14 октября 2024 года в 12:06 по местному времени (19:06 мск) с площадки 39A в Космическом центре NASA им. Кеннеди во Флориде ракета SpaceX Falcon Heavy унесла в космос межпланетную станцию NASA Europa Clipper. Запуск и отделение станции от разгонной ступени прошли по плану, и час спустя Europa Clipper связалась с Землёй и доложила о полной работоспособности бортовых систем. Началось космическое путешествие в систему Юпитера длиной в шесть лет.

Источник изображения: SpaceX

Станция Europa Clipper стала самым крупным межпланетным зондом в истории NASA. Её масса в заправленном состоянии приближается к 6 тоннам (5900 кг). Почти половина массы станции приходится на топливо. Но даже вооружённая 24 двигателями станция совершит два гравитационных манёвра, чтобы прибыть к месту назначения: один через четыре месяца будет совершён у Марса, а в 2026 году станция произведёт манёвр у Земли. К Юпитеру Europa Clipper доберётся в апреле 2030 года, а к научной работе приступит примерно год спустя, когда её орбита будет установлена для близких пролётов с его спутником — Европой.

Художественное представление миссии у Европы. Источник изображений: NASA

Европа — один из четырёх крупнейших спутников Юпитера. Но это небесное тело, по размеру сопоставимое с нашей Луной, особенное. По ряду признаков, под ледяной бронёй на её поверхности может скрываться тёплый и солёный глобальный океан с объёмом воды больше, чем во всех земных океанах вместе взятых. Такое сочетание делает Европу потенциально пригодной для зарождения той биологической жизни, которую мы знаем по нашей родной планете. Поиски признаков такой жизни станут главной целью миссии. Этому же фактически посвящена памятная пластинка NASA, которая отправилась в систему Юпитера на станции. Это своеобразное «послание в бутылке» инопланетным цивилизациям, в котором представители Земли воспевают оду воде, как источнику жизни.

В тусклом свете Солнца на орбите Юпитера энергию для питания бортовых приборов станции будут собирать две огромные пятисегментные солнечные батареи: их размах достигает 30 метров. Научное оборудование состоит из девяти приборов: оптические и инфракрасные камеры, инфракрасный спектрометр, ультрафиолетовый спектрограф, магнитометр, подповерхностный радар, прибор для исследования ионосферы (плазмы), масс-спектрометр, датчик пыли и отдельный прибор для исследования гравитационного поля Европы.

Научная миссия по изучению Европы рассчитана на чуть больше чем сто дней с возможностью продления. Станция совершит 49 близких пролётов рядом со спутником, собирая информацию о разломах, выбросах вещества из гейзеров и изучая её ледяной щит толщиной от 20 до 50 км. Максимальное сближение с Европой составит 25 км, что позволит собрать наиболее полные данные не только о внешних оболочках спутника, но также о его внутренней структуре. Это будут буквально потрясающие данные, уверены учёные.

Единственное, что пока вызывает беспокойство в предстоящей миссии, — это использование в электронике станции недостаточно устойчивых к радиации транзисторов. Окончательных разъяснений NASA на этот счёт, похоже, ещё не было.

Вчера в 17:52 по московскому времени ракета SpaceX Falcon 9 стартовала со станции Космических сил на мысе Канаверал, Флорида, отправив на отлётную траекторию европейскую межпланетную станцию Hera («Гера»). Аппарат посетит двойную систему астероидов Дидима и Диморфа для оценки ударного воздействия зондом-камакадзе DART, что поможет в будущем отклонять от Земли опасные астероиды.

Станция «Гера» и два кубсата-разведчика. Источник изображений: ЕКА

Миссия DART завершилась в октябре 2022 года, когда 750-кг зонд врезался в астероид Диморф размерами около 160 м. Диморф вращается вокруг заметно большего, 780-метрового астероида Дидим. Удар изменил орбиту Диморфа, сократив длительность одного оборота примерно на 32 мин до 11 ч 23 мин. Если это оказалось возможным сделать с подопытным астероидом, то может получиться в случае смертельной угрозы Земле от другого астероида. Однако учёным не хватает данных для точных расчётов. Зонд ЕКА «Гера» должен восполнить этот пробел.

Первоначально планировалось, что «Гера» полетит вместе с DART’ом и снимет на видео процесс удара. Власти ЕС затянули принятие бюджета миссии, и она теперь состоится на годы позже столкновения. Впрочем, это не отменяет её исключительную ценность. В настоящий момент учёные не располагают данными о точной структуре и даже рельефе обоих астероидов. Всё что у них есть — это мутные снимки с итальянского кубсата, который был сброшен с зонда DART за минуты до гибели, а также наблюдения с телескопов.

Диморф после удара зондом DART (снимок с итальянского кубсата)

Считается, что зонд DART образовал ударный кратер на поверхности Диморфа и выбил из него груду валунов, пыли и других обломков. Наблюдения в телескоп «Хаббл» помогли обнаружить в шлейфе как минимум 37 крупных валунов. По некоторым признакам, Диморф не был монолитным теплом и представлял собой слипшуюся под действием гравитации гору камней. Нетрудно представить, что удар по такому скоплению приведёт к иным результатам, чем удар по монолиту.

