Представляем традиционную подборку значимых космических событий и открытий 2023 года. В эфире: высадка индийского лунохода, образцы с ближнего астероида, необычная космическая частица рекордно высокой энергии, гравиволны, а также несколько новых космических телескопов и межпланетных станций.
1. Телескоп «Эвклид» и его первые научные снимки
В июле 2023 года Европейское космическое агентство наконец запустило в космос свою обсерваторию «Эвклид». Аппарат находится на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли в сторону от Солнца (возле точки Лагранжа L2). В ноябре были опубликованы его первые снимки, на которых можно полюбоваться на ближние галактики крупным планом, удалённое скопление галактик и два звёздных скопления. Телескоп при помощи камеры широкого обзора будет в видимом и инфракрасном диапазоне создавать трёхмерную карту нескольких миллиардов галактик «ближней» Вселенной: его область зрения составляет около 1/3 всей небесной сферы. О телескопе «Эвклид» и его первом релизе изображений можно подробнее прочитать в недавней большой статье.
2. Зонд «Психея» отправился к астероидам Главного пояса
В октябре 2023 года состоялся запуск космического аппарата NASA «Психея», который через шесть лет должен долететь к одноимённому крупному астероиду Главного пояса между орбитами Марса и Юпитера. Проект Psyche является «парным» к проекту Lucy в том смысле, что они оба в 2017 году были выбраны в рамках программы NASA Discovery сравнительно недорогих проектов исследования Солнечной системы. Кроме того, оба этих проекта нацелены на изучение астероидов. Зонд «Психея» также стал экспериментальной площадкой для связи в космосе по оптическому каналу — при помощи лазерного сигнала в инфракрасном диапазоне в прямой видимости приёмника и передатчика на расстоянии 16 миллионов километров. Если удастся развернуть такие каналы связи между аппаратами вместо радиосигнала, это позволит в десятки раз увеличить скорость передачи информации.
3. Индийская станция «Чандраян-3» высадилась на Луне
В августе 2023 года индийский аппарат «Чандраян-3» высадился в районе южного полюса Луны. Это была вторая попытка посадки — спускаемый аппарат предшественника «Чандраян-2» в 2020 году разбился при посадке, хотя орбитальная станция продолжила функционировать на орбите.
После успешной посадки «Чандраяна-3» на поверхность Луны выкатился луноход «Прагъян», и пара роботов в течение лунного дня изучали свойства реголита, лунной «атмосферы» (разреженной плазмы из электронов вблизи поверхности) и распространение сейсмических волн, попутно делая фотографии. Функционирование станции завершилось по естественным причинам: после лунной ночи, окончившейся 22 сентября, луноход и спускаемый модуль «Викрам» больше не вышли на связь с Землёй. Перед наступлением ночи «Викрам» был переведён в спящий режим, но перед этим он провёл последний эксперимент: свернул научные приборы, подпрыгнул, пролетев около 40 сантиметров и развернул аппаратуру снова. Это была демонстрация технологии возможной повторной посадки аппарата.
После высадки лунохода перелётный модуль сделал несколько манёвров облёта Луны и вернулся на околоземную орбиту. Это стало возможным потому что на борту оставалось некоторое количество горючего. Возврат к Земле также был демонстрацией технологии для будущей доставки на Землю образцов пород с Луны. Соответствующий проект «Чандраян-4» предполагается реализовать в течение следующих нескольких лет.
4. Корабль OSIRIS-REx доставил на Землю породы с астероида
В сентябре 2024 года на Землю возвратилась капсула с образцами грунта околоземного астероида Бенну. Её сбросил космический корабль проекта OSIRIS-REx, тем самым завершился семилетний полёт за образцами (корабль был запущен в сентябре 2016 года). После сброса контейнера корабль получил новое имя OSIRIS-APEX и на остатках топлива отправился к следующей цели — околоземному астероиду Апофис, достичь которого удастся только в 2029 году. Доставка пород со второго астероида не планируется. Открыть контейнер с образцами удалось только в начале 2024 года. Суммарное количество доставленной породы с астероида — 130 грамм. Изначально заявленная цель — захватить не менее 60 грамм пород.
