Космонавтика и астрономия за последние пару десятков лет достигли очень заметного прогресса. В частности, учёные отправили в разные уголки Солнечной системы несколько зондов и космических станций, которые должны прояснить историю формирования нашей системы, узнать, возможно ли существование жизни на Европе, спутнике Сатурна, изучить различные астероиды и выполнить ещё много научных задач.

Что касается астероидов, то среди них есть реликтовые объекты, которые остались со времён до формирования Солнечной системы. Изучив их, учёные смогут прояснить процесс эволюции нашей системы и узнать, из каких «кирпичиков» она сложена.

Чем примечательны эти астероиды?

Учёные считают, что во время формирования Солнечной системы протопланеты располагались гораздо ближе к нашей звезде, чем сейчас. Постепенно они начали смещаться благодаря гравитационному взаимодействию, причём смещение было разнонаправленным. Так, Сатурн, Уран и Нептун двигались от Солнца, а Юпитер — к нему.

Кроме того, подвержены гравитационному смещению были и более мелкие объекты, которые находились в районе пояса Койпера. Эти объекты попали внутрь Солнечной системы, причём некоторые были притянуты Юпитером. На своих местах они находятся вот уже несколько миллиардов лет.

Астероиды, о которых мы говорим, сильно отличаются от большинства таких объектов в нашей системе — и размерами, и цветом. Миссия «Люси» заключается в посещении «троянцев», чтобы изучить их и выяснить, почему они так сильно отличаются от своих собратьев. Кстати, среди этих объектов есть как очень крупные, около 100 км в диаметре, так и помельче, с диаметром около 20 км. Два из них, Патрокл и Менетий, вращаются друг возле друга, т. е. это бинарные астероиды.

Специалисты считают, что троянские астероиды сформировались миллиарды лет назад — примерно в то время, когда планеты лишь формировались из газопылевой туманности.

Исследование троянцев Юпитера является одной из первоочередных задач, обозначенных в обзоре десятилетий, посвящённом планетарной науке. Троянцы Юпитера были обнаружены наземными телескопами и широкоугольным инфракрасным обозревателем, их альбедо достаточно низкое, ниже, чем в «среднем по больнице».

Миссия «Люси» и её цели

Проект миссии заключается в отправке специального зонда к астероидам, которые он должен более-менее тщательно изучить. Для этого у зонда есть научные приборы:

• L’Ralph — панхроматический и цветной визуализатор (0,4-0,85 мкм) и инфракрасный спектроскопический картограф (1-3,6 мкм). L’Ralph основан на инструменте Ralph зонда «Новые горизонты». Он будет использоваться для измерения силикатов, льда и органических веществ на поверхности. Разработчик оборудования — Центр космических полётов имени Годдарда

• L’LORRI — визуализатор высокого разрешения. L’LORRI является доработанной версией инструмента LORRI, установленного на зонде «Новые горизонты». Прибор предоставит самые подробные изображения поверхности троянов. Разработчик оборудования — Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса

• L’TES — тепловой инфракрасный спектрометр (6-75 мкм). L’TES похож на OTES, используемый в миссии OSIRIS-REx. Он раскроет тепловые характеристики наблюдаемых троянцев, что также сообщит состав и структуру материала на поверхности астероидов. Радиологическое исследование позволит определить массу троянцев с помощью радиосвязи космического корабля и антенны с высоким коэффициентом усиления для измерения доплеровских сдвигов. Разработчик оборудования — Университет штата Аризона

Проект достаточно продолжительный, поскольку зонду придётся выполнять свою задачу около 12 лет (2 года из 12 уже прошло, осталось ещё 10). Первая цель аппарата, астероид Динкинеш, уже достигнута. Кстати, космический аппарат был назван в честь останков скелета предка человека, возраст которого составляет 3,2 миллиона лет.

1 ноября аппарат NASA подлетел к астероиду Динкинеш на расстояние в 430 км. Сам астероид не особо интересен для науки, главным на этом этапе была задача настройки всех научных приборов зонда «Люси» перед отправкой к основной цели — троянским астероидам.

Сейчас зонд должен вернуться обратно к Земле, где он совершит новый гравитационный манёвр вокруг нашей планеты в конце 2024 года. После этого начнётся второй этап, тоже промежуточный — полёт к астероиду Дональд Джохансон диаметром примерно в 4 км. Получил он это название в честь первооткрывателя останков австралопитека Люси Дональда Джохансона.

После этого стартует уже третий, основной этап — изучение троянских астероидов Юпитера. Только в августе 2027 года аппарат «Люси» должен будет приблизиться к астероиду Эврибат шириной 64 км и его спутнику Квета шириной 1 км.

В 2027 году космический аппарат прибудет в точку Лагранжа L4 системы Юпитер — Солнце (группа астероидов, которые вращаются на 60 градусов впереди Юпитера), где она пролетит мимо 4 астероидов: (3548) Эврибат, (15094) Полимела, (11351) Левк, (21900) Орус. После этого «Люси» вернётся к Земле, чтобы сделать гравитационный манёвр, который доставит её в точку Лагранжа L5 системы Юпитер — Солнце.

Произойдет это в самом начале 2030-х годов. "Люси" достигнет финальных целей миссии – астероидов Патрокл, шириной 113 км, и Менетий, шириной 104 км. Эти объекты интересны тем, что они вращаются вокруг Солнца таким образом, что к ним достаточно сложно долететь космическим аппаратам. Но путь "Люси" запланирован таким образом, что ученые смогут получить информацию и об этих объектах.

Скорость "Люси" в момент прохождения мимо каждого астероида составит 6-9 километров в секунду. В момент сближения зонд будет проводить различные замеры, включая определение цвета, состава, скорости вращения и массы астероидов.