Какая планета лучше - Сатурн или Юпитер? Ответ на этот, казалось бы, праздный вопрос в течение нескольких лет искали европейское и американское космические агентства. На прошлой неделе их представители наконец сделали выбор. В ближайшие годы Европа и США направят свои усилия на реализацию миссии к пятой и крупнейшей планете Солнечной системы - Юпитеру. Точнее, не к самому Юпитеру, а к его спутникам.
В последнее время развитие технологий вывело астрономию на совершенно новый уровень. Ученые получают беспрецедентное количество данных об отдаленных звездных системах, а с 1992 года - и о планетах, находящихся за пределами Солнечной системы. При этом о наших ближайших космических соседях (за исключением, может быть, Марса) известно относительно немного.
Новые знания об этих планетах способны существенно ускорить прогресс понимания законов развития галактик и планетных систем. Сравнивая данные о Солнечной системе с данными, полученными из далеких миров, астрономы смогут лучше объяснять новую информацию и выводить общие закономерности.
"Перекос" в изучении космических объектов объясняется просто: обращающиеся вокруг Солнца планеты на самом деле находятся очень далеко от Земли. Астрономы могут наблюдать их в телескопы так же, как более далекие небесные объекты, однако все миссии, предполагающие более тесный контакт, являются крайне дорогостоящими и длительными.
Тем не менее, постепенно такие проекты реализуются. На данный момент "замахиваться" на столь глобальные мероприятия могут только две организации - американское (NASA) и европейское (ESA) космические агентства. Изучение газовых гигантов Солнечной системы и их спутников входило в планы агентств. Сначала независимо, а потом совместно, NASA и ESA разрабатывали проекты миссий по отправке зондов к лунам Юпитера и Сатурна.
Американское космическое агентство исходно рассматривало четыре концепции. В 2008 году NASA оставило двух финалистов: юпитерианский зонд Jupiter Europa Orbiter (JEO) и зонд для полета к Сатурну Saturn Titan Orbiter (STO). ESA объявило конкурс на лучший проект в 2007 году. Победителями стали программы Laplace и Tandem. Первая предусматривала отправку зондов к Юпитеру, которые должны были через какое-то время выйти на орбиту вокруг Европы. Кульминацией миссии должен был стать спуск аппарата на поверхность Европы. Проект Tandem был нацелен на изучение спутников Сатурна Титана и Энцелада.
NASA и ESA взяли проекты-победители за основу для разработки планов двух совместных миссий. Миссия по исследованию лун Сатурна получила название TSSM (Titan Saturn System Mission - миссия по изучению Титана и системы Сатурна). Юпитерианский проект был назван EJSM (Europa Jupiter System Mission - миссия по изучению Европы и системы Юпитера). Что собой представляют эти проекты?
Титанический воздушный шар
Приблизительно так выглядел бы монгольфьер над поверхностью Титана. Изображение с сайта opfm.jpl.nasa.gov
Lenta.ru
Аппарат для исследования лун Сатурна планируется запустить в 2020 (или 2018) году. Чтобы набрать необходимую скорость, аппарат сначала направится к Венере, которая разгонит его своим гравитационным полем. Зонд вернется к Земле, совершит еще два маневра и наконец направится прямо к системе спутников Сатурна.
Аппарат выйдет на орбиту вокруг "властелина колец" и во время первого пролета мимо Титана сбросит на него монгольфьер - аэростат с оболочкой, наполненной горячим воздухом. В течение шести месяцев (а в идеале - двенадцати) монгольфьер будет собирать информацию об атмосфере и поверхности Титана и передавать ее на Землю, используя основной зонд как ретранслятор.
Во время второго пролета мимо Титана, зонд должен сбросить на него посадочную платформу. Она должна опуститься на поверхность метанового озера Kraken Mare. Установленные на посадочной платформе приборы будут собирать данные об озере и проводить наблюдения за атмосферой спутника Сатурна. Срок жизни платформы составит всего шесть (максимум - девять) часов.
Основной зонд проведет на орбите Сатурна два года. За это время он приблизится к Титану 16 раз. На следующей стадии зонд начнет вращение непосредственно вокруг луны газового гиганта.
