«Мой любимый Марс»: главный научный сотрудник ИКИ РАН Олег Вайсберг рассказал о прошлых и перспективных проектах

Читатели просили рассказать о российских научных приборах на борту зарубежных миссий. Представилась удобная возможность — Олег Вайсберг, который работает в Институте космических исследований с 1967 года, поделился постом с размышлениями и достижениями в своём Фейсбуке. Он рассказал, что на фото он сфотографировался со своей группой молодых учёных, которые трудятся под его началом. «Я и мои ребята занимаемся изучением межпланетной и околопланетной плазмы, придумываем и готовим приборы для проведения космических исследований», — сообщил Олег Леонидович.

В посте были упомянуты и предыдущие достижения — научные приборы, которые устанавливали на АМС «Марс-2», «Марс-3» и «Марс-5». «Вместе со своими коллегами на тот момент мы первые обнаружили плазменную оболочку Марса и установили, что Марс потерял почти всю свою атмосферу, которую “сдул” солнечный ветер за миллиарды лет», — продолжил Вайсберг.

Далее учёный рассказал про 70—80-е годы — про исследования солнечного ветра, магнитосферы Земли, Марса и Венеры, плазменной оболочки кометы Галлея. Вайсберг упомянул, что разработкой для создания приборов тех лет занимался с инженерами Института СНИИП — Исааком Борисовичем Хазановым и Львом Соломоновичем Горном.

Олег Леонидович напомнил, что «прибор ПИКАМ, созданный по моей схеме и немного измененный моим другом, замечательным французским физиком Жан-Жаком Бертелье (Jean-Jacques Berthelier), и изготовленный группой учёных и инженеров Европейского космического агентства, летит на космическом аппарате BepiColombo к Меркурию и прибудет к нему в 2025 году».

«В 2020 г. мы с моими коллегами придумали новый прибор для автоматической станции «Чжэнхэ». В 2024 году Китайское национальное космическое агентство планирует отправить автоматическую станцию на астероид Камоалева. Зонд проведет облёт астероида, совершит посадку на его поверхность, соберёт образцы и передаст их на Землю в возвращаемом модуле. После этого сам зонд отправится к комете 133P/Эльст — Писарро. Длительность миссии – 10 лет. Соблазн поучаствовать в таком интересном проекте очень велик для меня с учётом того, что задача исследования астероида и кометы во многом сродни исследованиям моего любимого Марса.

В этом году мы с нетерпением ждем запуска нашего прибора, который полетит на лунном аппарате «Луна-25», прибор я и мои коллеги в сотрудничестве с руководителем разработали в ИКИ РАН», — подвёл итоги учёный.

ТОП-10 новостей от Pro Космос: главные события прошлой недели (24.01—30.01.2022)

Мы собрали для вас все значимые события в мировой космонавтике и астрофизике.

1. Китайские частные компании на подъёме: за 2021 г. Galactic Energy привлекла инвестиций на $200 млн на создание возвращаемой ракеты среднего класса:

2. Pro Космос разобрался в строящихся и планируемых европейских ракетах-носителях

3. Axiom Space планирует дополнить свой частный сегмент на МКС модулем-киностудией к 2024 г. Не обошлось без Тома Круза и продюсерской компании SEE с русскими корнями

4. Космическая обсерватория им. Джеймса Вебба прибыла в точку Лагранжа L2, примерно в 1,5 млн км от Земли. Она будет летать по галоорбите вокруг L2 и наблюдать в инфракрасном и видимом диапазонах с рекордной разрешающей способностью

5. Загадочный межзвёздный объект Oumuamua можно достичь за 26 лет. Если успеть в 2028 г. запустить к нему научную миссию проекта Lyra с солнечным парусом

6. GNOME, глобальная сеть магнетометров по поиску тёмной материи, опубликовала первые результаты после месяца наблюдений. Пока характерный сигнал не обнаружен, но уже можно сформулировать ограничения на характеристики тёмной материи

7. Toyota работает с JAXA над Lunar Cruiser, большим обитаемым луноходом. Его планируют запустить в конце 2020-х гг.

8. McKinsey: за последние 10 лет фокус венчурных инвестиций в космические стартапы сместился с геостационарной орбиты на низкую околоземную орбиту, а также Луну и дальний космос

9. NASA Spinoffs — агентство выпустило свой ежегодный отчёт по коммерциализации космических технологий. Какие наработки NASA используются на Земле?

