На фоне грядущей колонизации Марса говорить о беспилотных полётах к Меркурию, лунам Юпитера или к одному из заурядных околоземных астероидов — как-то даже стыдно. Разве что снарядить экспедицию к альфе Центавра! Ну и что, что гипотетично, зато как звучит!

А между тем только на ближайшее десятилетие космические агентства запланировали целый ряд интереснейших миссий. На них выделено финансирование, и они уже находятся на разных стадиях материального воплощения.

Ни одна из них не связана с «покорением» или «колонизацией», но все они позволяют раздвинуть наши горизонты, чтобы ответить, возможно, на важнейшие из всех вопросов: «Откуда мы пришли? Кто мы? Куда мы идём?»

В подтверждение этого Фокус выбрал 10 самых интересных на наш взгляд космических миссий ближайшего будущего. А что касается посадки яблонь на Марсе, то без осуществления некоторых из этих проектов, это мероприятие вряд ли когда-нибудь состоится.

Меркурий — наименее изученная планета земной группы, куда кроме него самого и Земли входят также Венера и Марс. Наблюдать Меркурий с Земли очень неудобно из-за того, что он близко к Солнцу, а Солнце очень яркое.

Изучать его с помощью космических аппаратов — тоже задача непростая. Поверхность планеты может нагреваться до температуры 470°C, поэтому кататься там на ровере, как по Марсу, точно не получится. Но даже вывести аппарат на стабильную орбиту вокруг Меркурия сложно из-за гравитационного воздействия нашей звезды.

До сих пор к этой планете приближалось только два космических аппарата, и оба американские. Mariner 10 трижды пролетел возле Меркурия в 1974–1975 годах, а Messenger вышел на его орбиту в 2011 году.

Миссия BepiColombo предполагает, что Меркурий будут изучать сразу два аппарата — Mercury Planetary Orbiter (MPO) и Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). У каждого будет своя орбита, свои задачи и свои инструменты для их выполнения.

Весь путь от Земли до Меркурия они проделают вместе, в одном транспортном модуле. За 7 с лишним лет пути корабль совершит 9 гравитационных манёвров у Земли, Венеры и самого Меркурия и лишь по достижении цели, в конце 2025 года, аппараты разъединяться, чтобы занять свои орбиты.

Общая цель миссии BepiColombo — изучить состав, геофизические характеристики, атмосферу, магнитосферу, а также историю Меркурия. Целый ряд вопросов, касающихся этой планеты, до сих пор остаются без ответов. Например, почему магнитное поле Меркурия гораздо сильнее, чем у Марса, тогда как у Венеры его нет вовсе?

Непонятно, происходит ли на этой планете тектоническая активность. Хотя на её поверхности очень жарко, но есть данные, что на дне кратеров в полярных областях лежит водяной лёд, и это тоже нужно проверить. Это лишь некоторые вопросы и задачи, стоящие перед BepiColombo.

Исследование Меркурия поможет лучше понять, как формируются и как эволюционируют планеты Земной группы. Это важно, чтобы понимать, как часто (или, как редко) такие планеты возникают в других звёздных системах нашей Галактики и, в конце концов, оценить шансы того, что мы не одиноки во Вселенной.

Миссия BepiColombo рассчитана на один земной год, но может быть продлена.

Орбитальный телескоп James Webb (James Webb Space Telescope, JWST) станет самым большим и самым мощным орбитальным телескопом за всю историю. Его чувствительность приблизительно в 100 превышает чувствительность телескопа Hubble, который он должен заменить. Главная задача JWST — исследование молодых галактик сразу после Большого взрыва, а также наблюдение за звёздами и экзопланетами.

По слухам, резонансная пресс-конференция NASA в феврале, посвящённая открытию системы из семи землеподобных планет вокруг красного карлика TRAPPIST-1, как раз была направлена на то, чтобы привлечь общественное внимание к миссии JWST, запуск которого уже несколько раз откладывался. Сейчас он запланирован на 2018 год.

В конструкции JWST будет применён целый ряд уникальных решений. Например, его зеркало имеет диаметр 6,5 метра, тогда как диметр зеркала Hubble — 2,5 метра. Это зеркало не цельное, оно состоит из 18 шестигранников, соединённых в виде пчелиных сот. Во время полёта оно будет в сложенном состоянии, и только после выхода на орбиту «соберётся» в рабочее состояние. Для облегчения конструкции его изготовили из бериллия, а покрыто оно тонким слоем золота.

