Европейское космическое агентство сообщило, что космическая обсерватория «Евклид» (Euclid) проходит этап заправки топливом перед запуском в космос. Заправка осуществляется на предприятии Astrotech во Флориде недалеко от места будущего старта. Обсерватория будет запущена на ракете SpaceX Falcon 9, хотя первоначально она должна была лететь на «Союзе». Целью «Евклида» станет поиск следов тёмной материи и энергии во Вселенной.

Источник изображения: ESA

«Евклид» — это европейский проект. Обсерватория будет выведена в точку Лагранжа L₂ на удалении 1,5 млн км от Земли, где уже работает обсерватория «Джеймс Уэбб». «Евклид» будет смотреть на небо как в видимом диапазоне, так и в ближнем инфракрасном, поэтому чем дальше он от Солнца, тем лучше будет его работа. Научная программа обсерватории рассчитана на шесть лет. Но её продолжительность будет зависеть, в том числе, от расхода топлива.

Для доставки обсерватории в точку базировании, ежемесячной коррекции положения в пространстве и для последующей утилизации обсерватория будет заправлена 140 кг гидразина. Это топливо будет питать десять двигателей обсерватории, и будет храниться в одном баке. За стабилизацию телескопа в процессе съёмки будут отвечать шесть импульсных газовых двигателей на азоте. На борту «Евклида» четыре бака для азота под высоким давлением, которые вмещают 70 кг газа.

Непосредственной работой обсерватории «Евклид» станет съёмка галактик на удалении до 10 млрд световых лет. Обсерватория охватит участок до 30 % неба, на котором отметит миллиарды галактик на всю глубину наблюдения до этапа юности Вселенной и определит их красное смещение. Эти данные позволят с высочайшей точностью вычислить параметры поведения как тёмной материи, так и тёмной энергии. Телескоп не сможет напрямую увидеть эти объекты и явления, но их воздействие на Вселенную он определит с предельно возможной для современной науки точностью.

По поведению галактик во времени можно будет узнать, как росло ускорение их разлёта — это путь для уточнения свойств тёмной энергии, а трансформация галактик во времени даст характеристики для вычисления свойств тёмной материи. Тем самым «Евклид» предоставит информацию для лучшего моделирования поведения «тёмной» стороны Вселенной. Дождёмся запуска, до которого остались считанные дни — запланирован он на июль 2023 года, но точной даты пока нет.

Европейское космическое агентство (ESA) финансирует несколько исследований, изучающих возможность использования ядерных силовых установок в ракетах для освоения дальнего космоса. Движение космических аппаратов сегодня обеспечивается либо с помощью запасов химического топлива, либо с использованием аккумуляторной электроэнергии или энергии Солнца. При этом такие методы почти достигли предела эффективности, а применение ядерной электрической установки (NEP) потенциально позволяет преодолеть ограничения. Это позволит человечеству путешествовать дальше, чем когда-либо ранее.

Источник изображения: ESA

Одно из исследований — pReliminary eurOpean reCKon on nuclEar elecTric pROpuLsion for space appLications (RocketRoll) проводится учёными из Чехии и Германии. По мнению исследователей, ядерные силовые установки могут быть более эффективными, чем самые эффективные химические двигатели или варианты на солнечной энергии — атомная энергия позволит достичь недоступных для других технологий мест, в том числе за пределами Солнечной системы.

Новые методы имеют чрезвычайно важное значение, поскольку атомная энергия не только обеспечит манёвренность в космосе, но и позволит создавать жилые модули и базы на Луне и в более отдалённых локациях, включая Марс — туда понадобится доставлять много материалов для строительства, что с существующими технологиями затруднительно. Как заявляют учёные, главным преимуществом атомных реакций перед химическими является их несоизмеримо более высокая эффективность, а в сравнении с силовыми установками на солнечных элементах, атомные совсем не требуют солнечного света. Это чрезвычайно важно для длительных путешествий с большими грузами и исследований за пределами орбиты Марса.

Учёные и инженеры в рамках программы RocketRoll в следующие 11 месяцев должны будут разработать технико-экономические обоснования для программы разработки будущих ракет-носителей ESA Future Launchers Preparatory Program (FLIPP) и определить преимущества использования буксира NEP в сравнении с классическими двигательными установками. По словам учёных, целью исследования является изучение возможности использования атомного топлива для космической логистики и исследовательских миссий. Кроме того, учёные сделают обзор текущего европейского опыта, технологий и производственных возможностей для разработки космических аппаратов на ядерных двигателях. С самого начала им придётся учитывать особые требования к безопасности таких установок.

