У понеділок Японія запустила місію вартістю 578 мільйонів доларів, розраховану на 5 років. Її мета – висадитися на найбільший супутник Марса, зібрати зразки ґрунту та доставити їх на Землю. Цей сміливий міжнародний проєкт може дати нові відомості щодо формування Сонячної системи.
Автоматична міжпланетна станція MMX (Martian Moons eXploration - "Дослідження марсіанських супутників") стартувала в понеділок о 15:41 за північноамериканським східним часом (у вівторок о 04:41 за японським стандартним часом) з космодрому Танегасіма на півдні.
Космічний апарат було виведено на орбіту за допомогою ракети-носія H3 – флагманської японської ракети. Для місії MMX було використано її посилену модифікацію: з чотирма додатковими твердопаливними прискорювачами, форсованими основними двигунами та збільшеним головним обтічником — все це знадобилося для реалізації найважчої та найамбітнішої міжпланетної місії в історії Японії.
Розгінний блок ракети надав апарату MMX швидкість понад 24 000 миль на годину (близько 38 600 км/год) — цього достатньо, щоб подолати земне тяжіння та вирушити у 10-місячний політ до Марса. Апарат масою майже 4,5 тонни (дві третини якої посідає паливо) відокремився від ракети H3 приблизно через 71 хвилину після старту.
Президент Японського агентства аерокосмічних досліджень (JAXA) Хіросі Ямакава оголосив про запуск успішним. "Почалася довга, п'ятирічна подорож", - зазначив він.
За словами керівника проєкту MMX у JAXA Ясухіро Кавакацу, невдовзі після відокремлення від ракети апарат встановив зв'язок із наземним центром управління, розгорнув сонячні панелі й зараз перебуває у "дуже стабільному стані". "Поки що все йде добре."
"Запущена нами сьогодні місія MMX - найскладніше завдання, мета якого - вперше у світі доставити на Землю зразки ґрунту з супутників Марса", - заявив міністр науки Японії Йосіхіро Секі. "Ми сподіваємося, що результати, отримані в ході цієї місії, зроблять внесок у розвиток космічної науки та технологій дослідження космосу в нашій країні."
Спираючись на накопичений досвід
Місія до супутників Марса продовжує успіх японських проєктів «Хаябуса» (Hayabusa) та «Хаябуса-2» (Hayabusa 2) — перших у світі космічних апаратів, що доставили на Землю незаймані зразки речовини астероїдів. Вчені припускають, що Фобос сам може бути астероїдом, який мільярди років тому захопила гравітація Марса і він залишився на орбіті. Одна з наукових цілей місії MMX — перевірити, чи ця гіпотеза вірна.
За словами Кавакацу, завдяки місіям Хаябуса доставлення зразків з глибокого космосу стала спеціалізацією японської космічної програми. У проєкті MMX також беруть участь NASA та космічні агенції європейських країн.
"Ми маємо підтверджений досвід успішної роботи в цій галузі", — зазначає Кавакацу. "Думаю, наші партнери приєдналися до проєкту, розуміючи: якщо постає завдання доставити зразки з небесного тіла, то участь у місії під керівництвом Японії дає набагато більше шансів на успіх, ніж самостійні спроби США чи Європи організувати подібну експедицію."
Прибувши до Марса в серпні наступного року, апарат MMX проведе в його околицях близько трьох років, здійснивши низку зближень із супутниками планети Фобосом і Деймосом. Фобос - більший з них; він має неправильну форму, що нагадує картоплину, середній діаметр близько 22 кілометрів, а площа його поверхні порівнянна з площею міста Х'юстон.
Досягнувши Марса, MMX скине руховий модуль, який після вироблення всього палива для виходу на орбіту Червоної планети стане лише зайвим вантажем. В результаті основна частина апарату - так званий дослідницький модуль, оснащений чотиристоїчним пристроєм, - зможе наблизитися до Фобоса.
Гравітація Фобоса дуже слабка, а тяжіння Марса, навпаки, дуже велике, щоб апарат MMX міг вийти на стабільну орбіту навколо супутника. Натомість він рухатиметься так званою квазісупутниковою орбітою: залишаючись під впливом гравітації Марса, апарат при цьому зможе маневрувати поблизу Фобоса.
