Оригинал материала
Новый космический горизонт
В начале января знатоки космонавтики отмечали шестидесятилетний юбилей запуска первого межпланетного аппарата «Луна-1». По удивительному совпадению в те же дни исследовательская беспилотная космонавтика преподнесла два достижения, которые, без сомнения, имеют историческое значение. Причем они были восприняты как должное, ведь минувший год отличался активизацией космической деятельности, а в новом она обещает стать еще более бурной.
Первая новость пришла из США. 1 января, в 5:33 по UTC, межпланетный аппарат «Новые горизонты» (New Horizons) пролетел в 3500 км от объекта пояса Койпера (кьюбивано), фигурирующего в каталогах под обозначением (486958) 2014 MU69, но более известного под неофициальным именем Ультима Туле (Ultima Thule, т. е. Край Света). Телевизионные снимки объекта начали поступать с борта аппарата еще в конце декабря, но они были слишком размытыми, чтобы делать какие-то выводы о его структуре. Конечно, команда ученых, работающая с аппаратом, сразу обратила внимание на необычную форму кьюбивано, напоминающую бобы арахиса, но для малых тел Солнечной системы «вытянутость» не является чем-то аномальным1. Более четкие снимки поступили на следующий день, однако с 4 по 10 января передача данных была остановлена из-за того, что аппарат «Новые горизонты» ушел за Солнце. Полученной информации пока достаточно для того, чтобы подтвердить ранее высказанную гипотезу: изучаемый кьюбивано имеет форму снеговика, поскольку состоит из двух сопоставимых по размеру объектов: больший из них (диаметром 31 км) получил название Ультима, меньший (14 км) — Туле. Вероятно, они сформировались поблизости друг от друга, а затем постепенно были притянуты общей гравитацией и «слиплись». Ученые полагают, что во время пролета «Новых горизонтов» рядом с кьюбивано аппарат должен был собрать семь гигабайт данных. К сожалению, получить их не так-то просто: скорость передачи не превышает 1200 бит в секунду, поэтому процедура завершится только в сентябре 2020 года2.
Тем не менее специалисты Юго-Западного исследовательского института (SwRI) и Лаборатории прикладной физики (APL) Университета Джонса Хопкинса, инициировавшие проект, имеют право на заслуженные почести. Их успех вполне можно сравнивать с великими достижениями прошлого, и он, несомненно, повлияет на реализацию будущих миссий. Прежде всего необходимо вспомнить, что аппарат «Новые горизонты» создавался не для изучения Ультима Туле, а для решения конкретной, хотя и очень амбициозной задачи — получения достоверных данных о Плутоне и системе его спутников. Известно, что разработки аппарата, способного долететь до самой дальней планеты Солнечной системы (в те времена Плутон еще считался полноправной планетой), начались в Лаборатории реактивного движения (JPL) в 1996 году. Впоследствии проект неоднократно пересматривался, пока не был остановлен в сентябре 2000 года как «неадекватный» по стоимости. Под давлением научной общественности был объявлен конкурс на более дешевый вариант, и 29 ноября 2001 года NASA сообщило о своем выборе: им и стал проект «Новые горизонты: проливая свет на пограничные миры» (New Horizons: Shedding Light on Frontier Worlds). Весь бюджет, включая изготовление аппарата, его запуск, управление полетом и обработку принимаемых данных, составил 700 млн долл., что выглядит сравнительно небольшой суммой: например, стоимость миссии аппарата LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter), в настоящее время детально изучающего поверхность ближайшего к нам небесного тела, составила 583 млн долл. «Новые горизонты» был запущен 19 января 2006 года. При стартовой массе 478 кг он нес семь научных приборов: камеру дальней съемки LORRI; ультрафиолетовый спектрометр Alice; спектрометр видимого и инфракрасного диапазона Ralph; спектрометр энергичных частиц PEPSSI; анализатор солнечного ветра SWAP; счетчик пыли SDC; аппаратуру для радиоэксперимента REX3. В конце февраля 2007 года аппарат совершил гравитационный маневр у Юпитера, увеличив свою скорость и передав на Землю превосходные снимки планеты-гиганта и некоторых ее спутников. До основной цели своего путешествия «Новые горизонты» добрался 14 июля 2015 года, пройдя на расстоянии 12 472 км от поверхности Плутона; на передачу собранных данных ушло пятнадцать месяцев. В результате были подробно картографированы как сам Плутон, так и его крупнейший спутник Харон; получены снимки спутников Никта, Кербер и Гидра; изучен химический состав атмосферы и далекого мира и т. п. К тому времени ученые уже определились с очередной целью для аппарата: 28 августа было объявлено, что из трех кандидатов, обнаруженных орбитальным телескопом «Хаббл» (Hubble), ею станет кьюбивано (486958) 2014 MU69, который был открыт за год до этого. Осенью аппарат провел серию из четырех коррекций, выйдя на новую траекторию полета4.
Таким образом, впервые в истории беспилотной космонавтики одна из целей миссии была определена в ходе открытий, сделанных после запуска межпланетного аппарата, что само по себе является исключительным событием. Больше того, Ультима Туле на десятилетия останется единственным объектом пояса Койпера, который получилось увидеть с близкого расстояния. Важность его изучения обусловлена тем, что кьюбивано формировались в период ранней молодости Солнечной системы (т. е. 4,6 млрд лет назад) и с тех пор почти не изменились. Изучая Ультима Туле, ученые запускают своего рода «машину времени», заглядывая в эпоху, о которой мы пока имеем очень смутное представление. Разумеется, намного полезнее для науки было бы высадить на один из отдаленных объектов мобильного робота, но прежде чем планировать подобную миссию, необходимо разобраться, какие сюрпризы его там поджидают.
