В ближайшие месяцы астероиды будут особенно актуальны. Нет, они не обрушатся на Землю. Земля обрушится на них. Точнее земные изделия будут рассматривать их с близкого расстояния, спускаться на поверхность, хватать, расстреливать и бомбить. Первыми реванш за Челябинск берут японцы.
Сразу три космических аппарата вышли на охоту за астероидами. Японская Hayabusa 2 уже во всю исследует астероид Рюгу. Следом ожидается экспедиция американского OSIRIS-REx у астероида Бенну. А к Новому году межзвездный зонд New Horizons покажет нам малое космическое тело Ultima Thule, которое будет изучено с близкого расстояния.
Hayabusa 2 является второй попыткой японского космического агентства JAXA покорить астероид. Первая Hayabusa тоже принесла определенные результаты с астероида Итокава, и даже щепотку астероидного грунта массой менее грамма. В 2005 году астероид рассмотрели с близкого расстояния, получив уникальные данные о его строении и образовании.
Для него даже выделили отдельный тип астероида — «куча щебня». Это очень рыхлое космическое тело, сформированное из мелких и крупных камней, связанных гравитацией и силами Ван-Дер-Ваальса (силы слабого электромагнитного взаимодействия на молекулярном уровне, благодаря им, например, гекконы могут ползать по стеклу).
Несмотря на успехи Hayabusa, в ее полете было много проблем и сбоев. Не подал признаков жизни спускаемый аппарат MINERVA, были проблемы с двигателями, бортовым компьютером и солнечными батареями, грунта смогли собрать ничтожно малое количество. Возвращение произошло на три года позже намеченного срока. Поэтому JAXA решило взять реванш. В следующий раз провели тщательную работу над ошибками и пока экспедиция развивается довольно успешно.
Hayabusa 2 стартовала в 2014 году, и отправилась межпланетное пространство, совершая полет вокруг Солнца для выхода на траекторию сближения с новой целью — астероидом Рюгу. Это типичный астероид самого распространенного спектрального класса C из семейства Аполлонов, размером чуть меньше километра, имеющий слегка вытянутую орбиту, которая в дальней части пересекает орбиту Марса, а в ближней — Земли. Ожидается, что материалы этого астероида относятся к газопылевому диску из которого формировались все тела Солнечной системы, т.е. это исследование — попытка заглянуть на 4,6 млрд лет в прошлое — еще до появления Земли. Правда к исходному «строительному материалу» Солнечной системы относится большинство метеоритов-хондритов, которые и так падают на Землю, а Рюгу ничем особенным не выделяется, кроме того, что имеет удобную орбиту, что упрощает его достижение.
Конструкция Hayabusa 2 во многом повторяет предшествующий одноименный аппарат. Служебная платформа с ионной маршевой двигательной установкой, солнечными батареями, системой навигации и ориентации, в основном, заимствована у Hayabusa.
Зонд оснащен тремя навигационными фотокамерами видимого диапазона света. Одна из них, «дальнобойная» с узким углом обзора, но хорошим увеличением, обладает семью световыми фильтрами, которые позволяют делать цветные кадры. Две камеры — черно-белые широкоугольные, для удобного обзора пространства и выбора цели для изучения. Есть еще лазерный «сканер» — лидар, анализирующий структуру поверхности астероида для упрощения посадки.
Удаленное геологическое исследование предполагается проводить при помощи инфракрасных камер. Одна из них — спектрограф среднего инфракрасного диапазона — позволит изучать геологический состав, а вторая — в дальнем инфракрасном — измеряет температуру поверхности.
Hayabusa 2 несет солидный запас средств для прямого изучения поверхности: танталовые пули чтобы выбить и собрать немного реголита, ударный импактор со взрывчаткой, три малых перемещаемых спускаемых зонда Rover от японских университетов, и один спускаемый германо-французский попутчик MASCOT. Главной задачей Hayabusa 2 является добыча трех порций астероидного грунта и возвращение на Землю к 20-му году.
Японский аппарат сблизился с Рюгу летом 2018 года.