На борту зонда «Гера» и двух кубсатов-разведчиков — Milani и Juventas, которые он сбросит при приближении к Диморфу, в общей сложности 12 научных приборов. На станции установлены три камеры, тепловизор, лидар и приборы для измерения гравитации в системе астероидов. На кубстатах также установлены камеры, радары и датчики. Как минимум один из них попытается совершить посадку на астероид. Задача всего этого оборудования заключается в получении наиболее полных и точных данных об астероидах, их строении, составе и орбитах. Только точная информация поможет построить наиболее совершенную модель расчётов отклонения опасных от Земли астероидов методом кинетического удара.

Ракета SpaceX Falcon 9 выложилась на все 100 % во время запуска станции «Гера». Она разогнала её до рекордной скорости 43 042 км/ч — это самая большая для этой ракеты скорость в её истории. По этой причине первая ступень и разгонный блок не возвращались на Землю. Это же послужило разрешением FAA для SpaceX совершить запуск. Разгонный блок, с которым возникли проблемы в процессе запуска пилотируемой миссии на МКС около недели назад, в случае с «Герой» не возвращался на Землю для затопления в океане, а унёсся прочь от планеты. Все остальные запуски Falcon 9 пока приостановлены на время расследования аномалии.

Коллектив SpaceX и ЕКА в цехе установки полезной нагрузки на ракету

В марте 2025 года зонд «Гера» совершит облёт Марса для гравитационного манёвра и сделает близкие снимки одного из его спутников — Деймоса. К целевой системе астероидов станция доберётся в октябре 2026 года. Это станет началом полугодовой миссии «Геры» по изучению Диморфа и Дидима. Наибольшее сближение станции и Дидима должно составить примерно 1 км. Некоторою тревогу у учёных вызывают обломки астероида, которые могли задержаться в системе после удара зондом DART. Но предыдущие миссии зондов к комете и другим астероидам позволяют предположить, что серьёзной угрозы не ожидается.

Запуск миссии, кстати, прошёл, что называется, по краю. В районе космодрома набрал силу ураган «Милтон». Ракета взлетела в самый последний момент перед этим. Но отправка в космос станции Europa Clipper 10 октября по причине урагана отменена.

С большой вероятностью ледяные спутники Юпитера и в частности Европа имеют глубочайшие подповерхностные океаны. На каждом из этих небольших небесных тел может быть многократно больше воды, чем на всей Земле. Тем любопытней искать признаки выхода этой воды на поверхность в виде гейзеров и через трещины, чтобы когда-нибудь проникнуть под толщу льда этих лун Юпитера в поисках жизни.

Источник изображения: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

Некоторое время назад группа учёных опубликовала в журнале JGR Planets статью, в которой сообщила об обнаружении признаков поверхностной активности на спутнике Юпитера Европе при сравнении снимков одного из участков, сделанных с интервалом где-то в 20 лет или больше. Первый снимок был получен зондом NASA Galileo, который изучал систему Юпитера с 1993 года по 2003, а второй сделан в 2022 году другим зондом NASA — Juno.

Учёные заинтересовались сравнением двух изображений области размером 37 × 67 км, которую назвали «утконосом». С некоторой долей уверенности исследователи заявили, что в некоторых аспектах рисунок поверхности на верхнем снимке, сделанном «Юноной», отличается от рисунка, изображённого на нижнем снимке, сделанным «Галилео».

Верхний снимок сделан звёздной навигационной камерой «Юноны», а нижний — камерой «Галилео» (нажмите для увеличения)

Данная область поверхности Европы может стать отправной точкой для будущих исследований лун Юпитера космическими аппаратами NASA Europa Clipper и ESA JUICE. Станция JUICE уже на пути в систему Юпитера и прибудет туда в декабре 2031 года, а станция Europa Clipper должна отправиться в космос на ракете Falcon Heavy 6 октября этого года.

Межпланетная станция NASA Psyche («Психея») передала на Землю первые изображения с камер. Калибровка и тестирование показали, что мультиспектральные камеры (их у аппарата две одинаковые) работают в пределах нормы и готовы к выполнению миссии. Проверка других систем также не вызвала вопросов. Аппарат начнёт научную работу в 2029 году во всеоружии.

Источник изображения: NASA

Станция «Психея» отправилась в космос 13 октября 2023 года. Цель миссии — достичь одноимённого астероида между орбитами Марса и Юпитера. Произойдёт это в 2029 году. Предполагается, что астероид «Психея» — это ядро несформировавшейся планеты, которое не изменилось со времён зарождения Солнечной системы. Изучение такого объекта может дать представление о строении земного ядра, до которого мы просто не в состоянии добраться, хотя оно лежит у нас под ногами.

