ROSCOSMOS: găsiți viață pe Jupiter
Sonda plutește într-un gol înghețat. Au trecut trei ani de la lansare la Baikonur, iar drumul lung se întinde cu un miliard de kilometri în urmă. Centura de asteroizi a fost traversată în siguranță, instrumentele fragile au rezistat frigului crud al spațiului mondial. Și înainte? Furtuni electromagnetice teribile pe orbita lui Jupiter, radiații mortale și o aterizare dificilă pe suprafața lui Ganymede - cel mai mare dintre sateliții giganticei planete.
Conform ipotezei moderne, sub suprafața lui Ganymede se află un imens ocean cald, care poate fi locuit de cele mai simple forme de viață. Ganimede este de cinci ori mai departe de Soare decât Pământ, un strat de gheață de 100 de kilometri acoperă în mod fiabil „leagănul” de frigul cosmic, iar câmpul gravitațional monstruos al lui Jupiter „legănește” continuu nucleul satelitului, creând o sursă inepuizabilă de energie termică.
Sonda rusă urmează să facă o aterizare uşoară într-unul dintre canioanele de pe suprafaţa îngheţată a lui Ganimede. În decurs de o lună, el va fora prin gheață până la o adâncime de câțiva metri și va analiza probele - oamenii de știință speră să determine compoziția chimică exactă a impurităților de gheață, ceea ce va oferi o perspectivă asupra structurii interne a satelitului. Unii cred că va fi posibil să se detecteze urme de viață extraterestră. Cea mai interesantă expediție interplanetară - Ganimede va deveni al șaptelea corp ceresc *, pe suprafața căruia vor vizita sondele de pământ!
*Până în prezent, omenirea a reușit să „pășească” pe suprafața a cinci corpuri cerești: Luna, Venus, Marte, Titan și asteroidul Itokawa. Sonda care a ars în straturile superioare ale atmosferei lui Jupiter și a fost aruncată de stația interplanetară Galileo nu contează. Lansarea misiunii OSIRIS-REx este planificată pentru 2016, care va preleva sol de la suprafața asteroidului (101955) 1999 RQ36 în 2019.
„Europe-P” sau partea tehnică a proiectului
Dacă cuvintele viceprim-ministrului Rogozin despre „aterizarea pe Lună” a Stației Spațiale Internaționale pot fi considerate o glumă, atunci declarația de anul trecut a șefului Roscosmos Vladimir Popovkin despre viitoarea misiune pe Jupiter pare o decizie serioasă. Cuvintele lui Popovkin coincid complet cu opinia academicianului Lev Zeleny, directorul Institutului de Cercetare Spațială al Academiei Ruse de Științe, care, încă din 2008, și-a anunțat intenția de a trimite o expediție științifică pe lunile înghețate ale lui Jupiter - Europa sau Ganymede.
În urmă cu patru ani, în februarie 2009, a fost semnat un acord internațional pentru a începe programul cuprinzător de cercetare Europa Jupiter System Mission, în care, pe lângă stația interplanetară rusă, vor merge și stația JEO americană, JGO europeană și stația JMO japoneză. Jupiter. Este de remarcat faptul că Roscosmos a ales pentru sine cea mai scumpă, complexă și mai responsabilă parte a programului - spre deosebire de alți participanți care pregătesc doar vehicule orbitale pentru studierea celor patru sateliți „mari” ai lui Jupiter (Europa, Ganymede, Callisto, Io) din spațiu, stația rusă trebuie să efectueze o manevră complexă și să „aterizeze” ușor pe suprafața unuia dintre sateliții selectați.
Comparația dimensiunilor Pământului, Lunii și Ganimede
Cosmonautica rusă se îndreaptă spre regiunile exterioare ale sistemului solar. Este prea devreme pentru a pune aici un semn de exclamare, dar starea de spirit în sine este încurajatoare. Rapoartele din adâncurile spațiului par mult mai interesante decât rapoartele de pe Riviera Franceză, unde unii oficiali ruși se zboară în vacanță.
Ca în orice proiect ambițios, în cazul sondei rusești pentru a studia Ganymede, există mult scepticism, al cărui grad variază de la avertismente competente și justificate până la sarcasm de-a dreptul în stilul „alimentării constelației orbitale rusești la fundul Oceanului Pacific.”
Prima și, poate, cea mai simplă întrebare: de ce are nevoie Rusia de această super-expediție? Răspuns: Dacă am fi întotdeauna ghidați de astfel de întrebări, omenirea ar fi tot în peșteri. Cunoașterea și explorarea Universului - acesta, poate, este sensul principal al existenței noastre.
Este încă prea devreme să așteptăm rezultate concrete și beneficii practice ale expedițiilor interplanetare - la fel ca și cum ai cere unui copil de trei ani să-și câștige existența singur. Dar, mai devreme sau mai târziu, se va produce o descoperire, iar cunoștințele acumulate despre lumile spațiale îndepărtate vor fi cu siguranță utile. Poate că mâine va începe „goana după aur” în spațiu (ajustată pentru niște iridiu sau heliu-3) și vom avea un stimulent puternic pentru a explora sistemul solar. Sau poate vom sta pe Pământ încă 10 de ani, neputând păși în spațiul cosmic. Nimeni nu știe când se va întâmpla asta. Dar acest lucru este inevitabil, judecând după furia și energia nestăpânită cu care o persoană schimbă teritorii noi, anterior nelocuite de pe planeta noastră.
