Изучение объектов Солнечной системы космическими аппаратами: астероиды
Оригинал взят у kiri2ll в Изучение объектов Солнечной системы космическими аппаратами: астероиды
Рассказав про изучение космическими аппаратами Меркурия, Венеры, Луны и Марса ( часть 1 и часть 2), необходимо также упомянуть и про весьма многочисленную категорию объектов Солнечной системы. Речь разумеется идет об астероидах (про кометы я писал отдельно).
Большинство из них сосредоточено в промежутке между орбитами Марса и Юпитера, известном как пояс астероидов. К сегодняшнему обнаружено более 600 000 астероидов, но на самом деле счет их идет на миллионы. Правда в основной своей массе они невелики - существует всего две сотни астероидов диаметров больше 100 километров.
Динамика открытия новых астероидов в период с 1980 по 2012 год.
Но пояс астероидов это не единственное место, где можно встретить подобные объекты. Существует множество "семейств", разбросанных по разным частям Солнечной системы. Например Кентавры, чьи орбиты лежат между Юпитером и Нептуном, или т.н. троянские астероиды, находящиеся в окрестностях точек Лагранжа L4 и L5 различных планет. У Юпитера например открыто порядка 5000 троянских астероидов.
Розовый цвет - троянские астероиды Юпитера, оранжевый - Кентавры, зеленый - объекты пояса Койпера
Первым космическим аппаратом пересекшим основной пояс астероидов был "Пионер-10". Но поскольку тогда о его свойствах и плотности в нем объектов было недостаточно данных, инженеры предпочли перестраховаться и разработали траекторию, державшую аппарат на максимально возможном удалении от всех известных на тот момент астероидов. По такому же принципу пояс астероидов пролетали "Пионер-11", "Вояджер-1" и "Вояджер-2".
По мере накопления знаний, стало понятно что пояс астероидов не представляет большой опасности для космической техники. Да, там миллионы небесных тел, что кажется большой цифрой - но лишь пока не оценишь объем пространства, приходящегося на каждый такой объект. К сожалению, или скорее к счастью, но картинки в стиле “Империя наносит ответный удар” где можно увидеть в одном кадре тысячи астероидов, в зрелищной манере сталкивающихся между собой не слишком похоже на реальность.
Так что через некоторое время парадигма изменилась - если ранее космические аппараты сторонились астероидов, то теперь наоборот, малые планеты стали считаться дополнительными целями для изучения. Траектории аппаратов стали разрабатываться таким образом, чтобы по возможности можно было пролететь вблизи какого-то астероида.
Пролетные миссии
Первым космическим аппаратом, пролетевшим вблизи астероида, стал “Галилео”: на пути к Юпитеру он посетил 18-километровую Гаспру (1991 год) и 54-километровую Иду (1993 год).
Гаспра
У последней обнаружился 1.5 километровый спутник, получивший название Дактиль
Ида
В 1999 году "Deep space 1" пролетел вблизи двухкилометрового астероида Брайль.
Аппарат должен был сфотографировать Брайль практически в упор, но из-за программного сбоя камера включилась когда он уже удалился от него на расстояние в 14 000 километров.
На пути к комете Вильда, аппарат "Стардаст" сфотографировал шестикилометровый астероид Аннафранк, названный так в честь Анны Франк.
Снимок сделан с расстояния в 3000 километров
Зонд “Розетта”, который сейчас находится на подходе к комете Чурюмова-Герасименко, в 2008 году пролетел на расстоянии 800 километров от 6.5 километрового астероида Штейнс.
В 2009 он прошел на расстоянии 3000 километров от 121 километровой Лютеции.
Отметились в изучении астероидов и китайские товарищи. Незадолго до конца света 2012 года их зонд "Чанъэ-2" пролетел рядом с астероидом Таутатис.
Прямые миссии по изучению астероидов
Впрочем, все это были пролетные миссии, в каждой из которых изучение астероидов было лишь бонусом к основной задаче. Что касается непосредственных миссий по изучению астероидов, то к настоящему моменту их насчитывается ровно три.
Первой была стартовавшая в 1996 год “NEAR Shoemacker”. В 1997 году данный аппарат пролетел вблизи астероида Матильда.
Тремя годами спустя он достиг своей основной цели - 34 километрового астероида Эрос.