Астероид тоже оказался «кучей камней» характерной формы бриллианта, которая появилась из-за рыхлой структуры и быстрого вращения.
Похожей формы был астероид Штейнс, осмотренный Rosetta.
К настоящему времени на Рюгу десантирована пара исследовательских аппаратов Rover-1A и Rover-1B, созданные JAXA и Университетом Айзу. Это небольшие цилиндрические аппараты диаметром 18 см и высотой 7 см, массой около 1 кг. Оснащены камерами, термометром и солнечными батареями, поэтому какое-то время с них можно ожидать новые снимки.
Перемещаемый модуль MASCOT разработан в Германском аэрокосмическом центре в сотрудничестве с Французским космическим агентством. Это 10-килограммовый модуль размером и формой с обувную коробку. У него также есть камеры и научные приборы: инфракрасный спектрометр для определения геологического состава поверхности, радиометр для высокоточных измерений температуры грунта, и магнитометр для определения магнитного поля астероида. MASCOT сбросили на Рюгу 3 октября, он совершил три прыжка, и проработал три астероидных дня или 17 земных часов. Солнечных батарей для подзарядки ему не поставили, поэтому его миссия уже завершена, но часть научных данных еще остается на Hayabusa 2, поэтому можно ожидать новых снимков и информации от MASCOT.
Пока на борту Hayabusa 2 остается Rover-2. Это восьмиугольный однокилограммовый аппарат размером 15х16 см, с двумя камерами, термометром и акселерометром. Он создан объединением японских университетов под руководством университета Тохоку.
Для составления трехмерной модели астероида и безопасного тесного сближения с ним, на борту японского зонда установлен лазерный «сканер» — лидар. Прибор «обстреливает» лазерными лучами космическое тело, определяя расстояние до поверхности. Для упрощения работы лидара, японский аппарат запасся пятью шарами-метками со светоотражающей поверхностью. На одну из светоотражающих оберток нанесли имена 180 тыс людей, принявших участие в акции Messages from Earth, организованной Планетным сообществом США.
Hayabusa 2 должна собрать грунт с трех точек астероида. Причем два образца будут приняты с поверхности, а третий постараются взять со дна рукотворного кратера, который выбьют с помощью заряда взрывчатки. Ударный зонд (импактор) представляет собой кумулятивный заряд по принципу «ударное ядро». Взрывчатка нужна т.к. скорость зонда относительно астероида небольшая и простое столкновение кратер не создаст.
Небанально решена задача наблюдения момента удара импактора в астероид. Поскольку подрыв заряда и выброс реголита представляет опасность для Hayabusa 2, в момент взрыва она будет находиться с обратной стороны Рюгу, и не сможет наблюдать удар. Вместе с отделением импактора Hayabusa 2 отделит летающую фотокамеру DCAM3, которая должна запечатлеть момент взрыва и выброса породы. Отделяемая камера представляет собой практически самостоятельный космический аппарат с оптикой, радиосистемой передачи данных, аккумуляторной батареей и пассивной системой обеспечения теплового режима. DCAM3 имеет цилиндрическую форму, и стабилизацию закруткой. В момент отделения, на расстоянии 1 км от места удара импактора, камера будет направлена на место столкновения, и закручена как волчок по оптической оси, что позволит ей смотреть всегда в одну сторону. После съемки, у камеры будет один час чтобы передать на Hayabusa 2 все снимки.
Сам инструмент для взятия образцов грунта астероида повторяет тот, что был на первой Hayabusa, и лишь немного модернизирован. Из-за низкой гравитации астероида, посадка на него напоминает скорее стыковку космических кораблей, а не привычную для нас операцию посадки на Земле, Марсе или Луне. Поэтому сама Hayabusa 2 садиться на астероид не будет, она выпустит телескопический раструб, который сблизит с поверхностью. В это время изнутри раструба в астероид выстрелят пули, и в грунтосборник попадут выбитые ими фрагменты. Такая операция повторится трижды, причем в третий раз придется точно «состыковаться» с кратером, оставленным взрывчаткой.
Процесс добычи породы проконтролирует отдельная камера, на установку которой студенты собирали средства краудфандингом. Космический аппарат уже провел несколько репетиций сближения с астероидом, но провести первый захват грунта ученые пока не торопятся.
