Представляем подборку знаковых достижений в исследовании и освоении космоса по итогам 2021 года: от марсохода для поисков жизни и первого полёта на другой планете до запуска космического телескопа нового поколения и туристического круиза на орбите.
1. Perseverance наблюдает за погодой и ищет жизнь на Марсе
В феврале 2021 года на поверхность Марса спустился очередной, пятый по счёту, марсоход NASA под названием Perseverance. Конструкционно он напоминает предыдущие модели, в частности, до сих пор действующий в нескольких тысячах километров от точки посадки робот Curiosity, но задачи новой станции принципиально другие. Perseverance высадился в древнем ударном кратере, в котором рельеф указывает на существование в отдалённом геологическом прошлом речной системы с характерными геоморфологическими элементами. В частности, место посадки в кратере Jezero — древняя дельта реки, впадавшей в обширное озеро или даже небольшое море. Кроме того, минеральный состав пород по данным марсианского спутника Mars Reconnaissance Orbiter указывает на возможную биологическую активность в регионе во время существования реки. Новый марсоход сосредоточится на поиске следов древней жизни на Марсе. В наборах предыдущих марсианских станций для этого не было соответствующих научных инструментов. У Perseverance есть ещё одна ключевая задача. Как и другие марсоходы, он анализирует марсианские породы и образцы почвы и воздуха, но его задание — отбор нескольких образцов в герметичные контейнеры. Впоследствии эту геологическую коллекцию планируется отправить на Землю при помощи следующей партии марсианских аппаратов. Подробнее про несколько этапов проекта доставки марсианских пород и его первую составляющую — Mars-2020 и Perseverance есть отдельный большой материал (на время его написания ещё не было известно будущее имя марсохода).
О посадке марсохода подробно можно прочитать в другой статье. За время работы Perseverance уже отобрал в контейнеры четыре образца марсианских пород и воздуха и развернул небольшую метеостанцию с регулярным наблюдением за марсианской погодой (о погоде на Марсе можно прочитать, а также заодно просмотреть оперативную её сводку в этом материале). В числе заслуг Perseverance также ряд экспериментов по обкатыванию новых технологий для будущих марсианских поселений. В частности, его установка MOXIE впервые продемонстрировала процесс извлечения кислорода из марсианской атмосферы (подробнее — в этой статье). У Perseverance была ещё одна важная задача — сыграть роль диспетчерского пункта для ещё одного прорывного проекта — первого марсианского вертолёта.
2. Первый полёт на другой планете
Вместе с марсоходом Perseverance на борту космического корабля находился автономный квадрокоптер Ingenuity. Его задачей было выполнение серии полётов на Марсе с постепенным усложнением полётных задач. Таким образом, вертолёт-дрон стал первым атмосферным летательным аппаратом, запущенным с небесного тела. Первый короткий полёт он выполнил 19 апреля. Подробнее о нём см. в этой статье.
Поскольку плотность марсианской атмосферы в 100 раз меньше, чем плотность атмосферы Земли, и соответствует земной стратосфере на высоте около 30 километров, для марсианских полётов с опорой на разреженный воздух (то есть не на реактивной тяге) нужна очень большая скорость вращения винта. В условиях Марса несколько помогает гравитация, которая составляет всего 40% земной. В итоге для подъёма двухкилограммового вертолёта Ingenuity его винты вращаются со скоростью 2400 оборотов в минуту. Первоначально было запланировано всего пять полётов, после чего вертолёт должен был остаться на поверхности, а марсоход — поехать по своим делам. В итоге летающая игрушка оказалась настолько завлекательной, что инженеры NASA решили не забрасывать её, а продолжить марсианские полёты. Сам вертолёт вместо первоначальной задачи-минимум в виде «демонстрации технологии» перепрофилировали под полноценные научные исследования. Теперь он сопровождает Perseverance и занимается рекогносцировкой местности с высоты. Пока что планируется запускать летающую машинку раз в две-три недели. На момент написания этого обзора он совершил уже восемнадцать полётов.
3. Арабский зонд «Надежда» на орбите Марса
В марте 2021 года аппарат космического агентства ОАЭ Al-Amal («Надежда», أمل) достиг марсианской орбиты и начал научную деятельность, передав первые результаты. Это первый космический проект совсем недавно образованного космического департамента арабской страны. Марсианский спутник из Эмиратов находится на вытянутой очень высокой орбите на высоте от 20 до 40 тысяч километров, и его задача — изучение атмосферы планеты. Большая высота полёта позволяет находиться практически на геостационарной орбите, как аналогичные спутники Земли, и подолгу зависать над одной точкой поверхности, фотографируя участки с длинной экспозицией. Про арабскую космическую программу см. более подробную статью.
4. Lucy in the sky: космический аппарат исследует астероиды Юпитера
В октябре 2021 года стартовал космический корабль NASA Lucy. Он отправился в двенадцатилетнее путешествие для исследования нескольких астероидов вблизи Юпитера. Аппарат будет курсировать между двумя скоплениями астероидов на орбите Юпитера, которые принято называть «греками» и «троянцами», по пути возвращаясь к Земле. Запланировано посещение не менее восьми астероидов, первый из которых находится в Главном поясе (между орбитами Марса и Юпитера), и остальные — собственно на орбите Юпитера. Это первый аппарат, который отправился к астероидам в этом регионе, а также первый, который совершит облёт Земли с внешней стороны Солнечной системы. Про космическую «Люси в небе с алмазами» подробнее см. отдельную статью на нашем сайте.
