http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=24d337e4-5684-4291-b225-ce924ed79d39&print=1
© 2024 Российская академия наук

На Фобос за ста граммами

Один из самых многообещающих и сложных российских проектов из вошедших в недавно одобренную Федеральную космическую программу на 2006-2015 годы - проект "Фобос-Грунт", основная цель которого: изучение одного из двух спутников Марса - Фобоса. Кроме этой научной задачи проект призван также реанимировать российские планетные исследования, которые были фактически прекращены со второй половины 90-х годов из-за неудачного запуска аппарата "Марс-96".

Изучение Фобоса - маленького небесного тела со средним диаметром около 20 километров (для сравнения: средний диаметр Луны - 3 476, 2 километра) - поможет прояснить картину эволюции Солнечной системы и механизмов формирования планет с их спутниками, а также даст новую информацию относительно взаимодействия небесных тел с плазменным окружением и магнитным полем.

- Сценарий экспедиции состоит из трех частей. Первая - орбитальные наблюдения за Фобосом, уточнение его фигуры, массы, плотности, внутреннего строения, гравитационного и магнитного полей, - рассказывает ученый секретарь Института космических исследований Российской академии наук Александр Захаров. - Затем космический аппарат сядет на поверхность Фобоса и проведет исследования его грунта и внутреннего строения. Третьей и самой главной частью миссии станет доставка образца грунта Фобоса на Землю.

За предыдущие экспедиции к Фобосу, которых, кстати, было не так уж много, у ученых появилось много вопросов к этому спутнику. Самый первый - происхождение. Сейчас существует несколько гипотез относительно его появления. Первая - Фобос представляет собой астероид, когда-то захваченный силой притяжения Марса. Его размеры соответствуют параметрам типичного астероида, и кроме этого спектр его излучения, по данным наземных наблюдений, соответствует спектру астероидов типа углистых хондритов, "сделанных" из зернистого пористого материала с очень низким коэффициентом отражения света. Есть и другие версии. Например, Фобос сформировался вместе с Марсом из протопланетного облака или спутник появился в результате столкновения крупного небесного тела с Марсом на ранних стадиях эволюции планеты.

Однако вне зависимости от того, какая гипотеза в будущем подтвердится, вещество Фобоса представляет особый интерес для науки, ведь он сохранился в известной степени "нетронутым" со времен формирования Солнечной системы. За миллиарды лет, прошедших с тех пор, определенные метаморфозы под воздействием солнечного ветра и космических лучей претерпел лишь поверхностный слой материала - реголит. Изучение как самого грунта, так и реголита даст информацию и о самом реликтовом веществе - "первородном" материале, из которого образовывалась Солнечная система, о его эволюции.

Снаружи спутник похож на слойку: по его поверхности идут глубокие и широкие борозды, некоторые из которых имеют длину до 30 километров. Продолжается ли эта слоистая структура и внутри небесного тела или представляет собой только внешнее явление - на это и должны дать ответ приборы "Фобос-Грунта".

Исследовать Фобос будут всесторонне. Вначале космический аппарат проведет несколько месяцев на орбите, наблюдая за спутником "издалека". Планируется провести глубинное зондирование спутника в радиодиапазоне. Отражающийся от неоднородностей внутри грунта радиосигнал даст сведения о внутренней структуре Фобоса и об электромагнитных характеристиках его вещества.

Еще один эксперимент, который поможет ответить на вопрос о том, как устроен спутник, - измерение его тектонической активности с помощью сейсмометра. Дело в том, что Фобос находится внутри так называемой зоны Роша - области вокруг центрального тела, при вхождении в которую модельное тело, обращающееся вокруг центрального, будет разорвано приливными силами. Попросту говоря, приливные силы Марса, действующие на маленький спутник, очень велики и, скорее всего, вызывают тектоническую активность. Если говорить образно, Фобос "скрипит".

