Япония запустила первую миссию по доставке образцов с марсианской луны Фобос

В понедельник (19 октября) Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) запустило первую в своём роде миссию по доставке образцов с Марса. Это историческое начинание, по словам экспертов, знаменует очередной крупный шаг к общей цели человечества — пониманию, а возможно, и eventual колонизации одного из ближайших планетарных соседей.

Зонд Martian Moons Exploration (MMX) является международным проектом, созданным при участии NASA, Европейского космического агентства (ESA) и других организаций. В течение следующих нескольких лет он будет внимательно изучать двойные луны Красной планеты — Фобос и Деймос. Аппарат сделает крупные снимки пары, прежде чем попытаться совершить посадку на более крупный спутник Фобос, чтобы собрать каменистый материал, который, как надеются учёные, будет доставлен на Землю примерно через пять лет.

Если миссия увенчается успехом, возвращённые образцы окончательно разрешат десятилетиями не дающий покоя вопрос о происхождении обеих лун. Полученные данные также помогут составить картину древней истории Марса и дадут ключи к пониманию того, какой была ранняя Солнечная система.

«Эта миссия знаменует преобразующий скачок в наших возможностях исследовать марсианскую систему», — рассказала Live Science Соня Форназьер, астроном Парижской обсерватории, подробно изучавшая Фобос и Деймос и являющаяся научным руководителем проекта инфракрасного спектрометра MMX (MIRS). По её словам, среди миссий, отправленных к Красной планете на сегодняшний день, эта «занимает очень высокое место».

Что будет делать MMX?

JAXA запустила зонд MMX на борту ракеты H3, которая стартовала с Космического центра Танегасима в префектуре Кагосима в 15:41 по восточному времени в понедельник (4:41 утра вторника по местному времени), сообщил портал Space.com, партнёр Live Science. (Изначально миссию планировалось запустить в 2024 году, но её отложили из-за первоначальных опасений по поводу ракеты H3.)

Космический аппарат размером с кемпер успешно отделился от головного обтекателя ракеты чуть более чем через час, а в среду (21 октября) JAXA объявила, что миссия прошла «начальную критическую фазу операций», то есть зонд теперь вышел на свой примерно 225-миллионно-километровый путь к Марсу, который займёт около 10 месяцев.

«MMX сделал сегодня свой первый шаг», — заявил Наоки Мураками, генеральный менеджер космического подразделения Mitsubishi Electric, которое руководило проектированием зонда MMX, на пресс-конференции после запуска рано утром во вторник (20 октября), по сообщению The Japan Times. «Это знаменует начало долгого пятилетнего путешествия».

Когда зонд прибудет к Красной планете в августе 2027 года, он выйдет на «квазиспутниковую орбиту» вокруг Фобоса. Иными словами, MMX будет обращаться вокруг Марса вместе с луной, но не будет гравитационно связан с ней, подобно примерно полудюжине «квазилун», которые в настоящее время сопровождают Землю вокруг Солнца.

«Эта миссия знаменует преобразующий скачок в наших возможностях исследовать марсианскую систему», — Соня Форназьер, Парижская обсерватория.

Собрав данные с расстояния в течение нескольких месяцев, MMX спикирует и попытается совершить посадку на поверхность Фобоса — не один раз, а дважды.

Во время первой посадки MMX зависнет чуть выше луны и высадит на её поверхность мини-ровер под названием Idefix. Странствующий робот, построенный французским и немецким космическими агентствами, должен будет справляться с чрезвычайно слабой гравитацией, катясь по поверхности Фобоса: на Земле ровер весит около 25 килограммов, а на Фобосе будет весить лишь около 15 граммов, согласно ESA.

После того как Idefix завершит первичную оценку поверхности луны, весь зонд MMX опустится на Фобос на четырёхногом посадочном модуле аппарата. Учёные миссии надеются, что это пройдёт гораздо глаже, чем попытки посадки японских лунных аппаратов «Moon Sniper» и Resilience, которые разбились о Луну Земли в 2024 и 2025 годах соответственно.

Две из опор посадочного модуля MMX содержат встроенные устройства для отбора проб: одно будет бурить Фобос, а другое — собирать поверхностный материал. Второе устройство, получившее название Pneumatic Sampler (или P-Sampler), было построено частной компанией Honeybee Robotics, принадлежащей Blue Origin, по заказу NASA и соберёт материал «за считанные секунды», заявил Крис Зацны, вице-президент группы исследовательских технологий Honeybee Robotics, на пресс-конференции NASA 15 октября. «Моргнуть не успеете, как всё будет сделано».

Всего JAXA намерена собрать около 10 граммов материала с Фобоса. Это примерно вдвое больше материала, чем агентству удалось заполучить в ходе своей последней миссии по доставке образцов Hayabusa2, которая в 2019 году собрала образцы с астероида-«волчка» Рюгу, обнаружив материалы, богатые неожиданными органическими соединениями.

После получения образцов, в период между концом 2028 и началом 2029 года, зонд совершит серию близких пролётов мимо меньшей луны Марса Деймоса, прежде чем в конце 2030 года начать долгий обратный путь на Землю — первый возвратный полёт, когда-либо предпринятый аппаратом, отправленным к Марсу.

Когда зонд вернётся на Землю в 2031 году, он выпустит свои образцы в контейнере шириной 60 сантиметров, который упадёт на поверхность нашей планеты, скорее всего, где-то в Австралии, согласно ESA.

Что мы сможем узнать о Фобосе и Деймосе?