После сближения и предварительного осмотра астероида, ученые забили тревогу. Оказалось, что на поверхности практически нет ровных участков с рыхлым реголитом, куда можно было бы спуститься и забрать образцы. Везде лежат крупные и мелкие камни, для которых грунтозаборное устройство Hayabusa 2 просто не приспособлено. Пока выбрано несколько целевых участков на астероиде, с мелкими камнями, откуда предполагается схватить реголит.
Возвращение спускаемого аппарата Hayabusa 2 ожидается в 2020 году, если вся программа пройдет успешно. Причем сама Hayabusa 2 сохранит запас топлива чтобы отправиться на исследование другого околоземного астероида.
В целом, миссия Hayabusa 2 демонстрирует возможности, которые открывает современная микроэлектронная революция. Даже относительно небольшой межпланетный космический аппарат может не только самостоятельно изучать космос, но и становится носителем множества малых самостоятельных аппаратов, которые значительно расширяют возможности ученых и позволяют заниматься космонавтикой студентам и широкой общественности.
Комментарии (36)
saag
31.10.2018 08:56+1Сами же пишут — груда щебня, интерес разве что в отработке технологий, есть околоземный астероид Амон, размером 2 км, металлический, а уж про самый крупный металлический объект солнечной системы под названием Психея и говорить не приходится, вот где интересно то, помимо самородного железа и железо-никелевых сплавов там могут быть и благородные металлы, UW-158 туда же, Эрос как хороший пример
Zelenyikot Автор
31.10.2018 09:03+1На Психею уже аппарат собирают, надо только подождать.
saag
31.10.2018 09:04Да, NASA планирует, дело насколько детально они будут исследовать или со стороны пофотографируют, измерят магнитное поле…
amartology
31.10.2018 11:00А отработка технологий автоматического взаимодействия космического корабля с пачкой микрозондов, автоматического забора грунта и стыковки-расстыковки с астероидом — это неинтересно что ли?
saag
31.10.2018 15:04Ну в какой то мере интерес представляет, но на мой взгляд не в этом случае, замах на рубль получается, а выхлоп на копейку, с Эросом и то интереснее получилось, ухитрились осуществтить мягкую мосадку зонда, который к этому вообще не был приспособлен и зарывшийся в реголит рентгеновский спектрометр еще передал данные по грунту.
arthi7471
31.10.2018 12:03Я никакой специалист по космосу но разве весь этот металл и вообще любое вещество не должно дико фонить?
Zelenyikot Автор
31.10.2018 12:22Не должно. Астероиды, независимо от материала, содержат очень мало радиоактивных изотопов, поэтому не фонят. А если и содержали, то за 4,6 млрд лет всё уже распалось. Метеориты спокойно выкладывают в музеях на потрогать руками и ювелирные украшения делают.
saag
31.10.2018 14:57Почему оно должно фонить? За все время существования любые радиоизотопы должны распасться, нейтрон в свободном пробеге существует 633 секунды, он даже до орбиты земли может не долететь, если уж конечно не разогнан до световых скоростей, а потом превращается в протон, а протонный дождичек это такой хороший восстановитель до исходного состояния.
Arxitektor
31.10.2018 12:19Оснащение конечно крутое несколько зондов, камера-дрон ) настоящий авианосец зондов.
Сколько всего напихали.
Про MASCOT печельно не поставить солнечные панели…
Дико сократить срок работы ведь не часто к астероиду летаем а весит 10 кило.
Я думаю нужно было обязательно поставить пока Hayabusa 2 исследует астероид он бы вволю напрыгался. Да и данных ходя бы фото пособирал. Ведь они бесценны. Миссии бывают не часто и каждый аппарат должен работать максимально долго желательно многократно превышать срок своей работы.vassabi
31.10.2018 13:49+1если что, MASCOT — делали не японцы
PS: Я вообще считаю, что за такими «роботоносителями» будущее. Уже даже и НАСА тоже собирается на перспективный марсоход ставить отдельные вертолеты\н-коптеры.Zelenyikot Автор
31.10.2018 15:17Любопытная мысль.
vassabi
31.10.2018 20:38+1кстати — вот он.
