по поверхности. Район для посадки выбирался так, чтобы в нем не было глыб больше 30 м, а пыль и радиация не вносили помехи в работу приборов. Наконец, место посадки выбиралось на большом удалении от места работы прыгающих роботов.

Дробилка

В октябре от станции отделится устройство, которое можно назвать то ли пращой, то ли дробилкой. Одновременно от станции отчалит камера (цилиндр диаметром и длиной 8 см), которая будет снимать происходящее со стороны. Космическая праща опустится на высоту нескольких сотен метров и метнет серию медных снарядов (вес 1,8 кг), начиненных взрывчаткой, в астероид. От ударов на поверхности Рюгу образуется кратер. Все эти ухищрения нужны для того, чтобы расчистить участок на поверхности. Таким образом при отборе проб туда не попадут космическая пыль и разрушенные породы, покрывающие поверхность астероида. Увы: в первой японской миссии к астероиду Итокава большинство проб были получены именно из разрушенного внешними воздействиями поверхностного слоя.

Отбор проб

Под "брюхом" станции установлен метровый цилиндр-пробоотборник, завершающийся раструбом. После того как снаряды сформируют кратер, станция опустится на поверхность, упершись в нее раструбом.

В цилиндре включится реактивный двигатель. Поднятые струей частицы размером 1—5 мм станут накапливаться в пробоотборнике. Кроме того, будут взяты пробы газов, обнаруженных у поверхности на месте отбора проб. Так сформируется груз, который затем отправится на Землю.

На случай, если запланированный алгоритм не сработает, нижний край пробоотборника выполнен в виде гребешка. Зубцы будут вгрызаться в поверхность при касании и захватывать частицы грунта, так что без добычи "Хайабуса-2" в любом случае не останется.

Предполагается, что у станции будет возможность трех попыток отбора образцов.

И еще одна впечатляющая цифра. Все эти высокотехнологичные ухищрения будут проделаны ради того, чтобы заполучить от 1 до 5 г вещества астероида! В ходе аналогичной миссии OSIRIS-REx (США) планируется получить уже 60 г. Но японские ученые считают, что их добыча не уступит американской. "Они получат больше образцов, но наши будут лучшего качества", — убежден один из разработчиков пробоотборника Шого Ташибана.

Капсула

Это устройство (диаметр — 40 см, высота — 20 см, вес — 16 кг) должно доставить образцы на нашу планету. Его конструкция принципиально не изменилась после первой миссии, разве что учли ошибки и внесли некоторые усовершенствования. Когда станция преодолеет обратный путь, возвращаемая капсула отделится и войдет в атмосферу Земли. При этом температура на поверхности капсулы дойдет до 3000 градусов, а внутри будет на уровне 50 градусов. На высоте 10 км сработает парашют.

Злоключения первой миссии

Первая попытка доставить пробы грунта с астероида предпринята японскими учеными и инженерами еще 15 лет назад. В 2003 году к астероиду Итокава стартовала станция "Хайабуса". Итокава заинтересовал специалистов необычной формой и поверхностью: где-то она была ровная, где-то усыпанная камнями.

Планировалось, что после отбора образцов станция пролетит мимо Земли и сбросит возвращаемую капсулу.

В ходе выполнения миссии пришлось столкнуться с множеством трудностей. Возникающие неполадки, по образному выражению участников, приходилось устранять чуть ли не "изолентой и проволокой".

Вспышка на Солнце повредила солнечные батареи. Барахлили ионные двигатели. Поэтому к цели "Хайабуса" пришел с опозданием — в 2005 г. Выход из строя системы ориентации поставил под угрозу все начинание, но и на этот раз удалось все починить. Первые попытки посадить "Хайабусу" на поверхность Итокавы прошли неудачно: миниатюрный робот "Минерва" стоимостью $10 млн улетел в космос вместо того, чтобы остаться на поверхности.

Затем последовали попытки отобрать пробы грунта. Сбой компьютера привел к повреждению одного из двигателей. Но образцы все же были взяты на борт. Зато потерялась связь со станцией: восстановить его удалось лишь в 2006 году. И только в 2009 получилось запустить ионный двигатель, чтобы направить многострадальную станцию домой.

В 2010 г. "Хайабуса" достигает земли, входит в атмосферу и сбрасывает капсулу с долгожданным грузом. Сам космический аппарат сгорает в плотных слоях воздуха. Капсула благополучно приземляется на парашютах в Австралии. Размеры капсулы — диаметр 40 см, высота — 25 см, масса — около 20 кг. Сами же пробы представляли собой 1,5 тыс. крупинок, диаметр большинства из которых не превышал 10 мкм.