От астероида к комете: китайский зонд «Тяньвэнь-2» разгадает тайны далеких небесных тел

Старт был осуществлен с космодрома Сичан в провинции Сычуань на юго-западе Китая с помощью ракеты-носителя «Чанчжэн-3B» 28 мая в 20:31 мск. Пуск прошел успешно, зонд вышел на расчетную траекторию и развернул свои солнечные панели, подтвердили в Китайской национальной космической администрации (CNSA).

Глава CNSA Шань Чжундэ заявил, что запуск аппарата «Тяньвэнь-2» — важный шаг Китая в области межпланетных исследований. Несмотря на длительную программу полета и высокие риски, он выразил надежду, что проект принесет новые открытия и расширит знания человечества о Солнечной системе.

Изучить квазиспутник Земли

Сейчас «Тяньвэнь-2» направляется к околоземному астероиду 469219 Камоалева (или 2016 HO3) диаметром от 40 до 100 м, расположенному на расстоянии от 18 до 46 млн км от Земли. Маленькое и вытянутое небесное тело считается ярким примером постоянного квазиспутника нашей планеты. У него относительно стабильная орбита, достижение которой требует меньших затрат энергии, что сделало его привлекательной целью для исследования.

Сам процесс полета достаточно долгий и сложный. В течение года аппарат будет лететь к своей цели, выполнять маневры в дальнем космосе и корректировать свою траекторию. Ожидается, что китайский зонд прибудет к астероиду примерно в июле 2026 года. На расстоянии около 30 тыс. км зонд начнет постепенное сближение, определит потенциальную зону для посадки и сбора проб. Следующие семь месяцев он будет изучать объект и брать образцы с его поверхности, которые затем будут возвращены на Землю — предварительно, в конце 2027 года.

«Наблюдения с земли показывают, что астероид 2016 HO3 имеет практически нулевую гравитацию и быстро вращается. Учитывая эти сложные условия, зонду будет чрезвычайно сложно добиться стабильного сближения с астероидом и взять образцы в течение ограниченного времени», — сказал заместитель директора Центра лунных исследований и космической инженерии CNSA Хан Сиюань.

Ученые ожидают, что анализ проб позволит узнать больше о происхождении небесного тела. Предполагается, что 469219 Камоалева может быть частью Луны, отколовшейся в результате столкновения с другим объектом. Кроме того, образцы раскроют детали минерального состава астероида. По мнению исследователей, таким образом удастся узнать новую информацию о зарождении Солнечной системы.

Кроме того, изучение астероидов дает ценные данные об эволюции Земли. Согласно одной из гипотез, вода на нашу планету попала именно с помощью этих небольших небесных тел. Их разрушительные столкновения с нашей планетой повлияли на формирование Земли — чего только стоит падение гигантского астероида, уничтожившего динозавров. Поэтому исследователям важно получить как можно больше сведений об этих загадочных объектах.

Сблизившись с Землей, «Тяньвэнь-2» отправит на поверхность спускаемый аппарат с образцами. Специалисты проведут лабораторный анализ для определения физических свойств, химического и минерального состава, а также структурных характеристик небесного тела.

Вторая цель

После отправки образцов, зонд продолжит путешествие и направится ко второй точке — комете 311P/PANSTARRS, обнаруженной в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером на расстоянии 150-500 млн км от Земли. Полет к ней замет шесть лет и прибытие ожидается в 2035 году. Телескоп «Хаббл» наблюдал у небесного тела шесть «хвостов». Предполагается, что они представляют собой поток вещества, образованного не в результате сублимации (что типично для комет), а из-за быстрого вращения объекта. Несмотря на близкое нахождение к Солнцу, на 311P/PANSTARRS сохранились летучие вещества, такие как водяной лед. Это бросает вызов общепринятым представлениям о кометах.

«Тяньвэнь-2» поможет лучше понять происхождение, эволюцию и характеристики двух типов малых небесных тел, пояснил Хан Сиюань. Научная программа сосредоточена на измерении физических параметров двух небесных объектов, включая их орбитальную динамику, вращение, размер, форму и тепловые свойства. Зонд также соберет данные о топографии, составе и внутренней структуре двух небесных тел и, возможно, изучит материалы «хвоста» кометы.

О зонде

Зонд «Тяньвэнь-2» со стартовой массой около 2,1 т, оснащен набором из 11 научных приборов, в том числе камерами высокого разрешения, мультиспектральными и инфракрасными спектрометрами, радаром, магнитометром и анализаторами заряженных и нейтральных частиц.

Космический аппарат сможет применить три метода для получения проб: первый предполагает использование роботизированной руки при прямом наведении на грунт, второй подразумевает быстрое касание поверхности в течение нескольких секунд для сбора материала (то же самое ранее проделал американский зонд OSIRIS-REx и японский Hayabusa-2), третий — использование специальных буров для погружения в реголит. Согласно изначальным планам, аппарату нужно будет собрать от 200 до 1000 г образцов.

Из-за огромного расстояния «целей» аппарата от Земли жесткие требования предъявляются к системе связи зонда, расчету траектории, управлению питанием и способности поддерживать надежные эксплуатационные характеристики в течение длительного времени.

«Самая серьезная проблема, с которой мы сталкиваемся, заключается во множестве неизвестных данных о наших исследовательских целях. Форма астероида, его вращательное поведение и характеристики поверхности остаются неясными, что значительно усложнило конструкцию как космического аппарата, так и методы сбора проб», — пояснил Чэнь Чунлян из Китайской корпорации аэрокосмической науки и технологий (CASC).

Чтобы решить эту задачу, ученые провели обширное наземное моделирование. Это позволило определить сразу несколько стратегий на случай непредвиденных обстоятельств. Кроме того, были разработаны легкие гибкие солнечные панели больших размеров, чтобы обеспечить бесперебойное электроснабжение во время полета в дальний космос.

Прошлые аппараты и значение проекта

Предыдущая автоматическая станция «Тяньвэнь-1» стартовала к Марсу 23 июля 2020 года с помощью тяжелой ракеты-носителя «Чанчжэн-5». Она достигла Красной планеты 10 февраля 2021 года, совершив мягкую посадку на Равнине Утопия. Основная его цель — глобальное исследование небесного тела с орбитального аппарата и изучение области посадки с помощью марсохода «Чжужун». В мае 2022 года, перед зимним сезоном в северном полушарии Марса и крупной пылевой бурей, все системы ровера были переведены в спящий режим, из которого он уже не вернулся. Он проработал на поверхности около года, выполнив основные задачи и значительно превысив ожидаемый срок службы.

Новый «Тяньвэнь-2» присоединится к ряду других международных проектов, которые способствуют обмену научными знаниями в области изучения астероидов. В том числе, он встанет в один ряд с зондами Европейского космического агентства (ЕКА) Ramses («Рамзес») и Hera («Гера»), NASA DART и OSIRIS-REx, JAXA «Хаябуса» и Destiny+. Возвращение образцов во время предыдущих полетов автоматических станций к астероидам показали, что на небесных телах могут содержаться органические молекулы, аминокислоты и нуклеиновые основания — потенциальные «кирпичики» для формирования жизни. Вполне вероятно, что и новое исследование принесет важные открытия в этой области.