Считается, что благодаря современным технологиям идея создания атомных двигателей, наконец, приобрела в Европе актуальность в сравнении с предыдущими разработками подобного типа. Ожидается, что результаты проекта RocketRoll представят уже в следующем году, они могут стать основой будущих программ ESA, а в эксплуатацию первые NEP могут начать вводить уже к 2035 году.

Известно, что в NASA действует собственная программа исследований, связанных с возможным использованием ракет на ядерных силовых установках. Агентство сотрудничает с военным ведомством — DARPA для разработки ядерного теплового двигателя, испытания которого в космосе могут состояться уже в 2027 году.

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.

Сегодня в 15:14 по московскому времени с космодрома Куру во Французской Гвиане стартовала европейская ракета-носитель Ariane 5 с автоматической межпланетной станцией JUICE. Спустя примерно 29 минут станция отделилась от носителя и теперь должна быть занята раскрытием солнечных панелей. Началось путешествие длиною 8 лет. К Юпитеру станция подлетит в июле 2031 года.

Источник изображений: ESA

Прежде чем лечь на курс к системе Юпитера, станция JUICE совершит несколько гравитационных манёвров рядом с Землёй, в системе Земля-Луна и вблизи Венеры. Последний пролёт рядом с гравитационным колодцем Земли станция совершит в январе 2029 года. К Юпитеру она приблизится в июне 2031 года, но научную работу начнёт за шесть месяцев до этого. Научная программа аппарата рассчитана на четыре года и завершится в 2035 году падением на Ганимед — один из естественных спутников Юпитера.

В системе Юпитера станция JUICE подробно и самым современным набором научных приборов изучит такие ледяные луны газового гиганта, как Ганимед, Европа и Каллисто. Считается, что эти малые планеты располагают глубочайшими подлёдными океанами с жидкой водой, где вполне способна зародиться биологическая жизнь. Там есть тепло, вода и растворённые в ней минералы — полный набор для появления жизни, которую мы знаем по Земле. На Европе, например, воды может быть до трёх раз больше, чем на Земле.

Юпитер с со своими крупнейшими лунами

Когда через несколько миллиардов лет Солнце закончит своё существование и начнёт сбрасывать свою оболочку, Земля погибнет. Искать спасения придётся на окраинах Солнечной системы и луны Юпитера представляются для этого перспективной запасной площадкой.

Впрочем, миссия JUICE также будет изучать систему Юпитера как эталонный образец для зарождения и поиска жизни вокруг газовых гигантов в остальной Вселенной. Для этого там существуют благоприятные возможности в определённых рамках, и было бы неразумно их игнорировать. Поэтому станция изучит также атмосферу Юпитера, магнитную среду в его системе, систему колец и другие спутники (включая крайне вулканически активный Ио).

Автоматическая межпланетная станция JUICE ESA

Станция JUICE несёт 10 солнечных батарей каждая со сторонами 2,5 × 3,5 м по пять с каждой стороны аппарата — всего площадь батарей достигает 85 м². Сухая масса станции около 2400 кг, а полностью заправленная топливом она весит около 6000 кг. На борту станции имеется 10 научных приборов европейского, американского и японского производства.

Пакет приборов дистанционного зондирования (JANUS, MAJIS, UVS, SWI) включает в себя возможности получения изображений и спектральных изображений от ультрафиолетового до субмиллиметрового диапазона длин волн. Геофизический пакет включает лазерный альтиметр (GALA) и радарный эхолот (RIME) для исследования поверхности и недр лун, а также радиотехнический эксперимент (3GM) для исследования атмосфер Юпитера и его спутников и измерения их гравитационных полей.

Пакет «in situ» — для экспериментов непосредственно в месте проведения (в космосе) — содержит мощный набор инструментов для изучения среды частиц (PEP), магнитометр (J-MAG) и инструмент радио- и плазменных волн (RPWI), включая датчики электрических и магнитных полей и четыре зонда Ленгмюра.