A doua întrebare legată de zborul către Ganymede sună mai dur: este Roscosmos capabil să conducă o expediție de această amploare? La urma urmei, nici stațiile interplanetare rusești, nici sovietice nu au funcționat vreodată în regiunile exterioare ale sistemului solar. Cosmonautica internă s-a limitat la studiul celor mai apropiate corpuri cerești. Spre deosebire de cele patru mici „planete interioare” cu o suprafață solidă – Mercur, Venus, Pământ și Marte, „plantele exterioare” sunt giganți gazoase, cu dimensiuni și condiții complet inadecvate pe suprafața lor (și, în general, dacă au vreun fel de „suprafață”? Conform conceptelor moderne, „suprafața” lui Uriter este un strat monstruos de hidrogen lichid în adâncurile planetei sub o presiune de sute de mii de atmosfere terestre).
Dar structura internă a giganților gazosi nu este nimic în comparație cu complexitățile care apar atunci când se pregătesc pentru un zbor către „regiunile exterioare” ale sistemului solar. Una dintre problemele cheie este legată de îndepărtarea enormă a acestor regiuni de Soare - singura sursă de energie de la bordul stației interplanetare este propriul RTG (generator termoelectric radioizotop), plin cu zeci de kilograme de plutoniu. Dacă o astfel de „jucărie” ar fi la bordul Phobos-Grunt, epopeea cu căderea stației pe Pământ s-ar transforma într-o „ruletă rusească” la nivel mondial... Cine ar primi „premiul principal”?
Stația automată interplanetară „New Horizons”. Un RITEG negru cu aripioare schimbătoare de căldură iese din lateral
Cu toate acestea, spre deosebire de Saturn și mai îndepărtat, radiația solară de pe orbita lui Jupiter este încă foarte sensibilă - până la începutul secolului al XXI-lea, americanii au reușit să creeze o baterie solară extrem de eficientă, care a fost echipată cu noua stație interplanetară Juno (lansată la Jupiter în 2011). A fost posibil să scapi de RTG-ul scump și periculos, dar dimensiunile celor trei panouri solare Yunona sunt pur și simplu uriașe - fiecare 9 metri lungime și 3 metri lățime. Sistem complex și greoi. Ce decizie va lua Roskosmos - până acum nu au fost făcute comentarii oficiale.
Distanța până la Jupiter este de 10 ori mai mare decât distanța până la Venus sau Marte - prin urmare, se pune întrebarea cu privire la durata zborului și la asigurarea fiabilității echipamentului pentru mulți ani de muncă în spațiul cosmic.
În prezent, se desfășoară cercetări în domeniul creării de motoare ionice de înaltă performanță pentru zboruri interplanetare pe distanțe lungi - în ciuda numelui lor fantastic, acestea sunt dispozitive complet banale și destul de simple, care au fost folosite în sistemele de control a atitudinii sateliților sovietici din Seria Meteor. Principiul de funcționare - un flux de gaz ionizat curge din camera de lucru. Împingerea „super-motorului” este de zecimi de Newton... Dacă puneți „motorul ionic” pe o mașină mică Oka, mașina Oka va rămâne pe loc.
Secretul este că, spre deosebire de motoarele cu reacție chimice convenționale, care dezvoltă o putere uriașă pentru o perioadă scurtă de timp, motorul ionic funcționează liniștit în spațiul cosmic pe parcursul întregului zbor către o planetă îndepărtată. Un rezervor de xenon lichefiat cu o greutate de 100 kg este suficient pentru decenii de funcționare. Ca urmare, după câțiva ani, aparatul dezvoltă o viteză destul de solidă și având în vedere faptul că viteza de ieșire a fluidului de lucru din duza "motorului ionic" este de multe ori mai mare decât viteza de scurgere a fluidului de lucru. de la duza unui motor de rachetă convențional cu propulsie lichidă, perspectivele pentru accelerarea navelor spațiale se deschid înaintea inginerilor, până la viteze de sute de kilometri pe secundă! Întreaga întrebare este cu prezența la bord a unei surse de energie electrică suficient de puternică și de încăpătoare pentru a crea un câmp magnetic în camera motorului.
Propulsor ionic al navei spațiale Deep Space-1
În 1998, NASA deja experimenta cu propulsia ionică la bordul Deep Space-1. În 2003, sonda japoneză Hayabusa, echipată de asemenea cu un motor ionic, a mers la asteroidul Itokawa. Dacă viitoarea sondă rusă va primi un motor similar, timpul va spune. În principiu, distanța până la Jupiter nu este la fel de mare ca, de exemplu, la Pluto, prin urmare, principala problemă constă în asigurarea fiabilității echipamentului sondei și a protecției acestuia împotriva fluxurilor de particule reci și cosmice. Să sperăm că știința rusă va face față sarcinii dificile.