Всего понемножку
Старт юпитерианской миссии предварительно назначен на 2020 год. По той же схеме, что и в миссии TSSM (через Венеру), к Юпитеру отправятся сразу два аппарата. NASA должно сконструировать зонд JEO (Jupiter Europa Orbiter), который будет изучать спутник под названием Европа. ESA возьмет на себя ответственность за создание зонда JGO (Jupiter Ganymede Orbiter), цель которого - спутник Ганимед.
Ио, Европа, Ганимед и Каллисто являются так называемыми галилеевыми спутниками. Они были открыты Галилео Галилеем в 1610 году. Галилеевы спутники относятся к числу крупнейших спутников Солнечной системы. Их можно наблюдать с Земли в небольшой телескоп или даже мощный бинокль.
Основной задачей JEO станет выяснение вопроса о пригодности Европы для жизни. Кроме того, JEO несколько раз пролетит мимо самого Юпитера и других его спутников - Ио, Ганимеда и Каллисто. Американский зонд должен изучить ледяную корку, покрывающую поверхность Европы, исследовать свойства недавно обнаруженного подледного океана, найти области повышенной геологической активности, изучить рельеф и химический состав поверхности спутника Юпитера.
Миссия зонда должна продлиться три года. Все это время JEO будет находиться в зоне радиационных поясов Юпитера. Чтобы уберечь аппаратуру от губительного воздействия "накопленных" поясами высокоэнергетических частиц, создатели зонда снабдят его защитными экранами из тантала и вольфрама.
Зонд JGO должен оценить шансы Ганимеда - крупнейшего спутника в Солнечной системе - на обитаемость. В "обязанности" аппарата также входит изучение атмосферы и магнитосферы Юпитера и наблюдения других спутников этой планеты.
Рано
Заседавшие в Вашингтоне представители американского и европейского космических агентств выбирали именно из этих двух проектов. Оценив техническую базу и свои возможности, специалисты отдали предпочтение варианту номер два. Ученые согласились, что реализация первого проекта требует слишком большого количества исследовательской и инженерной работы. Юпитерианская миссия уже давно была неофициальным фаворитом. По словам Джонатана Лунина (Jonathan Lunine), планетолога из Университета Аризоны, который поддерживает миссию на Титан, выбор был сделан уже в 2002 году.
Формально агентства не отказались от проекта по изучению Титана. Однако теперь сроки его исполнения стали совсем неопределенными. Приблизить их сможет разве что успешное завершение миссии на Юпитер.
В оправдание астрономов
На самом деле системы обоих газовых гигантов не являются terra incognita. Сатурн с 2005 года изучает миссия Кассини-Гюйгенс, которая также является детищем ESA и NASA. Зонд Galileo исследовал Юпитер с 1995 года по 2003 годы. Еще раньше информацию о газовом гиганте собирали аппараты "Пионер" и "Вояджер". Кое-какие данные были получены и о лунах Юпитера и Сатурна.
Так, астрономы более чем уверены, что под коркой льда на Европе существует жидкий океан. Некоторые расчеты показывают, что из-за гравитационного воздействия Юпитера толщина ледяного покрова может оказаться заметно меньше, чем принято думать. Более тонкий лед значительно увеличивает шансы на выживание гипотетических живых организмов Европы.
Насчет водного океана на Титане ученые не так уверены, хотя косвенные доказательства его существования у них есть. Зато астрономы почти не сомневаются, что на поверхности Титана есть несколько жидких углеводородных озер, состоящих из метана и этана.
Другой спутник Сатурна, Энцелад, уже успел удивить ученых ледяными гейзерами, которые питают одно из колец планеты-"хозяина". Кроме того, гейзеры дают астрономам дополнительные основания считать, что внутри Энцелада существует жидкая вода.
Хочется верить, что новые аппараты, сконструированные с учетом всех недочетов и ошибок предыдущих миссий (например, у зонда Galileo не раскрылась основная антенна, что существенно снизило его способность передавать информацию), смогут собрать как минимум столько же информации. Надо только немного подождать.