Кульмінацією досліджень Фобоса стане етап, запланований на кінець 2028 - початок 2029: основний апарат MMX випустить невеликий планетохід, який здійснить посадку на поверхню Фобоса. Чотириколісний робот на ім'я «Ідефікс» (Idefix) — спільний внесок французького та німецького космічних агентств. Апарат, розміром із велику взуттєву коробку, повинен буде переміщатися поверхнею Фобоса протягом 100 днів, долаючи складний рельєф супутника в умовах вкрай слабкої гравітації — менше однієї тисячної від земної.
Кульмінацію місії MMX заплановано на 2029 рік: основний космічний апарат здійснить до двох спроб посадки на Фобос. Його посадковий пристрій спроєктований таким чином, щоб поглинати енергію при приземленні - це допоможе уникнути перекидання або випадкового відскоку назад в космічний простір, що цілком можливо через слабке і неоднорідне гравітаційне поле Фобоса.
Апарат залишиться на поверхні супутника на кілька годин, використовуючи два незалежні механізми для збирання зразків ґрунту. Бур, встановлений на кінці роботизованого маніпулятора, витягне зразок циліндричної форми, а пневматичний пробовідбірний пристрій (наданий НАСА), розташований на одній з опор апарату, випустить струмінь азоту під високим тиском, щоб зібрати частинки ґрунту Фобоса в спеціальний контейнер.
Як вони там опинилися?
Вчені розраховують, що апарат MMX доставить з Фобоса не менше 10 грамів речовини. Піднявшись назад у космічний простір, MMX скине посадковий пристрій і у 2030 році ввімкне двигуни, щоб взяти курс на Землю. У 2031 році апарат направить капсулу зі зразками у віддалений район посадки у Південній Австралії.
Вчені доправлять зразки для аналізу в лабораторії Японії. Американські дослідники отримають 15% зібраного на Фобосі матеріалу як компенсацію за внесок NASA в місію MMX - зокрема, за надання одного з пристроїв для відбору проб, а також гамма-нейтронного спектрометра, призначеного для визначення елементного складу супутників Марса.
"Одне з найцікавіших питань, що стосуються Фобоса і Деймоса, — як взагалі ці два невеликі супутники там опинилися", — каже Том Статлер, провідний науковий співробітник NASA з питань малих тіл Сонячної системи. "У певному сенсі вони нагадують астероїди із зовнішньої частини поясу астероїдів; мабуть, це астероїди, захоплені гравітацією Марса. Однак існують інші свідчення, що вказують на те, що ці супутники можуть бути залишками гігантського зіткнення, що сталося на ранньому етапі історії Марса."
"Відправившись до супутників Марса, вивчивши їх поблизу і доставивши зразки на Землю, ми зможемо визначити, що являє собою речовину Фобоса: за своїм складом воно ближче до астероїдів або до уламків, що утворилися в результаті зіткнення за участю Марса?" – пояснює Статлер.
Фобос знаходиться приблизно в 40 разів ближче до Марса, ніж наш Місяць - до Землі. Через таку близькість існує ймовірність, що MMX захопить частинки самого Марса, які могли осісти на Фобосі після його формування чи захоплення планетою. Це дасть свого роду "передчуття" того, що очікує вчених, коли вони нарешті отримають зразки безпосередньо з поверхні Марса – завдання, виконання якого набагато складніше, ніж доставляння ґрунту з Фобоса.
За словами Кавакацу, дослідження Фобоса за допомогою MMX також допоможе фахівцям, які планують майбутні місії, оцінити, чи підходить цей супутник для освоєння людиною — наприклад, як проміжний пункт на шляху між Землею та Марсом.
Завдяки проєкту MMX вчені сподіваються нарешті отримати вірогідні дані про марсіанських супутників – інформацію, яку вони шукали десятиліттями.
"По суті, ці об'єкти найбільше нагадують примітивні астероїди, але поки ми маємо лише дані дистанційного зондування, отримані з великої відстані", — зазначає Патрік Мішель, французький дослідник астероїдів і керівник проєкту зі створення ровера «Ідефікс» (Idefix). "Такі методи не можуть точно визначити властивості об'єктів — на відміну від лабораторного аналізу зразків, доставлених на Землю."
"Головна мета місії – з'ясувати походження супутників Марса", – каже Мішель. "Розуміння їхнього походження дасть нам ключ до розгадки ранніх етапів історії Сонячної системи."