А еще есть в формате кубсатов (пока что — как сопровождающие ретрансляторы, но в будущем — кто знает, что они еще будут уметь делать).
ИМХО, при такой большой массе основного марсохода (т.е. под тонну — как у Куриосити), и размерах современной электроники, им можно было бы добавить и небольших колесных марсоходов (для разведки глубоких трещин или высоких уступов).
JorjEvmen
31.10.2018 16:29+1Интересно будет посмотреть, как коптер будет летать в разряженной атмосфере Марса :)
MedicusAmicus
31.10.2018 18:52А атмосфера Марса когда-то имела заряд?
Mad__Max
01.11.2018 02:32Выше выложили как примерно это будет выглядеть (рендер + испытания прототипа в герметичной камере с имитацией марсианской атмосферы): www.nasa.gov/press-release/mars-helicopter-to-fly-on-nasa-s-next-red-planet-rover-mission
Просто большой винт и высокие обороты, благо со снижением плотности атмосферы не только подъемная сила снижается, но и ее сопротивление. Поэтому при той же мощности двигателей и запасе энергии можно раскручивать лопасти до намного больших скоростей чем на Земле.Zenitchik
01.11.2018 14:18Скорость звука падает вместе с плотностью атмосферы. Это ограничивает сверху скорость законцовок лопастей. Впрочем, для относительно низкооборотных подъёмных роторов это может быть не критично.
AGARTY
31.10.2018 16:25+2аж дух захватывает. каждое фото, видео и гифка как глоток нового свежего воздуха!
amarao
31.10.2018 17:50Интересно, насколько вся эта техника тяжелее/легче, чем человек с запасом обеспечения водой/едой/теплом? Т.е. ресурсов чуть больше, зато уж человек-то нафоткает.
Плюс у него потрясающе эффективные манипуляторы для сбора чего попало. Плюс глаза, чтобы выбрать интересное и увернуться от опасного.Zenitchik
31.10.2018 18:14+2Вы сильно переоцениваете возможности человека в скафандре. На Луне скафандр сильно мешал, для «сбора чего попало» приходилось специальный инструмент использовать — чтобы не нагибаться.
ariklus
31.10.2018 18:14+1И воздухом. И человеческими интерфейсами управления. И топливом на обратную дорогу.
Не удивлюсь если робот на два порядка где-то легче.
RiseOfDeath
31.10.2018 18:32+2На примере той же хаябусы-2 очень грубо посчитаем сколько весит «человек в корабле».
Время полета (из википедии) 3 года, 10 месяцев, 26 дней. (вообще очень не удобная для рассчета информация, я буду считать что для полета в одну сторону нужно ровно 1500 дней, т.е. примерно 4 года и 2 месяца, соответственно туда-сюда 3000 дней)
1. Собственно человек условно 80 кг.
2. Запас кислорода — интернеты говорят что человек в сутки потребляет около 1 кг кислорода. т.е. нам нужно 1 * 3000 = 3000 кг кислорода.
3. Еда — честно говоря мне было влом выяснять сколько нормальной еды человеку надо, будем считать что бедный космонавт будет есть сойлент. Согласно википедии одна порция сойлента весит 148 гр и вроде как содержит треть суточной нормы веществ т.е. 0.148 * 3 * 3000 = 1332 кг (я думаю что нормальной еды будет больше по весу)
4. Вода — интернеты говорят что надо около 40 грамм на 1 кг веса в сутки. т.е. 80 * 0.04 * 3000 = 9600 кг. (для простоты будем считать что у нас не замкнутый цикл)
Итого нижняя оценка «лишнего» веса — 14 тонн.
И это нереалистичный сказочно маленький минимум без запаса. А еще нужны системы жизнеобеспечения (терморегуляция, регуляция давления, вентеляция, космотуалет, и т.п.), кресло, какие-то тренажеры и т.п. Это еще много веса (я думаю смело можно прибавлять 5-10 тонн) и существенное увеличение габаритов.