10. «Сшитая Галактика»
Учёные радиотелескопа MeerKAT в ЮАР опубликовали карту из около 1000 намагниченных «нитей» в радио и рентгеновском дипазонах в центре Млечного пути. Вероятно, они возникли вследствие активности сверхмассивной чёрной дыры Sgr A*

У Китая есть космический буксир: Shijian-21 увёл на орбиту захоронения неработающий космический аппарат Beidou-2

26 января китайский спутник Shijian-21 закончил увод неработающего навигационного спутника Beidou 2-G2 на орбиту захоронения. Теперь весь мир знает, что Китай обладает технологиями стыковки и буксировки спутников.

Запуск Shijian-21 произошёл в октябре 2021 г. Маневрировать для сближения с целью он начал с конца декабря. Затем он пристыковался и с 22 января начал буксировать неработающий навигационный спутник. В итоге сейчас он выведен на эллиптическую орбиту 36 076 на 38 886 км (это на 290—3100 км выше ГСО). Данные подтвердили в космическом командовании США (18 SPCS).

Таким образом, у Китая появился первый подтверждённый орбитальный спутник-буксир класса MEV (Mission Extension Vehicle, продление миссии). До этого такие КА имелись только у США.

КА Beidou-2 G2 находился на ГСО в нерабочем состоянии ещё с 2010 г. У специалистов вызывают вопросы эллиптичность орбиты, на которой он был в итоге оставлен буксиром. Как правило, орбита захоронения круговая, на 300 км выше геостационарной. COMSPOC опубликовала короткую анимацию сложных орбитальных манёвров Shijian-21 для сближения с Beidou 2-G2.

Информации по самому Shijian-21 крайне мало, это разработка госкорпорации CASC двойного назначения. Официально спутник предназначен для отработки технологий борьбы с космическим мусором. Вероятно, Shijian-21 напоминает сервисный спутник (Supplemental Service Vehicle, SSV) с небольшим манипулятором, который государственная корпорация SAST показала на Zhuhai Airshow 2021.

Разработкой аналогичных спутников MEV в США занимается Space Logistics, специализированная «дочка» Northrop Grumman. MEV стыкуется со спутником, в котором заканчивается топливо, и продляет срок его активного существования за счет своих двигателей. А затем — уводит на орбиту захоронения. Либо наоборот: в апреле 2020 г. MEV-1 успешно состыковался со старым 19-летним КА Intelsat-901, уведя его с орбиты захоронения на рабочую ГСО. Это позволило возобновить предоставление услуг. Для тех же целей в марте 2021 г. MEV-2 совершил серию манёвров вокруг КА Intelsat 1002 (находится на орбите уже 16 лет, запасы топлива на исходе).

В Европе спутники класса MEV пока не разрабатываются, но ESA активно работает со стартапами по разработке технологий борьбы с космическим мусором. Так швейцарская ClearSpace в 2025 г. должна свести с орбиты верхнюю ступень лёгкой РН Vega. В мае 2021 г. японская Astroscale продемонстрировала техническую возможность захватить небольшую реальную цель на орбите в рамках миссии ELSA-d (End of Life Services). Pro Космос рассказывал об этих проектах в подробном материале по проблеме космического мусора.