Станция «Психея» находится в пути около восьми недель. Первый свет — первые изображения с пары камер — получен 4 декабря. Камеры сделали снимки звёздного поля в созвездии Рыб. Поскольку камеры-близнецы станции многоспектральные, что поможет в дальнейшем идентифицировать минералы и металлы на поверхности астероида, снимки делаются через ряд светофильтров. Вся система требовала тестирования и калибровки, с чем команда инженеров NASA успешно справилась. Всего было сделано 68 снимков. Благодаря паре одинаковых камер получится создать точнейшую 3D-карту поверхности астероида.

Камеры будут включены ещё раз при пролёте Марса. Произойдёт это в 2026 году. Кроме получения снимков научные приборы станции будут собирать другую информацию. Например, только в космосе удалось полноценно протестировать сверхчувствительный магнитометр. На Земле он давал погрешность из-за магнитного поля планеты, но в открытом космосе на удалении свыше 10 млн км удалось в полной мере его протестировать. Сама станция и её электронные приборы, кстати, как убедились инженеры, не оказывают существенного влияния на показания магнитометра, что важно для будущих измерений параметров очевидно металлического астероида.

Магнитометр на борту станции всю дорогу будет следить за космической погодой. Он способен улавливать выбросы коронарной массы Солнца и делал это неоднократно с момента включения. Это обогатит наши знания о солнечной плазме далеко за орбитой Земли.

Из других достижений станции можно отметить запуск 8 ноября двух из четырёх основных ионных двигателей. Это первое в истории использование ракетных двигателей на эффекте Холла в дальнем космосе. До сих пор они использовались только на космических аппаратах, выходящих на лунную орбиту. Выбрасывая ионы газа ксенона, сверхэффективные двигатели будут нести космический аппарат к астероиду (путь в 3,6 млрд км) и помогут ему маневрировать на его орбите.

14 ноября станция провела первый сеанс связи по лазерному каналу из относительно дальнего космоса — с расстояния около 16 млн км. Работала установка Deep Space Optical Communications (DSOC), которая передала на Землю пакет данных и приняла обратную передачу. Это была самая дальняя демонстрация оптической связи в истории. Наконец, команда Psyche также успешно включила датчик гамма-излучения в третьем научном приборе — гамма- и нейтронном спектрометре. Затем, в районе 11 декабря, будут включены нейтронные датчики прибора. Все эти возможности помогут команде определить химические элементы, из которых состоит материал поверхности астероида.

Снова миссия к Юпитеру, и снова не всё в порядке. Команда по управлению зондом JUICE для исследования спутников Юпитера (на которых, как предполагается, есть подлёдные океаны) сообщила о заклинившей антенне важнейшего инструмента миссии — подповерхностного радара. Под угрозой работа инструмента для достижения основной цели миссии — надежды обнаружить подо льдами Европы, Ганимеда или Каллисто потенциально пригодные для жизни океаны.

Автоматическая межпланетная станция JUICE. Источник изображения: ESA

Межпланетная автоматическая станция JUICE Европейского космического агентства запущена в космос 14 апреля 2023 года. К Юпитеру и его спутникам станция подойдёт через 8 лет — в июле 2031 года. Десять научных приборов станции будут изучать внутреннюю структуру спутников Юпитера и пространство вокруг планеты-гиганта. Подобные Юпитеру планеты могут быть своего рода маленькими «солнечными системами», в которых тоже могут сложиться условия для зарождения жизни — на спутниках газовых гигантов.

В системе Юпитера три потенциальных кандидата на поиски признаков биологической жизни — это его спутники Европа, Ганимед и Каллисто, где, как считают учёные, под многокилометровой ледяной бронёй лежат бездонные океаны воды. Помочь заглянуть под лёд на глубину до 9 км должен был прибор RIME (Radar for Icy Moons Exploration) — подповерхностный радар с 16-метровой антенной. Антенна выглядит как штанга, она была сложена для установки станции в ракету. К настоящему моменту «штанга» развернулась только на треть положенной длины — что-то мешает ей разойтись на все положенные 16 метров.

Вид на антенну RIME с борта станции. Источник изображения: ESA

Команда EKA считает, что антенне мешает раскрыться заклинивший штифт. У инженеров есть два месяца, чтобы решить эту проблему. Идей, как утверждается, много. Например, станцию немного повернут, чтобы проблемное место нагрелось под лучами Солнца. Это может помочь высвободиться штифту, удерживающему антенну от полного раскрытия. Удобным оказалось то, что в этом направлении смотрит бортовая камера JUICE. Инженеры могут следить за прогрессом — они отмечают, что антенна всё-таки потихоньку выдвигается. Это даёт надежду на устранение неполадки.

Подобные проблемы наблюдаются у другого юпитерианского зонда — «Люси» (Lucy). Этот аппарат был запущен 16 октября 2021 года, и у него не раскрылась до конца одна из солнечных батарей. Огромные батареи станции JUICE раскрылись нормально, также выдвинулся зонд магнитометра. Надеемся, антенна подповерхностного радара тоже будет развёрнута до конца. Иначе это кратно понизит ценность миссии.