A treia problemă cheie pe drumul către lumi îndepărtate sună scurt și concis: comunicarea!
Asigurarea unei comunicări stabile cu stația interplanetară - această problemă nu este inferioară ca complexitate față de construcția „Turnului Babel”. De exemplu, sonda interplanetară Voyager 2, care a părăsit sistemul solar în august 2012 și acum plutește în spațiul interstelar, se îndreaptă spre Sirius, pe care o va ajunge în 296 de ani pământeni. În acest moment, Voyager 000 se află la o distanță de 2 miliarde de kilometri de Pământ, puterea transmițătorului sondei interplanetare este de 15 W (ca un bec în frigider). Mulți dintre voi vă veți clătina din cap neîncrezător – urmărind lumina slabă a unui bec de 23 de wați de la o distanță de 23 miliarde de kilometri... este imposibil.
Pentru comparație: pentru a depăși distanța de 15 miliarde de km, trebuie să conduceți continuu o mașină cu o viteză de 100 km/h timp de 17 mii de ani. Acum priviți înapoi și încercați să vedeți lumina luminii frigiderului la începutul călătoriei.
Cu toate acestea, inginerii NASA primesc în mod regulat date de telemetrie de la sondă la 160 bps. Semnalul transmițătorului Voyager 2, după o întârziere de 14 ore, ajunge pe Pământ cu o energie de 0,3 miliarde de trilioane de Watt! Și acest lucru este suficient - antenele de 70 de metri ale nodurilor de comunicații spațiale pe distanțe lungi ale NASA din SUA, Australia și Spania primesc și descifrează cu încredere semnalele rătăcitorilor spațiali. O altă comparație înspăimântătoare: energia emisiei radio de la stele, preluată pe întreaga existență a radioastronomiei spațiale, nu este suficientă pentru a încălzi un pahar cu apă nici măcar cu o milioneme de grad! Sensibilitatea acestor dispozitive este pur și simplu uimitoare. Și dacă o sondă interplanetară îndepărtată selectează corect frecvența și își orientează antena spre Pământ, cu siguranță va fi auzită.
Nodul de comunicații în spațiul adânc al NASA în emisfera sudică a Pământului. Canberra, Australia
Din păcate, în Rusia nu există o infrastructură terestră pentru comunicațiile în spațiul profund. Complexul ADU-1000 „Pluton” (construit în 1960, Evpatoria, Crimeea) este capabil să asigure o comunicare stabilă cu navele spațiale la o distanță de cel mult 300 de milioane de kilometri - acest lucru este suficient pentru comunicarea cu Venus și Marte, dar prea puțin atunci când zburând către „planete exterioare”.
Cu toate acestea, lipsa echipamentului terestre necesar nu ar trebui să devină un obstacol pentru Roskosmos - vor fi folosite antene puternice ale NASA pentru a comunica cu dispozitivul aflat pe orbită în jurul lui Jupiter. Totuși, statutul internațional al proiectului obligă...
În cele din urmă, de ce a fost ales Ganimede pentru cercetare, și nu Europa, care este mai promițătoare în ceea ce privește căutarea oceanului subglaciar? Mai mult, proiectul a fost desemnat inițial drept „Europa-P”. Ce i-a făcut pe oamenii de știință ruși să-și reconsidere intențiile?
Răspunsul este simplu și, într-o oarecare măsură, neplăcut. Într-adevăr, a fost inițial destinat să aterizeze pe suprafața Europei.
În acest caz, una dintre condițiile cheie a fost protejarea navei spațiale de efectele centurilor de radiații ale lui Jupiter. Și acesta nu este un avertisment exagerat - stația interplanetară Galileo, care a intrat pe orbita lui Jupiter în 1995, a primit 25 de doze de radiații letale pentru oameni pe prima sa orbită. Stația a fost salvată doar printr-o protecție eficientă împotriva radiațiilor.
În acest moment, NASA dispune de tehnologiile necesare pentru protecția împotriva radiațiilor și ecranarea echipamentelor navelor spațiale, dar, din păcate, Pentagonul a interzis transferul secretelor tehnice către partea rusă.
A trebuit să schimb urgent traseul - în locul Europei s-a ales Ganymede, aflat la o distanță de 1 milion de km de Jupiter. Să te apropii de planetă ar fi periculos.
Mica galerie foto:
Sondă „Galileo” pentru studiul lui Jupiter, pregătire înainte de lansare, 1989
„tabletă” de plutoniu încinsă de la generatorul de radioizotopi al sondei Galileo
Antene pentru comunicații în spațiu adânc ADU-1000 „Pluton”, Crimeea
Structura lui Ganimede și Europa. Ipoteza modernă
Stația interplanetară „Juno” pe orbita lui Jupiter, fantezia artistului
Vedere a lui Jupiter de pe suprafața înghețată a Europei, cu o altă lună, Io, vizibilă în dreapta
informații