“NEAR Shoemacker” изучал его с орбиты целый год. Когда топливо подошло к концу, NASA решило поэкспериментировать с ним и попытаться посадить его на астероид, хотя и без особых надежд на успех, так как аппарат не был предназначен для таких задач.
К удивлению инженеров, им удалось осуществить задуманное. “NEAR Shoemacker” без каких-либо повреждений совершил посадку на Эрос, после чего еще две недели передавал сигналы с поверхности астероида.
Следующей миссией была весьма амбициозная японская "Хаябуса", стартовавшая в 2003 году. Ее целью был астероид Итокава: аппарат должен был достигнуть его в середине 2005 года, несколько раз сесть, а затем взлететь с его поверхности, высадив при этом микроробота "Минерву". И самое главное - взять при этом образцы астероида и в 2007 году доставить их на Землю.
Итокава
С самого начала все пошло не так: вспышка на Солнце повредила солнечные батареи аппарата. Ионный двигатель начал барахлить. Во время первой посадки "Минерва" был утерян. Во время второй связь с аппаратам полностью прервалась. Когда ее удалось восстановить, никто в центре управления не мог сказать удалось ли аппарату вообще взять пробу грунта.
Из-за очередного сбоя в работе двигателей стало казаться, что аппарат уже никогда не сможет вернуться на Землю. Тем не менее, пускай и с огромными усилиями, и на три года позже срока, но спускаемая капсула "Хаябусы" все же вернулась домой. Основная интрига заключалась в том, удалось ли аппарату взять хоть какие-то образцы или же семилетняя миссия прошла впустую. К счастью для ученых, Хаябуса все же доставил на Землю несколько частиц Итокавы. Меньше чем планировалось, но все же этого хватило для кое-каких анализов.
И наконец, миссия “Dawn”. Этот аппарат тоже был оснащен ионным двигателем, который к счастью сработал не в пример лучше японского. Благодаря ионнику, Dawn смог добиться того, что еще не удавалось ранее ни одному другому аналогичному космическому аппарату - выйти на орбиту небесного тела, изучить его, а затем покинуть ее и направиться к другой цели.
А цели у него были весьма амбициозные: два самых массивных объекта пояса астероидов - 530-километровая Веста и почти 1000-километровая Церера. Правда, после реклассификации, Церера теперь официально считается не астероидом, а как и Плутон карликовой планетой - но не думаю что перемена названия что-то меняет в практическом плане. "Dawn" был запущен в 2007 году и достиг Весты в 2011, произучав ее целый год.
Считается, что Веста и Церера могут являться последними уцелевшими протопланетами. На стадии формирования Солнечной системы таких образований было несколько сотен по всей Солнечной системе -они постепенно сталкивались между собой, образуя более крупные тела. Веста, может быть одним из реликтов той ранней эпохи.
Затем "Dawn" направился к Церере, которой он достигнет в следующем году. Так что, впору называть 2015 годом карликовых планет: мы впервые увидим как выглядит Церера и Плутон, и еще неизвестно, какое из этих тел преподнесет больше сюрпризов.
Будущие миссии
Что касается будущих миссий, то в настоящее время NASA планирует миссию "OSIRIS-REx", которая должна стартовать в 2016 году, в 2020 году встретиться с астероидом Бенну, взять пробу его грунта и доставить ее на Землю к 2023 году. В ближайшей перспективе планы есть и у японского космического агентства, которое планирует миссию "Хаябуса-2", которая в теории должна учесть многочисленные ошибки предшественника.
Ну и наконец, уже несколько лет ведутся разговоры про пилотируемую миссию на астероид. В частности, план NASA заключается в захвате небольшого, диаметром не более 10 метров астероида (или в качестве альтернативного варианта - фрагмента крупного астероида) и доставке его на лунную орбиту, где он будет изучен астронавтами космического корабля "Орион".
Разумеется, успех такого начинания зависит от ряда факторов. Во-первых, нужно найти подходящий объект. Во-вторых, создать и отработать технологию захвата и транспортировки астероида. В-третьих, корабль "Орион", чей первый тестовый полет намечен на конец этого года, должен продемонстрировать свою надежность. В настоящий момент ведутся поиски подходящих для такой миссии околоземных астероидов.
Один из возможных претендентов для изучения - шестиметровый астероид 2011 MD
Если данные условия будут выполнены, то подобная пилотируемая миссия может ориентировочно состояться после 2021 года. Время покажет, насколько реализуемыми окажутся все эти амбициозные планы.
