Астероид Бенну гораздо более странный, чем предполагали исследователи

Приземление космического аппарата OSIRIS-REx на астероид Бенну привело к образованию груды обломков.

Когда зонд OSIRIS-REx прибыл к астероиду Бенну, он обнаружил небесное тело, которое выглядело и вело себя совсем не так, как ожидали учёные.

Когда НАСА приступило к планированию своей первой миссии по взятию образца породы с астероида, научное сообщество, изучающее космические породы, было в восторге от другой астероидной миссии — японского аппарата «Хаябуса». В 2010 году этот аппарат впервые в истории триумфально доставил на Землю фрагмент космического булыжника под названием Итокава. Несколькими годами ранее «Хаябуса» нанёс на карту всю Итокаву, обнаружив на ней ландшафт, усеянный валунами, а также гладкие пляжные равнины, или водоёмы, из гравия и песка.

Именно эти снимки Итокавы легли в основу проекта миссии НАСА OSIRIS-REx. Но, как оказалось, несмотря на внешнее сходство, астероид, к которому должен был направиться OSIRIS-REx, оказался совершенно другим.

«Стратегия планирования миссии OSIRIS-REx заключалась в том, чтобы взять Итокаву и все наблюдения астероида Бенну, которые мы проводили ранее, — рассказал Space.com Кевин Уолш, планетолог из Юго-Западного исследовательского института и ведущий научный сотрудник рабочей группы по разработке реголита миссии OSIRIS-REx. — Мы смотрели на то, как по-разному [эти два астероида] отражают свет и как по-разному отражают радары, и всё указывало на то, что на Бенну больше прудов с мелкими зёрнами, чем на Итокаве».

Только когда OSIRIS-REx прибыл к астероиду Бенну, спустя два года после запуска в 2016 году с космодрома Кеннеди на мысе Канаверал (штат Флорида), команда миссии обнаружила, что их предположения были «совершенно неверными», — сказал Уолш. Вместо широких равнин из песка и гравия, перемежающихся скоплениями валунов, камеры космического аппарата «адский ландшафт с валунами», в котором не было ни одного гладкого открытого участка, на котором, как они предполагали, OSIRIS-REx должен был совершить посадку и собрать образец.

Главный научный сотрудник космического аппарата Данте Лауретта (Dante Lauretta) в своём интервью сайту Space.com сообщил, что у команды были опасения, что сбор образцов вообще невозможен.

«Когда мы проектировали космический аппарат, мы ориентировались на точность посадки около 50 метров, — сказал Лауретта. — По тепловым и радиолокационным характеристикам [Бенну] действительно выглядел как гладкая поверхность. Поэтому, когда я впервые увидел, что [поверхность совершенно другая], я подумал, что у нас могут быть проблемы».

Стереоскопическое изображение скального обнажения на поверхности астероида Бенну.

Пока команда решала вопрос о том, сможет ли их драгоценный космический аппарат безопасно приземлиться среди огромных валунов, которые, сопротивляясь слабому притяжению Бенну, поднимались на невиданную на Земле высоту, они получили поддержку из неожиданного источника. Легендарный гитарист рок-группы Queen и известный любитель астрономии сэр Брайан Мэй связался с Лауреттой, чтобы выразить свою заинтересованность в миссии. Мэй, обладатель докторской степени по астрономии, которую он, как известно, защитил после 30-летнего перерыва, вызванного ростом славы группы Queen в 1970-х годах, также известен своим интересом к стереоскопической съёмке. Именно этот навык он предложил команде OSIRIS-REx, которая в то время испытывала трудности с поиском достаточно свободного от валунов участка для посадки космического аппарата.

Стереоскопическая съёмка воспроизводит способность человеческого глаза воспринимать окружающее пространство в трёх измерениях. Специальные стереокамеры помогают марсоходам ориентироваться на местности. Но космический аппарат OSIRIS-REx не был оснащён стереокамерой. Однако Мэй знает, как обойти эту проблему: он подобрал изображения различных точек Бенну, сделанные под разными углами, и обработал их для трёхмерного просмотра.

«Как только вы получаете стереоизображение конкретного потенциального места посадки, вы можете инстинктивно оценить, насколько удачно всё сложится, — сказал Мэй в интервью сайту Space.com. — Вы видите, что там есть валун, насколько велик уклон, насколько опасно садиться и слезать».

С помощью Мэя команда OSIRIS-REx в конце концов определила достаточно свободный от препятствий кратер, чтобы приступить к сбору образцов. Однако для этого пришлось дистанционно перепрограммировать космический аппарат. Вместо первоначально предусмотренной посадочной площадки шириной 50 м космическому аппарату пришлось втиснуться в кратер Соловьиный шириной всего 10 м.

Астероид Бенну оказался совсем не таким, как ожидали учёные.

«При запуске мы планировали использовать лазерный альтиметр для наведения на астероид, поскольку ожидали увидеть большие гладкие участки, — говорит Лауретта. — Мы просто думали, что нам нужно будет знать, что мы спускаемся с нужной скоростью к поверхности. Вместо этого нам пришлось полностью изменить стратегию, использовать бортовые камеры и провести обширную картографическую кампанию, иногда нанося на карту объекты размером всего в пару сантиметров, чтобы занести их в память космического аппарата, чтобы он мог принимать реальные решения и направлять себя вниз к безопасному месту».

Спуск прошёл гладко. Но когда устройство для сбора образцов OSIRIS-REx прижалось к поверхности астероида, произошло нечто неожиданное. Вопреки ожиданиям, поверхность повела себя почти как болото. Через несколько секунд космический аппарат погрузился на 50 см вглубь Бенну. Когда головка для сбора образцов засосала образец и заработали двигатели заднего хода аппарата, из кратера поднялась огромная стена обломков, поглотившая поднимающийся космический аппарат.

Команда OSIRIS-REx узнала о случившемся только после того, как изображения с бортовых камер достигли Земли. Позднее исследователи признали, что взбаламученный гравий мог повредить удаляющийся аппарат.

Уолш охарактеризовал посадку как «интересную с научной точки зрения, хотя и сложную с оперативной». Оказалось, что, как и при оценке поверхности Бенну, команда ошиблась в оценке её плотности. Поверхностный слой оказался неожиданно рыхлым, больше похожим на жидкость, чем на твёрдый материал, чего не показал анализ измерений с орбиты Бенну.

«Когда мы проводили расчёты, то первоначально брали плотность всего Бенну, которая составляет 1,1 грамма на кубический сантиметр, — сказал Уолш. — Но потом наши модели показали, что для того чтобы так сильно сжать поверхность и загнать головку метки так глубоко в поверхность, плотность поверхности должна была бы составлять около 0,4 грамма на кубический сантиметр. А так она была менее чем в два раза плотнее, чем всё тело».

Учёные до сих пор не знают, почему поверхность Бенну так похожа на воду. Уолш полагает, что мелкие частицы типа песка могли просочиться в недра астероида через щели между более крупными фрагментами пород, оставив в поверхностном слое астероида много пустого пространства. Это объясняет неожиданно низкую плотность поверхности, а также общую плотность астероида, которая, по-видимому, намного выше, чем у поверхности.

Несмотря на все трудности, OSIRIS-REx собрал гораздо больше астероидного материала, чем планировалось, и в воскресенье, 24 сентября, космический аппарат доставит этот груз на Землю. Лауретта надеется, что первые научные результаты анализа образцов будут опубликованы к концу этого года. И есть вероятность, что Бенну ещё не раз удивит исследователей.