5. Проект DART: таран для отклонения астероидов
Осенью вышел в космос ещё один «космический аппарат из будущего». Речь идёт о прототипе космического тарана, которые, возможно, в будущем смогут защитить Землю от опасного астероида на подлёте. Аппарат-импактор врежется в небольшой околоземный астероид Диморфос, а астрономы будут изучать, насколько это лобовое столкновение смогло изменить орбиту небесного тела. Астероид вращается в паре с более крупным объектом, астероидом Дидим, поэтому за ними легче наблюдать, анализируя их вращение по периодическому изменению светимости объектов. Соответствующий проект NASA называется DART, или Double Asteroid Redirection Test, подробнее о нём можно узнать в нашем недавнем материале. «Низкобюджетный» космический аппарат оборудован минимумом аппаратуры — фактически только камерой для автономного наведения и запечатления процесса соударения. Таран астероида намечен на сентябрь 2022 года.
6. Первый китайский марсоход
Китайский марсианский спутник с марсоходом «Чжужун» (Zhurong) — третий аппарат, отправленный летом 2020 года к Марсу на протяжении очередного короткого «окна запуска» для старта марсианских миссий. Как и два других корабля, он достиг орбиты Марса в феврале 2021 года, после чего три месяца занимался научной деятельностью по исследованию поверхности планеты с орбиты. В середине мая посадочный модуль наконец выгрузил на поверхность Марса на равнине Утопия первую китайскую автоматическую станцию. Задачи марсохода — исследование подземных запасов водяного льда при помощи георадара, а также изучение пород и атмосферы. Подробнее про марсоход Zhurong и китайский марсианский проект Tianwen-1 можно прочитать в отдельном материале.
7. В космический круиз со SpaceX
SpaceX отправила в космос первый полностью туристический экипаж. Корабль Crew Dragon провёл три дня на околоземной орбите и в штатном режиме приводнился в Атлантическом океане. В космосе побывали четыре «астронавта-любителя», то есть пассажиры, ни один из которых не является профессиональным пилотом. Проект получил название Inspiration4, а его успешное завершение означает появление на рынке нового «оператора туристических полётов на орбите».
8. Российский модуль «Наука» пристыковался к МКС
29 июля 2021 г. к российскому сегменту Международной космической станции пристыковался многоцелевой 13-метровый лабораторный модуль «Наука». Этого события ждали более десяти лет. Модуль планировали ввести в эксплуатацию ещё в 2007 году, а строить его начали в 1995-м. В итоге в 2021 году он стал первым за десятилетие введённым в эксплуатацию российским модулем на МКС. «Наука» заменила модуль «Пирс», который после отстыковки от МКС сошёл с орбиты и был затоплен в Тихом океане. Она станет четвёртым крупным научным модулем на МКС вместе с американским (Destiny), европейским (Columbus) и японским (Kibo).
9. Зонд Parker впервые залетел в солнечную корону
Аппарат Parker для исследования Солнца был запущен в 2018 году. Он совершает витки вокруг Солнца по довольно вытянутой орбите, используя для ускорения гравитационные манёвры с облётом Венеры. На каждом из запланированных 24 витков эллипс орбиты становится всё более вытянутым, и в перигелии аппарат всё ближе приближается к звезде. Весной 2021 года на восьмом таком витке Parker приблизился к Солнцу на рекордно близкое расстояние, впервые войдя в пределы солнечной короны. Это плановое событие произошло ещё в апреле, но статья, в которой описаны результаты исследования «границы Солнца», появилась только в конце года. В этот раз аппарат приблизился к поверхности Солнца на расстояние около 15 солнечных радиусов. Следующее такое сближение произойдёт уже в январе 2022 года, и аппарат, вероятно, пройдёт сквозь область внутренней солнечной короны ещё раз, а в конечном итоге сблизится с Солнцем на расстояние примерно 9 солнечных радиусов, или 6 миллионов километров до поверхности. Подробнее про солнечный зонд Parker см. более раннюю статью.
10. Телескоп «Джеймс Уэбб» — не замена «Хабблу»
В конце декабря 2021 года после множества переносов наконец состоялся запуск долгостроя NASA — космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST, James Webb Space Telescope). Строительство телескопа началось ещё в 1996 году, а стоимость проекта за это время приблизилась к 10 миллиардам долларов при начальной смете около 500 миллионов. Его обычно упоминают в контексте замены устаревшему телескопу Hubble, который находится на орбите уже более тридцати лет. Но о «замене» здесь имеет смысл говорить только в том смысле, что James Webb — ключевой проект нового десятилетия, по значимости сопоставимый с «Хабблом».
Телескопы совсем не похожи. Прежде всего они работают в разных диапазонах спектра: Hubble — видимый и ультрафиолетовый свет, а James Webb — инфракрасный телескоп, как Spitzer. Из-за этого он, как и другие инфракрасные телескопы, обречён на сравнительно короткую жизнь на орбите всего в десять лет — его время работы ограничено запасом хладагента и топлива. Соответственно меняется спектр научных задач — телескоп будет исследовать главным образом ближайшие экзопланеты, а также формирование самых древних галактик Вселенной. Кроме того, James Webb будет находиться на орбите на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли, тогда как Hubble — околоземный космический корабль практически на орбите МКС (530 км по сравнению с ≈400 для МКС), к которому несколько раз отправлялись «Шаттлы» для обслуживания. Подробнее про телескоп Джеймса Уэбба и его запуск можно прочитать в этом материале.