В заключение немного о ракете-носителе Ariane 5. Для этой ракеты вывод в космос станции JUICE стал предпоследним в длинном послужном списке за почти 30-летнюю карьеру. Это одна из надёжнейших ракет в мире, которой чуть больше года назад, например, доверили запуск такого поистине бесценного прибора, как телескоп «Джеймс Уэбб». Последний запуск Ariane 5 состоится 21 июня 2023 года. Затем ей на смену придёт новая тяжёлая европейская ракета Ariane 6. Первый запуск Ariane 6, как ожидается, произойдёт до конца текущего года. И это будет уже другая история.

Вторая миссия модернизированной европейской ракеты-носителя Vega-C в декабре 2022 года закончилась аварией через 150 секунд после старта. Двигатель второй ступени стал терять мощность, и ракета упала, что привело также к потере двух спутников. Сегодня утром специальная комиссия Европейского космического агентства сообщила о результатах расследования инцидента. Если вкратце — комплектующие двигателя второй ступени оказались ненадлежащего качества.

Источник изображения: ESA

Первичное расследование по горячим следам показало, что причиной отказа стало постепенное ухудшение состояния сопла двигателя второй ступени Zefiro 40. Зажигание двигателей первой и второй ступени прошли штатно, как и работа первой ступени в целом. После зажигания второй ступени горловая вставка дюзы двигателя Zefiro 40 второй ступени неожиданно начала разрушаться, что привело к падению давления и снижению тяги.

Дюзовая вставка из углерод-углеродного материала (C-C) закупалась компанией Avio на Украине. Дополнительное расследование показало, что это произошло, скорее всего, из-за дефекта в однородности материала. Также комиссия сделала вывод, что приёмка была ненадлежащего уровня для подтверждения лётной годности изделия. Иных слабых мест в конструкции двигателя Zefiro 40 выявлено не было.

Согласно сделанным выводам компания Avio незамедлительно реализует альтернативное решение для сопла Zefiro 40 с использованием другого материала C-C производства ArianeGroup, который уже используется для сопел Vega Zefiro 23 и Zefiro 9. Такая трансформация потребует новых квалификационных тестов, что отодвинет начало эксплуатации ракеты Vega-C на конец этого года. Отсрочка заставит оператора услуг компанию Arianespace скорректировать график запланированных пусков и вместо ракеты Vega-C использовать оставшуюся ракету Vega для следующей миссии в конце этого лета.

Кроме того, Европейское космическое агентство запланировало ряд мероприятий и действий для возвращения доверия к ракетам Vega-C.

В Европейском космическом агентстве (ЕКА) заявили о необходимости ввести единое лунное время — это облегчит частным подрядчикам создание системы телекоммуникаций на Луне, а также будет способствовать развёртыванию навигационной системы для передвижений по её поверхности.

Источник изображения: esa.int

В ЕКА отметили, что назревает потребность в создании комплекса телекоммуникационных услуг на Луне, необходимых для проведения экспериментов разного масштаба, которая потребуется для связи между участниками лунных проектов, а также для их связи с Землёй. Система получит название Moonlight, и её частью станут стандартизированные лунные часы. ЕКА открыло приём заявок для частных компаний, желающих поучаствовать в программе — она предусматривает запуск трёх или четырёх спутников, которые будут развёрнуты на орбите Луны для обеспечения постоянного телекоммуникационного и навигационного покрытия лунной поверхности и связи с Землёй. Группировка будет оптимизирована для охвата Южного полюса Луны, который выбран в качестве места посадки американской лунной миссии Artemis.

Программе Moonlight потребуется общее лунное эталонное время — без него невозможна работа с точными данными о местоположении пользователей на поверхности Луны. Прежние лунные миссии синхронизировали свои часы с земными, и для этого требовалось корректировать данные, чтобы избегать расхождений. В новых реалиях такое решение представляется непрактичным, поскольку в ближайшие годы на Луну будет отправлено больше людей и исследовательских аппаратов, чем когда-либо. Участникам всех этих программ понадобится связываться друг с другом, проводить встречи или совместные наблюдения, а стандартное время сгладит множество проблем, которые могут возникнуть.

Обсуждение единого лунного времени началось в ходе встречи в Европейском центре космических исследований и технологий ЕКА в Нидерландах в ноябре прошлого года — одновременно в NASA ведётся работа по созданию единой цифровой сети LunaNet. Это будет система согласованных стандартов, протоколов и требований к интерфейсу — она обеспечит сотрудничество будущих лунных миссий аналогично тому, как совместно используются ресурсы GPS и Galileo. Дата запуска спутников Moonlight пока не установлена.