Рассказав про изучение космическими аппаратами Меркурия, Венеры, Луны и Марса ( часть 1 и часть 2), необходимо также упомянуть и про весьма многочисленную категорию объектов Солнечной системы. Речь разумеется идет об астероидах (про кометы я писал отдельно).
Большинство из них сосредоточено в промежутке между орбитами Марса и Юпитера, известном как пояс астероидов. К сегодняшнему обнаружено более 600 000 астероидов, но на самом деле счет их идет на миллионы. Правда в основной своей массе они невелики - существует всего две сотни астероидов диаметров больше 100 километров.
Динамика открытия новых астероидов в период с 1980 по 2012 год.
Но пояс астероидов это не единственное место, где можно встретить подобные объекты. Существует множество "семейств", разбросанных по разным частям Солнечной системы. Например Кентавры, чьи орбиты лежат между Юпитером и Нептуном, или т.н. троянские астероиды, находящиеся в окрестностях точек Лагранжа L4 и L5 различных планет. У Юпитера например открыто порядка 5000 троянских астероидов.
Розовый цвет - троянские астероиды Юпитера, оранжевый - Кентавры, зеленый - объекты пояса Койпера
Первым космическим аппаратом пересекшим основной пояс астероидов был "Пионер-10". Но поскольку тогда о его свойствах и плотности в нем объектов было недостаточно данных, инженеры предпочли перестраховаться и разработали траекторию, державшую аппарат на максимально возможном удалении от всех известных на тот момент астероидов. По такому же принципу пояс астероидов пролетали "Пионер-11", "Вояджер-1" и "Вояджер-2".
По мере накопления знаний, стало понятно что пояс астероидов не представляет большой опасности для космической техники. Да, там миллионы небесных тел, что кажется большой цифрой - но лишь пока не оценишь объем пространства, приходящегося на каждый такой объект. К сожалению, или скорее к счастью, но картинки в стиле “Империя наносит ответный удар” где можно увидеть в одном кадре тысячи астероидов, в зрелищной манере сталкивающихся между собой не слишком похоже на реальность.
Так что через некоторое время парадигма изменилась - если ранее космические аппараты сторонились астероидов, то теперь наоборот, малые планеты стали считаться дополнительными целями для изучения. Траектории аппаратов стали разрабатываться таким образом, чтобы по возможности можно было пролететь вблизи какого-то астероида.
Пролетные миссии
Первым космическим аппаратом, пролетевшим вблизи астероида, стал “Галилео”: на пути к Юпитеру он посетил 18-километровую Гаспру (1991 год) и 54-километровую Иду (1993 год).
Гаспра
У последней обнаружился 1.5 километровый спутник, получивший название Дактиль
Ида
В 1999 году "Deep space 1" пролетел вблизи двухкилометрового астероида Брайль.
Аппарат должен был сфотографировать Брайль практически в упор, но из-за программного сбоя камера включилась когда он уже удалился от него на расстояние в 14 000 километров.
На пути к комете Вильда, аппарат "Стардаст" сфотографировал шестикилометровый астероид Аннафранк, названный так в честь Анны Франк.
Снимок сделан с расстояния в 3000 километров
Зонд “Розетта”, который сейчас находится на подходе к комете Чурюмова-Герасименко, в 2008 году пролетел на расстоянии 800 километров от 6.5 километрового астероида Штейнс.
В 2009 он прошел на расстоянии 3000 километров от 121 километровой Лютеции.
Отметились в изучении астероидов и китайские товарищи. Незадолго до конца света 2012 года их зонд "Чанъэ-2" пролетел рядом с астероидом Таутатис.
Прямые миссии по изучению астероидов
Впрочем, все это были пролетные миссии, в каждой из которых изучение астероидов было лишь бонусом к основной задаче. Что касается непосредственных миссий по изучению астероидов, то к настоящему моменту их насчитывается ровно три.
Первой была стартовавшая в 1996 год “NEAR Shoemacker”. В 1997 году данный аппарат пролетел вблизи астероида Матильда.
Тремя годами спустя он достиг своей основной цели - 34 километрового астероида Эрос.
“NEAR Shoemacker” изучал его с орбиты целый год. Когда топливо подошло к концу, NASA решило поэкспериментировать с ним и попытаться посадить его на астероид, хотя и без особых надежд на успех, так как аппарат не был предназначен для таких задач.