- Шумы, которые возникают внутри спутника под воздействием приливных сил, градиентов температуры, ударами метеоритов, позволят сделать выводы о внутреннем строении Фобоса: является ли он слоистым или представляет собой однородное тело, - поясняет Александр Захаров.

Через несколько месяцев орбитальных наблюдений, которые должны дать представление о веществе Фобоса в целом, аппарат сядет на поверхность спутника. Посадка, кстати, - отдельная сложная задача: сила притяжения на Фобосе очень мала и необходимо посадить аппарат так, чтобы он не "проскакал" несколько раз по поверхности. После посадки начнутся непосредственные исследования реголита. С этой задачей справится манипулятор, на котором размещены аналитические приборы и микроскоп.

Еще один предмет исследований - механизм взаимодействия между Фобосом и бомбардирующими его метеоритами. Из-за малых размеров и, как следствие, небольшой силы притяжения первая космическая скорость (скорость "убегания") для спутника очень мала - всего несколько метров в секунду, поэтому появилась гипотеза о том, что частицы вещества, образующиеся при ударах микрометеоритов, легко улетают с Фобоса, а затем рассеиваются по орбите, образуя пылевой тор. Сейчас существует несколько моделей того, как влияет на формирование тора солнечный ветер.

Кроме экспериментов, направленных на изучение самого Фобоса, в проекте предусмотрены и исследования Марса. Среди приборов есть спектрометр для изучения глобальных изменений в атмосфере и климате Марса, а часть научной аппаратуры предназначена для изучения плазменного окружения Красной планеты и его взаимодействия с солнечным ветром.

Кульминацией проекта станет доставка образца грунта с Фобоса на Землю. После того как космический аппарат произведет посадку на поверхность Фобоса, специальное грунтозаборное устройство возьмет образец грунта длиной 1 метр и диаметром 1 сантиметр (это составит примерно 100 граммов). Образец будет помещен в капсулу на возвращаемом аппарате, который отстыкуется от основного космического аппарата с помощью пружин и, когда отойдет на безопасное расстояние, включит двигатели, выйдет на орбиту вокруг Марса и затем направится к Земле. И здесь капсулу будут искать с помощью наземных средств и радиомаяков.

Оставшийся на Фобосе космический аппарат продолжит свою работу. Планируемая продолжительность его миссии - один марсианский год, который соответствует двум земным годам.

Запуск аппарата "Фобос-Грунт" намечен на осень 2009 года. Примерно через год полета он выйдет на орбиту Марса, и чуть позже его орбита сблизится с орбитой Фобоса. Возвращение же капсулы к Земле должно произойти в 2012 году.

***

КСТАТИ

Россия

Впервые земной объект был доставлен на Луну в район Моря Ясности 14 сентября 1959 года советским космическим кораблем "Луна-2". Это был вымпел в виде шара с изображением Герба СССР. Советская космическая станция "Луна-3" облетела вокруг Луны, сфотографировав с высоты 6200 километров 7 октября 1959 года в 6 часов 30 минут 7 секунд ее обратную, не видимую с Земли сторону и передала полученное изображение на Землю. В 1966 году "Луна-9" впервые в мире осуществила мягкую посадку на Луну в Океане Бурь. Первым Венеры достиг советский аппарат "Венера-3" 1 марта 1966 года. Это был первый в мировой истории перелет на другую планету. Первая посадка на поверхность Марса была осуществлена 2 декабря 1971 года спускаемым аппаратом советского корабля "Марс-3". В 1975 году советские станции "Венера-9" и "Венера- 10" передали на Землю фотографии с поверхности планеты, которые показали, что она совсем не такая, как ожидалось.

США

Первым аппаратом, совершившим успешный полет к другим планетам, был "Маринер-2" (США), пролетевший в 1962 году близ Венеры. В 1971 году "Маринер-9" был выведен на низкую орбиту вокруг Марса и передал на Землю тысячи высококачественных фотографий его поверхности. Первый космический аппарат "Пионер-10" , посланный к Юпитеру, долетел до цели в 1973 году.