V-kosmose.com

Как маленькие спутники изучают Солнечную систему

Как маленькие спутники изучают Солнечную систему

Начиная с самой первой успешной посадки на поверхность Марса в 1997 году, марсоходы НАСА росли в объёмах от размера пакета молока до величины огромного автомобиля, постепенно становясь не только больше, но и мощнее. Последний крупный проект, марсоход Curiosity, сел на поверхность кратера Гейа на Марсе в 2012 году, и миссия его продлится, как ожидается, до конца этого десятилетия. Тем не менее, такая его долговечность и автоматическая лаборатория по анализу пород, находящаяся в его распоряжении, обошлась более чем в 2 миллиарда долларов.

Благодаря работе Curiosity удалось обнаружить следы органики и воды на поверхности планеты. И теперь НАСА планирует на 2020 год ещё одну подобную миссию. Но есть ли какие-то другие способы изучения космоса не требующие таких невероятных финансовых затрат?

Когда большие космические корабли, стоимостью по несколько миллионов долларов, дрейфуют в космическом пространстве, они часто несут на своём борту небольших, но полезных пассажиров. Это небольшие аппараты, которые называются КубСаты (CubeSat). Они ещё с 2003 года успешно заселяют и изучают околоземную орбиту. Пока не известно смогут ли они выжить и продолжать работу за пределами нашей планеты. Но, тем не менее, сотрудники НАСА, Европейского Космического Агентства и некоторых других организаций планируют начать проводить тесты в этом направлении в ближайшие несколько лет.

Первые испытания вне нашей орбиты должны будут пройти на Марсе. На прошлой неделе НАСАпрезентовала два маленьких кубсата под названием MarCO, которые в 2016 году должны будут присоединиться к миссии аппарата InSight. Пока InSight будет находиться на поверхности планеты, занимаясь собственными задачами, MarCO будут на невысокой орбите периодически отправлять на Землю отчёты о работе в реальном времени.

Если эти небольшие спутники справятся со своей задачей, то это будет первая возможность иметь управляемый в ручном режиме аппарат на поверхности Марса. Предыдущая попытка с аппаратом Mars Polar Lander потерпела неудачу из-за аварии во время посадки. Отправленные вместе с ним два небольших устройства под названием Deep Space 2 должны были заняться поисками воды на поверхности планеты.

«Мы знаем, что они сели на поверхность планеты, но мы ничего не знаем об их теперешнем состоянии» — говорит в интервью Роберт Стаел, помощник менеджера по внедрению концептов в программе NASA Jet Propulsion Laboratory. Если говорить в двух словах, то его работа состоит в том, чтобы отправлять различные инструменты по всей нашей солнечной системе: Земля, Марс, ледяные спутники Европы и так далее. И уже сегодня действует порядка 15 проектов этой лаборатории, в которых применяются кубсаты.

Стаел также руководит исследовательским проектом под названием MarsDrop в ассоциации с Аэрокосмической Корпорацией — разработка небольшого аппарата, который сможет садиться на поверхность Марса в самых опасных для посадки местах. У больших марсоходов, несомненно, есть масса преимуществ, но они не отправятся слишком близко к вулкану или на самое дно кратера. Мини-аппараты прекрасно могли бы дополнить работу по изучению поверхности планеты.

Пока главным вопросом остаётся устойчивость таких небольших аппаратов к различным условиям. Кубсаты имеют массу преимуществ в плане вычислительных технологий, но их корпусы и внутренние детали не обязательно смогут выдержать большой уровень радиации, несмотря на то, что при производстве использовались уже проверенные на практике материалы, подчёркивает Роберт. Пока аппараты находятся на околоземной орбите, они защищены атмосферой Земли от разрушительного влияния радиации, но как только они попадут наружу, радиационный фон будет увеличиваться в геометрической прогрессии. Поэтому одной из самых важных задач MarCO будет протестировать насколько долго электроника на его борту сможет просуществовать в суровых космических условиях.

При этом Марс — не единственная цель для аппаратов такого типа. В лаборатории Технического Колледжа Вермонта работают над проектом кубсата, который, возможно, станет базой для небольшого лунного модуля. В 2020 году НАСА планирует отправить несколько аппаратов к Европе для изучения её льдов с орбиты и поисков океанов в её недрах. В октябре были отобраны 10 университетов, которым была поручена работа по созданию и предоставлению на конкурс собственных кубсатов. Они должны быть способны выполнять любые задачи. От посадки зондов на поверхность космических тел и планет, до измерения магнитного поля.

В то же время Европейское Космическое Агентство планирует изучить два астероида в рамках собственной миссии AIM. В рамках этого проекта существует шесть посадочных мест, которые могут занять различные кубсаты для отправки к астероидам. Также ожидает запуска проект НаноАппаратного Изучения Межпланетного Пространства в условиях различной окружающей среды (сокращённо INSPIRE), которому предстоит наблюдать за Солнцем за пределами магнитного поля Земли.

За счёт того, что производство этих космических аппаратов гораздо дешевле и их работа в различных условиях ещё не так хорошо изучена и протестирована по сравнению со старшими собратьями, то порой происходят неожиданные казусы. Стаел вспоминает тот период, когда три кубсата были запущены на малую околоземную орбиту. Два из них, разработанные Университетом Мичигана и Университетом Штата Монтана, имели на борту магниты, призванные помочь им выровняться на орбите, используя магнитное поле Земли. Но по какой-то причине магниты оказались немного сильнее, чем это было необходимо и в результате спутники сменили курс на встречный и просто примагнитились друг к другу.

«Можно было, конечно, сказать, что это была первая автоматическая встреча и успешная стыковка кубсатов, но задача была немного иная» — шутит Роберт.

Активное развитие кубсатов началось ещё в начале 90-х, когда НАСА запустила программу «Быстрее, Лучше, Дешевле», в рамках которой любой учёный мог организовать собственную небольшую миссию. Это привлекло внимание небольших команд, которые используя коммерческие образцы микроэлектроники старались минимизировать расходы на запуск аппаратов.

Роберт Стаел утверждает, что важны для изучения космоса как большие, дорогостоящие и длительные проекты, так и маленькие краткосрочные, но выполняющие более конкретные задания. Обе разновидности проектов занимаются важными миссиями, но в совершенно разных плоскостях. Открытым остаётся только вопрос — насколько хорошо будут выполнять кубсаты свои небольшие миссии за пределами земной атмосферы.