Двойные спутники Марса, впервые замеченные американским астрономом Асафом Холлом в 1877 году, совсем не похожи на постоянную спутницу Земли. Во-первых, они гораздо меньше: Фобос около 22 км в поперечнике, а Деймос — всего 12 км в ширину. Эта пара также имеет неправильную форму и находится в 12–64 раза ближе к Марсу, чем Луна к Земле. (Фобос, означающий «страх», и Деймос, означающий «ужас», названы в честь сыновей греческого бога войны Ареса, аналога римского бога войны Марса.)

Фобос доминирует кратер Стикни шириной 10 км, оставленный древним ударом астероида. Более крупная луна также медленно падает к Марсу и, возможно, в конечном итоге разорвётся на части, прежде чем достигнет поверхности Красной планеты.

Другие марсианские аппараты, такие как орбитальный зонд Emirates Mars Mission, пролетали близко к лунам, а марсоходы NASA часто поднимали взгляд, чтобы увидеть, как спутники затмевают Солнце в марсианском небе (иногда оба одновременно). И всё же многие тайны этой пары остаются нераскрытыми.

«Марс находится прямо у нас на космическом заднем дворе, и всё же мы не исследовали луны планеты», — рассказала Live Science в электронном письме Нэнси Шабо, эксперт по космическим исследованиям Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса в Мэриленде и заместитель главного исследователя прибора NASA MEGANE на борту MMX. «MMX это сделает!»

Самая большая загадка, окружающая Фобос и Деймос, — их происхождение. Некоторые исследователи подозревают, что спутники — это астероиды или даже кометы, захваченные гравитацией Марса, в то время как другие считают, что луны возникли из обломков древнего удара по поверхности планеты, подобно тому, как образовалась Луна Земли.

Ни одна из теорий не является окончательной, а значит, происхождение лун «остаётся загадочным», рассказал Live Science Кристофер Эдвардс, планетолог из Университета Северной Аризоны и один из участвующих учёных NASA в проекте MMX.

Например, объяснить, как Марс захватил луны, «довольно трудно с точки зрения орбитальной механики», но если они действительно образовались из диска обломков древнего удара, они должны были слиться в более чётко очерченные сферы, сказал Эдвардс.

«MMX решит этот спор благодаря наблюдениям аппарата и детальному анализу образцов Фобоса на Земле», — сказала Форназьер. Данные, которые зонд соберёт во время пролётов Деймоса, также позволят исследователям составить «полную характеристику этого тела», добавила она.

Форназьер «особенно воодушевлена» возможностью того, что луны являются захваченными астероидами, поскольку это означало бы, что они, вероятно, содержат «органические и гидратированные материалы», что имело бы большое «астробиологическое значение» и пролило бы свет на то, какой была ранняя Солнечная система.

Что мы сможем узнать о самом Марсе?

Независимо от того, как образовались двойные луны, исследователи также смогут многое узнать о Марсе и о том, как формируются и эволюционируют планеты.

«Фобос и Деймос интересны, но не только сами по себе», — заявил на пресс-конференции 15 октября Том Статлер, исполнительный директор программы MMX и учёный Отдела планетарных наук NASA. «Их присутствие — ключевой элемент более масштабной истории марсианской системы. Раскрыв происхождение лун, мы получим новые представления об истории как Марса, так и Земли».

Если луны действительно образовались в результате удара, образцы, собранные MMX, могут также содержать настоящие фрагменты Марса для изучения исследователями.

«Если эти объекты на самом деле являются фрагментами марсианской поверхности, которые слились в луны, мы соберём наиболее хорошо сохранившиеся образцы марсианской поверхности», — сказал Эдвардс. Другие фрагменты Марса уже достигали Земли в виде метеоритов. Однако вход в атмосферу Земли может их преобразовать.

Если Фобос — это кусок Марса, это стало бы настоящим благом для NASA, которое в этом году отменило свою программу Mars Sample Return — миссию, которая должна была вернуть образцы, собранные ровером Perseverance. Исследователи агентства получат до 15% образцов MMX для анализа.

В течение своего трёхлетнего пребывания в системе Красной планеты японский зонд также соберёт множество данных о Марсе, которые могут способствовать широкому спектру будущих открытий. «MMX проведёт углублённые исследования марсианской атмосферы, с особым акцентом на механизмы переноса пыли и воды и процессы ускользания, формирующие атмосферную динамику Марса», — сказала Форназьер.

Эти атмосферные данные могли бы временно заполнить пробел, оставленный недавней гибелью культового космического аппарата NASA MAVEN, который перестал передавать данные на Землю в конце прошлого года.

Анализ кратеров на марсианских лунах также может дать ключи к другим событиям в истории Марса. Например, некоторые исследователи считают, что у Красной планеты когда-то могли быть кольца, как у Сатурна, или более крупная луна.

Другие эксперты надеются, что результаты MMX помогут заложить основу для будущих миссий по исследованию — и, возможно, колонизации — Марса. «Образцы с MMX принесут науку, меняющую парадигму, о марсианской системе для грядущих поколений, особенно по мере того, как NASA готовится отправить первых людей на Марс», — заявила в недавнем заявлении Ники Фокс, заместитель администратора Научного управления NASA.

Следующая миссия по доставке образцов с Марса будет китайской миссией Tianwen-3, запуск которой запланирован на 2028 год и которая нацелена на посадку и сбор образцов непосредственно с поверхности Красной планеты.

Источники: Live Science, Space.com, JAXA, NASA, ESA, The Japan Times.