В последние пару десятилетий космические программы разных стран развиваются гораздо активнее, чем раньше. Учёные получили огромное количество информации как о Солнечной системе и её объектах, так и о видимой части Вселенной в целом. При этом миссии становятся всё более сложными: посадка аппарата (пусть и не очень удачная) на комете Чурюмова-Герасименко, несколько роверов на Марсе и аппаратов на орбите Красной планеты, успешная работа луноходов Китая и Индии — всё это свидетельства научного и технического прогресса.
Несколько дней назад стало известно об успешном достижении целей проекта OSIRIS-Rex, одного из наиболее сложных в истории науки. Речь идёт о посещении земным аппаратом астероида Бенну, сборе проб и успешной доставке их на Землю. Об этом проекте сегодня и поговорим.
Что это за проект?
OSIRIS-REx — уже третья миссия программы «Новые рубежи» (New Frontiers) NASA. Причём предыдущие миссии также завершились успешно:
2006 год — отправка к Плутону аппарата New Horizons
2011 год — отправка к Юпитеру аппарата Juno
2016 год — отправка аппарата к астероиду Бенну, о котором стало известно в 1999 году
Разработала аппарат корпорация Lockheed Martin в Денвере (штат Колорадо). Ну а руководство научной частью осуществляла команда учёных из Университета Аризоны, с подключением специалистов из Канады, Франции, Японии. Общая стоимость проекта составила $1,16 млрд.
Что касается астероида, то это объект 101955 Bennu с диаметром около полукилометра. Назвали его в честь птицы Бенну из мифов Древнего Египта. Астероид класса С заинтересовал учёных потому, что это один из наиболее распространённых в Солнечной системе астероидов. Они могут содержать как воду и органику, так и драгоценные минералы, а также интересные науке химические соединения.
К объекту отправили аппарат, конструкция которого является почти клоном станции Stardust, которая успешно добралась до хвоста кометы 81P/Вильда 2 и собрала пробы межзвёздного вещества, а также вещества самого хвоста.
Питание аппарат получает от двух солнечных батарей с общей мощностью до 3 кВт при максимально благоприятном положении по отношению к Солнцу. Масса с топливом — 2,11 т, а длина — 6,2 м с развёрнутыми солнечными батареями. Аппарат оснащён такими модулями:
телескоп
лазерный высотомер
несколько камер и сенсоров
инфракрасный и рентгеновский спектрометры
Кроме того, учёные оснастили систему ещё и роботизированным манипулятором с общей длиной около 3,35 м, который предназначен для сбора образцов. Схема сбора следующая: как только аппарат сближается с объектом на достаточное для взаимодействия с ним расстояние, активируется выброс струи сжатого азота. Струя отделяет от поверхности астероида частицы, которые затем помещаются в специальный контейнер.
Для успешного завершения миссии достаточно было бы собрать около 60 г вещества, но удалось собрать больше.
Как всё начиналось и чем закончилось
Аппарат отправили к астероиду в 2016 году, в космос его подняла ракета-носитель Atlas V. Путешествие продолжительностью в два года закончилось в конце 2018-го. OSIRIS-Rex сделал учёным своеобразный подарок — на орбиту вокруг объекта он вышел 31 декабря 2018 года.
Учёные достаточно долго изучали астероид, не приступая к отбору проб. За пару лет соседства аппарат показал, что на поверхности Бенну много булыжников, а порода может содержать воду. Также удалось найти доказательства существования ранее жидкой воды, поскольку учёные обнаружили карбонаты и другие осадочные породы, которые формируются лишь при наличии воды в жидком виде. Есть на астероиде и сложные органические соединения, которые покрывают некоторые области объекта.
Уже в 2019 году учёные определили наиболее перспективное с точки зрения возможности сбора образцов место — им стал кратер Nightingale. В конце 2020 года отбор был успешно реализован. Операция выполнялась в автоматическом режиме, поскольку в режиме реального времени это невозможно — лаг сигнала составляет около 19 минут. Весной 2021 года космический аппарат отправился по обратному маршруту, направляясь к Земле.
24 сентября станция выпустила возвращаемую капсулу с образцами грунта астероида. Через 3,5 часа она вошла в атмосферу Земли и совершила мягкую посадку на полигоне Министерства обороны США в штате Юта. Затем её подобрали и отправили по воздуху в Космический центр им. Джонсона, где находится лаборатория, сконструированная для работы с отобранными станцией образцами.
Капсулу поместили в стерильную комнату, внутрь перчаточного бокса (в стены бокса встроены специальные перчатки для людей). С неё сняли крышку, и сразу был получен первый результат — с крышки осыпались чёрные частицы и пыль. Предположительно, они имеют астероидное происхождение.
Что дальше?
В ближайшее время планируется извлечь из капсулы механизм сбора образцов TAGSAM, который перенесут в ещё один перчаточный бокс. Что там находится, мы увидим 11 октября 2023 года — NASA планирует организовать прямую трансляцию, которая и покажет самое интересное.
Содержимое капсулы позволит учёным лучше понять процесс формирования Солнечной системы.
Что интересно, миссию OSIRIS-Rex продлили, поскольку сам аппарат находится в отличном состоянии, у него много топлива, которого вполне достаточно для достижения ещё одного объекта — астероида Апофис. К нему аппарат должен добраться в 2029 году. Но далеко лететь не придётся — аппарат будет ждать астероид рядом с Землёй, мимо которой объект и пройдёт в 2029 году на расстоянии около 32 тыс. км.
Кстати, и Бенну, и Апофис — потенциально опасные для Земли астероиды. Вероятность столкновения с ними невелика, но существует.