См. отдельную статью о миссии OSIRIS-REx.
5. JUICE будет искать океаны на спутниках Юпитера
В апреле 2023 года была запущена ещё одна межпланетная станция Европейского космического агентства JUICE. Как подсказывает название (Jupiter Icy Moons Explorer), её назначение — изучение трёх крупнейших спутников Юпитера Европы, Ганимеда и Каллисто. Это три из четырёх так называемых галилеевых лун, первых открытых ещё в 1610 году спутников. Четвёртый в этом комплекте и самый близкий к Юпитеру спутник Ио не подходит под определение «ледяной луны» — из-за близости к планете и вулканической активности он скорее относится к «мирам горячей лавы». Станция будет изучать внутреннюю структуру, атмосферу и магнитное поле спутников, а также искать подповерхностные океаны на каждом из них. Незамерзающие океаны солёной воды на спутниках газовых гигантов особо интересны астробиологам, надеющимся в них наконец отыскать предмет своей науки. Главная цель станции из трёх — Ганимед, который вплотную до сих пор не исследовали. Станция будет наблюдать за ним сначала с пролётных траекторий, а потом выйдет на его орбиту. Европа и Каллисто — дополнительные цели, включённые в программу позже, аппарат будет изучать эти спутники только во время пролётов. О местах, в которых можно надеяться обнаружить следы жизни в Солнечной системе, можно прочитать отдельную статью у нас на сайте.
Осенью станция совершила самый крупный манёвр коррекции траектории вокруг Земли. В 2024-2026 и 2029 годах она совершит несколько гравитационных облётов Земли, Луны и Венеры и только после соответствующего разгона отправится к цели. К Юпитеру аппарат прибудет в 2031 году.
6. Зонд Lucy открыл астероид с двойной луной
Космический аппарат «Люси» осенью 2021 года отправился в 12-летний полёт к троянским астероидам на орбите Юпитера. По пути он пересекает Главный пояс астероидов между Марсом и Юпитером, и его первая цель — объект Главного пояса Динкинеш, изначально для облёта не планировавшийся. 1 ноября 2023 года аппарат пролетел мимо него на расстоянии 425 километров. Оказалось, что астероид двойной, то есть обладает собственным 200-метровым спутником, который уже получил название Селам. Съёмка с разных ракурсов во время облёта показала, что Селам сам по себе является двойной луной, вернее, контактно-двойным телом — как, например, комета Чурюмова-Герасименко. Об открытии «тройного» астероида можно прочитать в специальной статье.
Подробнее про проект Lucy in the Sky см. в этой статье.
7. Рентгеновский космический телескоп XRISM
В сентябре 2023 года в космос отправился очередной рентгеновский телескоп, на этот раз — японского космического агентства JAXA. Космическая обсерватория носит название XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission). Рентгеновским телескопом в космосе сейчас сложно удивить хотя бы потому, что их там уже около десятка. Совместный проект JAXA и NASA интересен тем, что он может фиксировать частицы сверхвысокой энергии (до 12 000 электрон-вольт), а также определять энергию отдельных квантов излучения — для этого один из его инструментов (спектрометр-микрокалориметр) работает при сверхнизкой температуре с охлаждением жидким гелием почти до абсолютного нуля. Энергию отдельной частицы при этом можно определить по нагреву детектора.
Вместе с рентгеновским телескопом на том же носителе в космос вывели и японскую лунную станцию SLIM, которая в начале января «почти» успешно (перевернулась при посадке) высадилась на Луну. В начале января 2024 года команда XRISM опубликовала первые тестовые снимки телескопа (см. подробнее в этой статье), а полноценную научную работу он начнёт летом.