Для сравнения — согласно Википедии Хаябуса-2 весит 590 кг. Вспоминаем про «правило 95%» — разница в стартовой массе (и стоимости мероприятия) просто чудовищная.
В качестве вывода:
Отправка кожанных ублюдков, с увеличением расстояний, становится настолько дорогой и сложной (в сравнении с роботами), что (видимо) при нашей жизни никуда мы дальше Луны не полетим. (особенно при условии, что в скафандре функциональности человека настолько ограничена, что роботы превосходят его во всем, кроме способности принимать решения в непредусмотренных ситуациях)amarao
31.10.2018 20:07В вашем рассчёте меня очень смущает вода. Если мы из 14т вычтем 9, останется 5. При 95% факторе — 95 тонн. Много, но не фатально. Хотя радиационная защита такая будет, что о 9 тоннах воды будут просто мечтать.
RiseOfDeath
31.10.2018 20:19+1Я, к сожалению, не готов даже примерно рассчитать сколько будет весить радиационная защита (которая опять же сильно зависит от объема пространства, который надо защитить от радиации).
А на счет воды — я просто взял сколько ее надо. Хрен его знает что лучше для такого полета — тащить регенератор или много воды. Точно так же с кислородом — не понятно что лучше — тащить 3 тонны кислорода или регенератор. Опять же, если не ошибаюсь, для связывания углекислого газа (т.е. удаления из атмосферы) используются расходуемые реагенты, которые тоже что-то весят.
Опять же я еще не учел, вес гигиенических принадлежностей (например салфеток для протирания, вместо душа) и прочих мелочей (той же упаковки от еды).
Я думаю реально мой расчет можно смело умножать на инженерный коэффициент.
p.s.
При 95% факторе — 95 тонн. Много, но не фатально.
Опять же не факт, что Япония (в данный момент) может взять и вывезти полезную нагрузку в 10 (если считать ваши 5 тонн) или в 50 (как у меня, вместе с взятым с потолка весом «прочего» нужного космонавту оборудования) раз тяжелее, чем сейчас.
ariklus
01.11.2018 13:49Вот да, без энергоэффективного режима ожидания или телепортера людям в космос летать очень дорого выходит.
RiseOfDeath
01.11.2018 14:15А еще это очень скучно. Я вот не представляю чем я буду себя занимать 8 лет в железной банке будучи один. Конечно можно заняться какой-нибудь научно-теоретической деятельностью, или закодить ИИ, который захватит мир или просто деградировать смотря фильмы, читая Донцову и играя в игры. Один хрен я не смогу потратить 100% бодорствования на это. Значит надо будет меня чем-то развлекать/занимать чтобы я за время полета не выжил из ума. (а оборудование для этих занятий тоже занимает место и что-то весит)
black_semargl
01.11.2018 11:51У человека есть большой недостаток — его надо ещё и назад вернуть.
Вот обеспечение этого будет весить на порядок больше зондаamarao
01.11.2018 13:20Ну, образцы тоже вести надо. Хотя да, образцы лёгкие, а жизнеобеспечение такое же, как и было.
slovak
01.11.2018 09:41Для упрощения работы лидара, японский аппарат запасся пятью шарами-метками со светоотражающей поверхностью.
Подскажите, кто знает, каким образом они помогут работе лидара?
RiseOfDeath
01.11.2018 10:18Я думаю как эталонный объект с известными оптическими характеристиками поверхности для калибровки лидара.
kether
Рюгу формой очень напоминает игральную кость. Как тебе такое, Альберт Эйнштейн, похоже, бог всё же играет в кости.
biomassa
Не скажу что именно формой очень напоминает астероид Итокава. Похоже, бог тоже… отложил кирпичей.
Японцы молодцы, если не тянут построить большей "марсоход" — строят маленькие автоматические зонды и исследуют астероиды, "посадка и взлет" на/с которых не такая проблематичная. Мало того, часть из них делают студенты, многие из которых придут на смену нынешним космическим инженерам. Цивилизованные страны заботятся о будущем своей науки, а Россия… похоже уже профукала все наследство СССР.