Маневрирующий КА для сведения с орбиты отработавших спутников и космического мусора разрабатывается и в России. Об этом ТАСС рассказал заместитель гендиректора корпорации «Тактическое ракетное вооружение» (КТРВ) Вадим Хромов.

Как открыть радиационный пояс Земли: 64 года запуску первого спутника США «Эксплорер-1»

1 февраля 1958 года с космодрома на мысе Канаверал был произведён пуск ракеты-носителя «Юнона-1». Ракета вывела на орбиту Земли первый американский искусственный спутник «Эксплорер-1». Его запустила команда Вернера фон Брауна после неудачной попытки запуска ВМС США запустить спутник «Авангард TV3». Благодаря установленному научному оборудованию на «Эксплорере-1» был открыт внутренний радиационный пояс Земли.

Занимательные факты:
— Одноимённая ракета-носитель «Авангард» ВМС США произвела контакт подъёма, но через две секунды после старта у неё взорвались топливные баки. Ракета сдетонировала, уничтожив стартовую площадку. Спутник «Авангард TV3» был серьёзно повреждён внешне, но при этом работал. Репортёры после неудачи называли «Авангард» и «Упсником», и «Капутником» (перефраз советского «Спутник-1»). К запуску спутник уже не годился, его отреставрировали и выставили в Музее Смитсоновского института. В 1976 году внешний вид спутника изменили — «разломали» его до того состояния, в котором он был найден после взрыва.

— Младший брат-близнец спутника «Авангард TV3» под названием «Авангард-1» был запущен 17 марта 1958 года по программе Международного Геофизического года. Из-за малой массы его удалось запустить на достаточно высокую орбиту с перигеем в 654 км и апогеем в 3969 км. Он и сейчас находится на орбите, являясь старейшим околоземным спутником. «Спутник-1» сгорел в атмосфере 4 января 1958 года, «Спутник-2» вместе с Лайкой погребальным костром вспыхнул 14 апреля 1958 года. А «Эксплорер-1» летал 12 лет, войдя в атмосферу 31 марта 1970 года.

— Фон Брауну по политическим причинам долго не давали «зелёный свет» на запуск первого спутника США вплоть до взрыва «Авангарда». Подготовка к запуску «Эксплорера» началась лишь после неудачи «Авангард TV3».

— Ракету, запустившую «Эксплорер-1», назвали «Юнона-1» задним числом. Это была единственная модификация с четырьмя ступенями ракеты «Юпитер-Си». Которая в свою очередь была модификацией ракеты «Редстоун». А «Редстоун» была разработана фон Брауном уже в США на основе собственных исследования ещё по «Агрегат-4» («Фау-2»).

— Благодаря полёту «Эксплорера-1» учёный Джеймс Ван Аллен выдвинул гипотезу о радиационных поясах Земли, которая впоследствии подтвердилась.

— «Эксплорер-1» имел значительно более высокую орбиту по сравнению со «Спутником-1» и «Спутником-2». Советские спутники летали на высоте 577 и 982 км, а американский вылетел из зоны внутреннего радиационного пояса Ван Аллена (1 454 км), благодаря чему счётчик Гейгера в апогее просто молчал. Это и стало причиной гипотезы, что на «промежуточных высотах» могут находиться протоны солнечного ветра с энергиями 1—3 МэВ, захваченные магнитным полем Земли в своеобразную ловушку.

— В СССР Сергей Вернов предполагал наличие радиационных поясов ещё до Ван Аллена. И «Спутник-2» получил данные, сравнимые с показаниями счётчика Гейгера на «Эксплорере-1». Но из-за режима секретности научные данные стали известны учёным только в июне 1958 года. Кроме того общение советских и западных учёных было затруднено. Получить копию первых выводов советских учёных о радиационных поясах Земли можно в Российской государственной библиотеке (Вернов С. Н., Григоров Н. Л., Логачёв Ю. И., Чудаков А. Е. Измерение космического излучения на искусственном спутнике Земли // Искусственные спутники Земли. — М.: Изд-во АН СССР, 1958. — Вып. 1: Результаты научных исследований, проведённых по программе МГГ при помощи первого и второго искусственных спутников Земли. — С. 5—8).