К удивлению инженеров, им удалось осуществить задуманное. “NEAR Shoemacker” без каких-либо повреждений совершил посадку на Эрос, после чего еще две недели передавал сигналы с поверхности астероида.
Следующей миссией была весьма амбициозная японская "Хаябуса", стартовавшая в 2003 году. Ее целью был астероид Итокава: аппарат должен был достигнуть его в середине 2005 года, несколько раз сесть, а затем взлететь с его поверхности, высадив при этом микроробота "Минерву". И самое главное - взять при этом образцы астероида и в 2007 году доставить их на Землю.
Итокава
С самого начала все пошло не так: вспышка на Солнце повредила солнечные батареи аппарата. Ионный двигатель начал барахлить. Во время первой посадки "Минерва" был утерян. Во время второй связь с аппаратам полностью прервалась. Когда ее удалось восстановить, никто в центре управления не мог сказать удалось ли аппарату вообще взять пробу грунта.
Из-за очередного сбоя в работе двигателей стало казаться, что аппарат уже никогда не сможет вернуться на Землю. Тем не менее, пускай и с огромными усилиями, и на три года позже срока, но спускаемая капсула "Хаябусы" все же вернулась домой. Основная интрига заключалась в том, удалось ли аппарату взять хоть какие-то образцы или же семилетняя миссия прошла впустую. К счастью для ученых, Хаябуса все же доставил на Землю несколько частиц Итокавы. Меньше чем планировалось, но все же этого хватило для кое-каких анализов.
И наконец, миссия “Dawn”. Этот аппарат тоже был оснащен ионным двигателем, который к счастью сработал не в пример лучше японского. Благодаря ионнику, Dawn смог добиться того, что еще не удавалось ранее ни одному другому аналогичному космическому аппарату - выйти на орбиту небесного тела, изучить его, а затем покинуть ее и направиться к другой цели.
А цели у него были весьма амбициозные: два самых массивных объекта пояса астероидов - 530-километровая Веста и почти 1000-километровая Церера. Правда, после реклассификации, Церера теперь официально считается не астероидом, а как и Плутон карликовой планетой - но не думаю что перемена названия что-то меняет в практическом плане. "Dawn" был запущен в 2007 году и достиг Весты в 2011, произучав ее целый год.
Считается, что Веста и Церера могут являться последними уцелевшими протопланетами. На стадии формирования Солнечной системы таких образований было несколько сотен по всей Солнечной системе -они постепенно сталкивались между собой, образуя более крупные тела. Веста, может быть одним из реликтов той ранней эпохи.
Затем "Dawn" направился к Церере, которой он достигнет в следующем году. Так что, впору называть 2015 годом карликовых планет: мы впервые увидим как выглядит Церера и Плутон, и еще неизвестно, какое из этих тел преподнесет больше сюрпризов.
Будущие миссии
Что касается будущих миссий, то в настоящее время NASA планирует миссию "OSIRIS-REx", которая должна стартовать в 2016 году, в 2020 году встретиться с астероидом Бенну, взять пробу его грунта и доставить ее на Землю к 2023 году. В ближайшей перспективе планы есть и у японского космического агентства, которое планирует миссию "Хаябуса-2", которая в теории должна учесть многочисленные ошибки предшественника.
Ну и наконец, уже несколько лет ведутся разговоры про пилотируемую миссию на астероид. В частности, план NASA заключается в захвате небольшого, диаметром не более 10 метров астероида (или в качестве альтернативного варианта - фрагмента крупного астероида) и доставке его на лунную орбиту, где он будет изучен астронавтами космического корабля "Орион".
Разумеется, успех такого начинания зависит от ряда факторов. Во-первых, нужно найти подходящий объект. Во-вторых, создать и отработать технологию захвата и транспортировки астероида. В-третьих, корабль "Орион", чей первый тестовый полет намечен на конец этого года, должен продемонстрировать свою надежность. В настоящий момент ведутся поиски подходящих для такой миссии околоземных астероидов.
Один из возможных претендентов для изучения - шестиметровый астероид 2011 MD
Если данные условия будут выполнены, то подобная пилотируемая миссия может ориентировочно состояться после 2021 года. Время покажет, насколько реализуемыми окажутся все эти амбициозные планы.