8. Частица сверхвысокой энергии ниоткуда
В конце ноября 2023 года астрофизики зарегистрировали самую энергетическую частицу космического излучения за последние десятилетия. Её энергия составила 2,4×1020 электрон-вольт. Частица получила собственное имя «Частица Аматэрасу» по имени японского божества Солнца. Это не рекорд — в 1991 году был зарегистрирован фотон с ещё большей энергией, и он тоже получил название «Частица Oh-My-God», его энергия составила 3,2×1020 эв, а в 2001 году — ещё одна, на этот раз безымянная частица с энергией 2,8×1020 эв. Такие энергии на девять порядков (в миллиарды раз) превышают возможности Большого адронного коллайдера. Строго говоря, обнаруживают не саму частицу, а сопутствующий космический ливень, вызванный каскадными реакциями исходной частицы в атмосфере — по сумме их энергий и оценивают энергию исходной частицы. Поэтому Аматэрасу — название соответствующего ливня. Его зафиксировали ещё 27 мая 2021 года при помощи специально предназначенной для этого обсерватории Telescope Array в штате Юта, но соответствующим образом идентифицировали в 2023 году. Особенность Аматэрасу в том, что она прибыла из участка неба, в котором нет астрономических объектов — её возможных источников. Направление прилёта указывает на «Местный войд» — участок в крупномасштабной структуре Вселенной вблизи Местной группы галактик, в котором галактики почти отсутствуют.
9. Фосфор и синильная кислота на Энцеладе
В 2023 году несколько увеличились надежды астробиологов найти в Солнечной системе жизнь за пределами Земли. Поводом для этого стал ледяной спутник Сатурна Энцелад. Под его поверхностью находится океан, в котором ещё раньше обнаружили органические соединения. В июне по данным зонда «Кассини» объявили об обнаружении на Энцеладе фосфатов — органических веществ, содержащих фосфор, которые входят в состав живых организмов. В декабре по данным «Кассини» другая группа обнаружила на Энцеладе синильную кислоту — также важное как возможный индикатор жизни органическое соединение. Кроме того, удалось выявить ряд молекул, которые демонстрируют следы окисления и других химических процессов, способных выделять значительные запасы энергии в глубинах спутника. О фосфатах на Энцеладе можно прочитать в отдельной статье.
10. Фоновые гравитационные волны
Гравитационные волны до сих пор наблюдали только от слияния чёрных дыр звёздной массы (до нескольких десятков масс Солнца). Это достаточно редкое во Вселенной явление, поэтому каждое такое явление после открытия гравитационных волн в 2016 году — значимое событие. Но на самом деле такие волны должны достигать Земли постоянно. Их источник — огромное количество сливающихся сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик. Поэтому должен существовать некий сплошной гравитационный фон — так же, как существует фоновое (реликтовое) электромагнитное излучение. Поскольку и «обычные» всплески гравитационных волн обнаружить сложно, фиксирование фонового гравитационного излучения казалось фантастикой на будущее. Тем не менее в июне 2023 году астрофизики разных стран заявили, что им удалось это сделать при помощи тайминга миллисекундных сигналов от пульсаров в нашей Галактике. Такие пульсары — это, возможно, системы из нейтронных звёзд и белых карликов с периодом обращения нейтронной звезды порядка миллисекунд. Электромагнитные импульсы от них, встречая на пути гравитационные волны, могут приходить к наблюдателю с дополнительной задержкой, и это нарушение цикла можно зафиксировать. То есть сеть пульсаров Млечного Пути фактически используется как антенна с плечом порядка размеров Галактики. При помощи нескольких радиотелескопов включая знаменитый (и недавно обрушившийся) Аресибо данные о таких импульсах собирали в течение 15 лет. Разницу между прогнозируемым и фактическим временем прибытия импульса теперь можно оценить с точностью до микросекунды — это сопоставимо с точностью измерения расстояния до Луны до тысячной доли миллиметра. Такие отклонения в конечном итоге и позволили сделать вывод о фоновых гравитационных волнах низкой частоты.