Катастрофа «Колумбии»: чёрный день календаря и причина закрытия всей программы МТКС NASA

1 февраля 2003 года незадолго до окончания 28-го полёта шаттла «Колумбия» миссии STS-107 произошёл взрыв корабля, который привёл к гибели всего экипажа. При старте кусок теплоизоляции кислородного бака отвалился и упал на левую плоскость крыла, что привело к разрушению теплозащитного слоя. Во время снижения в атмосфере раскалённые газы проникли внутрь, левая стойка шасси перегрелась, пневматика сдетонировала, крыло было разрушено. Челнок развалился на обломки, команда погибла. Среди жертв — первый астронавт Израиля, лётчик-истребитель Илан Рамон.

Гибель «Колумбии» привела закрытию программы многоразовых транспортных космических систем NASA. 8 июля 2011 года был осуществлён последний старт «Атлантиса» с сокращённым до четырёх человек экипажем по программе снабжения МКС. Это был последний полёт по программе «Спейс шаттл». Все оставшиеся шаттлы были списаны и отправлены в музеи.

Следы жизни на Марсе?
Пробы Curiosity богаты изотопом углерода 12C

Благодарим наших читателей, проголосовавших по дайджесту прошлой недели. Победила новость о пробах ровера Curiosity, взятых в кратере Гейла. Оказалось, что они богаты изотопом углерода 12C.

На Земле углерод-12 — биомаркер. Повышенная концентрация 12C обычно связана с процессами метаболизма и фотосинтеза. Но Марс отличен он нашей планеты, природа многих процессов там до сих пор непонятна.

Существует три возможных объяснения высоким концентрациям изотопа 12C. Лишь одно из них связано с микробной жизнью в далёком прошлом планеты. Тем не менее, по выражению учёных, это «чертовски соблазнительно».

Согласно первому, микробы на Марсе выделяли метан, который под воздействием ультрафиолета в атмосфере превращался в сложные органические молекулы (происходила химическая реакция фотолиза). Впоследствии они выпадали осадком на поверхность Марса, где и попали в пробы Curiosity через миллиарды лет.

Однако, похожая фотохимическая реакция с ультрафиолетом протекает и у обычного СО2 небиологического происхождения, который находится в избытке в атмосфере Марса.

Третье возможное объяснение связано с возможным пролётом в далёком прошлом Солнечной системы через гигантское молекулярное облако, богатое изотопом 12C. Но тогда области, богатые углеродом-12 должны встречаться во всех областях Марса.

Технические подробности

Curiosity приземлился в 154-километровом кратере Гейла в августе 2012 г. С основной задачей — определить, существовали ли в этом районе когда-то условия, потенциально пригодные для возникновения простейших форм жизни. Фактически, это мобильная химическая лаборатория для спектроскопического анализа взятых приповерхностных проб на месте в процессе их пиролиза (нагрева до 850 °C).

Результаты анализа 24 взятых образцов были опубликованы в январском номере журнала PNAS. Половина из них имела более высокое соотношение углерода 12C по отношению к 13C, который типичен для атмосферы Марса.

При нынешнем объёме данных трудно однозначно определить, по какому из трёх вышеприведённых вариантов на Марсе развивались события в глубокой древности, предупреждают авторы исследования. Но в следующем году Curiosity снова проедет через геологическую структуру «Фронтон Гринхью» в кратере Гейла и возьмёт новые образцы. Возможно, они прольют свет на объяснение феномена повышенного содержания изотопа 12C.

Кроме того, связь аномальных концентраций изотопов с характером эрозии поверхности Марса станет определяющей для взятия проб ровером Perseverance. Образцы с него будут доставлены на Землю в 2031 г.