* * *
Второе новогоднее достижение принадлежит китайцам. 3 января в 02:26 UTC на обратную сторону Луны благополучно села автоматическая станция «Чанъэ-4», отправленная в космос 7 декабря 2018 года. Среди прочего она доставила туда ровер «Юйту-2», который сошел по направляющим на поверхность через двенадцать часов после прилунения. Миссия является частью китайской программы дистанционного изучения нашего естественного спутника. На первом этапе в космос отправились идентичные аппараты «Чанъэ-1» (запуск 24 октября 2007 года) и «Чанъэ-2» (запуск 1 октября 2010 года), главной целью которых было составление трехмерной карты Луны. При этом после выполнения основных задач «Чанъэ-2» сначала был переведен в точку либрации L-2 системы Земля — Солнце, а затем покинул ее, чтобы заснять сближающийся астероид Тутатис (4179 Toutatis); их встреча состоялась 13 декабря 2012 года5. Станция «Чанъэ-3», запущенная 1 декабря 2013 года, была принципиально новым аппаратом — она предназначалась для посадки на лунную поверхность, в северной части Моря Дождей, что и было с успехом проделано 14 декабря (стоит вспомнить, что до того последним на Луну садился советский аппарат «Луна-24» в августе 1976 года). С посадочной платформы сошел шестиколесный ровер «Юйту-1», который передавал данные до марта 2015 года. Станция «Чанъэ-4» является «дублером» предыдущей, но для нее придумали более амбициозную цель — первую в истории посадку на обратную («невидимую») сторону Луны, на равнину в ударном кратере Карман (Von Karman). Главная сложность состояла в том, как передавать оттуда данные, ведь Земля всегда находится за Луной. Для осуществления ретрансляции 20 мая 2018 года Китайское национальное космическое управление (CNSA) запустило аппарат «Цюэцяо», который был выведен в точку либрации L-2 системы Земля — Луна, где и дожидался высадки «Чанъэ-4» на поверхность.
Получается, что Китайская Народная Республика одной успешной миссией закрепила за собой целый ворох исторических приоритетов: первый спутник-ретранслятор данных с обратной стороны Луны; первая станция, совершившая мягкую посадку на обратную сторону Луны; первый луноход на обратной стороне Луны. К списку можно добавить и первую долгоживущую колонию организмов на Луне: среди стандартных исследовательских приборов (телевизионные камеры, спектрометры, дозиметр, подповерхностный радар) ученые разместили на «Чанъэ-4» небольшой биоконтейнер — герметичный алюминиевый цилиндр массой 3 кг, внутри которого находятся почва, воздух, вода, семена картофеля и арабидопсиса (Arabidopsis thaliana, резуховидка Таля), а также яйца шелкопряда. Предполагается, что семена прорастут, из яиц вылупятся личинки, после чего внутри контейнера установится экологическое равновесие. За развитием замкнутой биосферы будет следить миниатюрная камера6. Конечно, сравнивая новейшие успехи Китая в деле изучения Луны с аналогичными достижениями СССР и США полувековой давности, можно говорить, что ничего принципиально нового не сделано, но в том будет лукавство, потому что космические аппараты серии «Чанъэ» продемонстрировали уровень технологий, который недоступен сегодня нашему государству, некогда числившемуся одним из лидеров «лунной гонки». В сущности, китайцам осталось только доставить лунный грунт и высадить на поверхность своего космонавта, к чему они шаг за шагом приближаются.
Новогодние достижения удачно дополнили ряд триумфальных событий прошлого года: высадку мобильных роботов с борта японской станции «Хаябуса-2» на поверхность астероида Рюгу; успешные запуски солнечного зонда «Паркер» (Parker Solar Probe) и меркурианского аппарата BepiColombo; благополучную посадку американской автоматической лаборатории InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) в западной части равнины Элизий на Марсе. Складывается впечатление, что беспилотная космонавтика переживает настоящий ренессанс.
К сожалению, в современной России планы по дальнейшему изучению Солнечной системы многие годы остаются лишь планами. Можно попробовать утешиться тем, что наша страна всё еще является лидером в пилотируемой космонавтике. Однако не следует забывать, что именно данные, собираемые исследовательскими аппаратами, формируют наше представление о целях и задачах дальнейшего развития космонавтики, в том числе и пилотируемой. Без понимания, куда и зачем лететь, невозможно формирование единого видения путей проникновения во внеземное пространство, понимания приоритетов и трудностей. Отсутствие ясной стратегии в свою очередь ведет к деградации существующего технического задела. Минувший год отечественной космонавтики запомнился не достижениями, а чередой скандальных новостей и аварийным запуском корабля «Союз МС-10» в октябре 2018 года.
Безусловно, у российской ракетно-космической отрасли есть потенциал для роста и совершенствования, но пора признать: поле возможностей сокращается, лидерство утрачено, а вся политика нашей страны в области космической деятельности нуждается в пересмотре.
Антон Первушин
1 spacenews.com/new-horizons-completes-flyby-of-ultima-thule/
2 nytimes.com/2019/01/03/science/ultima-thule-pictures-new-horizons.html
3 Шаров В. Первая в истории миссия к Плутону // Новости космонавтики. 2006. № 3
4 Ильин А. New Horizons — у Плутона! // Новости космонавтики. 2015. № 9
5 Лисов И. «Чанъэ-2» исследует астероид // Новости космонавтики. 2013. № 2