В рамках японской марсианской программы планируется детальное изучение спутников планеты Фобоса и Деймоса, а также запуск франко-германского ровера и попытка возврата собранных образцов грунта с Фобоса.
Ирина Петрова
Японский космический аппарат MMX приближается к Марсу и его спутнику Фобосу, иллюстрация. Источник: Mitsubishi Electric
Напомним, имена планет Фобос и Деймос переводятся с древнегреческого как «страх» и «ужас», в соответствии с мифологией, эти божества – сыновья Венеры и Марса.
Ученые хотят понять, сформировался ли Фобос из обломков после столкновения с Марсом или же он является захваченным астероидом. Образцы помогут выбрать между этими конкурирующими гипотезами.
По сообщению InterestingEngineering, Япония направила к Красной планете космический аппарат, чья задача — пролить свет на давнюю загадку двух марсианских лун. Зонд Mars Moons eXploration (MMX) был запущен 20 октября по японскому времени с космодрома Танэгасима с помощью ракеты-носителя H3.
Проект с бюджетом 578 миллионов долларов реализуется под руководством Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA). Его ключевая задача — доставить на Землю в 2031 году образцы, взятые на Фобосе. До сих пор ни один аппарат не садился на марсианские спутники и не возвращался оттуда с образцами.
Позже JAXA подтвердило, что MMX успешно отделился от верхней ступени ракеты H3 F10. После этого аппарат вышел на межпланетную траекторию в сторону Марса и Фобоса — это стало важным этапом миссии.
О самой миссии
Полет займет несколько месяцев: MMX достигнет Марса в 2027 году. Затем аппарат проведет около трех лет, изучая марсианские спутники, и только после этого отправится обратно к Земле.
Ракету H3 агентство JAXA создало вместе с Mitsubishi Heavy Industries. Ее высота — 207 футов, на первой ступени установлены два двигателя LE-9, работающих на жидком водороде и жидком кислороде и создающих суммарную тягу порядка 331 000 фунтов.
Дополнительную мощность при старте обеспечивают четыре твердотопливных ускорителя. По мере подъема ракета сбрасывает их, а затем освобождается от головных обтекателей полезной нагрузки. После отделения первой ступени верхняя ступень выполняет маневры, которые выводят MMX на курс к Марсу.
Миссия опирается на накопленный Японией опыт возвращения образцов с астероидов: предыдущие программы доказали, что страна способна добывать грунт на малых небесных телах. Однако Фобос — задача иного уровня, поскольку он обращается вокруг Марса, а его гравитация крайне слаба.
Значение миссии выходит за рамки изучения самих спутников. Фобос и Деймос долгое время оставались наименее исследованными телами Солнечной системы: мимо них пролетали аппараты, направлявшиеся к Марсу, но ни одна миссия не ставила их главной целью.
Данные, собранные с орбиты, указывали на пористую структуру Фобоса и низкую плотность, которая заметно уступает плотности обычных скальных пород. Это подпитывало гипотезу о том, что спутник может быть рыхлым конгломератом обломков, а не монолитным телом. Прямой анализ грунта способен дать ответ, который невозможно получить дистанционными методами.
Планы по посадке на Фобос
Фобос имеет диаметр около 22 километров и неправильную форму, напоминающую картофелину. Особенности его поверхности могут усложнить посадку, без которой нельзя собрать образцы.
Инженерная сторона миссии также имеет самостоятельную ценность. Посадка на тело с крайне слабой гравитацией требует решений, которые прежде не применялись в реальных условиях. Притяжение на Фобосе настолько мало, что аппарат рискует оттолкнуться от поверхности при малейшем избыточном усилии, а любое касание может поднять облако пыли и ухудшить сцепление. Поэтому специалисты JAXA отрабатывали операции на макетах и в условиях, имитирующих поведение грунта.
Опыт, полученный при работе с астероидами Итокава и Рюгу, здесь дополняется новыми задачами: необходимостью оставаться на поверхности, а не кратковременно касаться ее.
MMX доставит на спутник IDEFIX — франко-германский ровер, задачей которого станет изучение рельефа. Этот четырехколесный аппарат способен совершать прыжки по поверхности, а затем останавливаться. Его конструкция позволяет ему вставать после опрокидывания, хотя на мягком грунте или в каменистых местах он может застрять.
Отдельного внимания заслуживает взаимодействие с франко-германским ровером. IDEFIX, созданный при участии Национального центра космических исследований Франции и Германского центра авиации и космонавтики, должен стать первым аппаратом, который будет перемещаться по поверхности марсианского спутника.
Его прыжковый способ передвижения выбран не случайно: при слабой гравитации колесный ход теряет эффективность, и короткие перелеты позволяют преодолевать неровности рельефа. Данные, переданные ровером, помогут не только выбрать место посадки, но и лучше понять механические свойства поверхности, что важно для планирования операций по забору грунта.
IDEFIX будет исследовать Фобос примерно 100 дней. Собранные данные помогут операторам миссии выбрать подходящие площадки для посадки основного аппарата.
Японский посадочный модуль предпримет две попытки сесть на Фобос в конце 2028 или в 2029 году. Специальный механизм позволит собрать образцы, которые затем поместят в возвращаемую капсулу. Каждая операция на поверхности потребует точной координации, поскольку гравитация на Фобосе почти не удерживает аппарат.
Обратный путь
Особый интерес представляет вопрос о происхождении спутников в контексте эволюции Марса. Если Фобос действительно состоит из вещества, выброшенного с поверхности Красной планеты при древнем столкновении, то его породы могут содержать следы ранней марсианской коры и, возможно, условий, существовавших на планете миллиарды лет назад.
В этом случае образцы с Фобоса окажутся косвенным источником информации о периодах, от которых на самом Марсе почти не осталось доступных свидетельств. Если же подтвердится версия захвата, ученые получат материал, сохранивший состав протопланетного облака, из которого формировалась Солнечная система.
MMX также изучит Деймос — меньший из двух марсианских спутников. Его диаметр составляет около 13 километров; в последние месяцы миссии аппарат несколько раз пролетит рядом с ним на близком расстоянии.
Сроки миссии выстроены с расчетом на поэтапное накопление информации. После прибытия к Марсу в 2027 году аппарат проведет несколько лет на орбите, уточняя картографию спутников и параметры их вращения. Только затем последует посадка, сбор образцов и длительный обратный путь.
Возвращаемая капсула должна совершить посадку на полигоне в Австралии, после чего материалы попадут в лаборатории, где их будут изучать параллельно несколько научных групп. Такая организация работы позволяет рассчитывать на результат, который затронет не только планетологию, но и общие представления о формировании спутников у планет земной группы.
По расчетам исследователей, покинуть марсианскую систему зонд планирует в ноябре 2030 года. Возвращаемая капсула с образцами, собранными на Фобосе, должна прибыть в Австралию в 2031 году.
Лабораторные исследования позволят больше узнать о составе спутников и их месте в истории Солнечной системы. Полученные данные могут также помочь специалистам разобраться в том, как формировались другие спутники планет.
Для Японии проект стал проверкой технологий, необходимых для дальнейших межпланетных задач. Успешное возвращение образцов с Фобоса укрепит позиции страны в исследованиях малых тел и создаст основу для новых программ, включая потенциальные пилотируемые экспедиции и изучение Марса с поверхности.
Если все этапы пройдут по плану, миссия MMX войдет в историю как первая, кто доставил на Землю вещество марсианской луны, и откроет новую главу в изучении окрестностей Красной планеты.