Солнечное излучение, а также тепло от Земли и Луны будет мешать работе очень чувствительного телескопа. Поэтому в его конструкции предусмотрен специальный экран площадью с теннисный корт, который снижает тепловой поток более чем в миллион раз.

Планируется, что James Webb проработает на орбите по меньшей мере 5 лет.

На 2020 год запланирован старт второго этапа миссии ExoMars, которую реализует ESA совместно с Роскосмосом. Цель этой миссии — поиски возможных следов жизни на Красной планете.

Первый этап миссии стартовал в 2016 году. Предполагалось, что исследовательский аппарат Trace Gas Orbiter (TGO) выйдет на орбиту вокруг Марса, а посадочный модуль Schiaparelli сядет на поверхность планеты.

Но если первую часть задачи удалось решить успешно, то Schiaparelli потерпел крушение, врезавшись на большой скорости в поверхность Марса.

До этого Европейское космическое агентство лишь раз пыталось посадить аппарат на Марс, но миссия также потерпела неудачу — в 2003 году аппарат Beagle 2 так и не вышел на связь после предполагаемой посадки. Обнаружить его точное местоположение удалось только через 12 лет. Оказалось, что сама посадка прошла нормально, но, вероятно, аппарат не смог раскрыть одну из своих четырёх солнечных панелей, а в таком состоянии не работает антенна, без которой невозможно связаться с Землёй.

На втором этапе миссии ExoMars планируется посадить на поверхность Красной планеты специальную платформу и ровер. Основные задачи платформы, созданием которой занимается российская сторона, — мониторинг климата, а также исследования атмосферы.

Шестиколёсный ровер создаёт ESA. Проходя по поверхности Красной планеты около ста метров за один марсианский день, он будет собирать пробы грунта и анализировать их в поисках органических веществ.

Фишка этого марсохода, которой не мог похвастаться ни один из его предшественников, — специальный бур, позволяющий брать образцы породы с глубины до двух метров. Это повышает шансы найти возможные следы жизни, поскольку на поверхности они едва ли могли сохраниться из-за действия радиации.

InSight — очередная миссия по исследованию Красной планеты. До сих пор аппараты, которые работали или работают на Марсе, изучали его поверхность или то, что над ней. А цель InSight — исследовать внутреннее строение планеты. Это может прозвучать неожиданно, но благодаря этому мы сможем лучше понять, что происходило с нашей Землёй более 4 миллиардов лет назад.

Также как и Земля, Марс вместе с Меркурием и Венерой входят в Земную группу планет, которые образовались по похожему сценарию. В своей ранней молодости все они прошли через стадию, когда их вещество было в расплавленном состоянии.

При этом самые тяжёлые компоненты уходили «на дно», то есть в центральную область, самые лёгкие оказались на поверхности, а между ними — средние по плотности. Так образовались ядро, кора и магма, которые есть у каждой планеты Земной группы.

От того, как именно происходили эти процессы в первые сотни миллионов лет жизни каждой планеты, во многом зависит её современный облик и характеристики: степень тектонической и вулканической активности, состав атмосферы, наличие магнитного поля и т. д.

Современное строение Марса как раз отображает эти древние процессы, а вот на Земле свидетельства этих этапов «стёрлись». Именно поэтому изучение строения Марса поможет лучше понять эволюцию его «родственников», в том числе и нашей планеты.

Миссия InSight предполагает посадку модуля на поверхность Красной планеты. Конкретные задачи, которые перед ним стоят, — определить состав и другие характеристики ядра Марса, его мантии и коры. Кроме того, аппарат будет изучать сейсмическую активность Марса и степень метеоритного воздействия на планету.

Запланированная продолжительность этой миссии — два земных года.

Перед миссией JUICE стоит цель понять, как формируются и эволюционируют газовые гиганты, такие как Юпитер. В нашей Солнечной системе к этому классу кроме него самого принадлежат также Сатурн, Уран и Нептун. Но похожие планеты обнаружены и в других звёздных системах.

Кроме того, JUICE будет изучать спутники Юпитера. Всего их известно 67. Четыре самых больших из них — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — выделяют в отдельную группу, которую называют галилеевыми спутниками в честь открывшего их Галилео Галилея. Три из них (кроме Ио) станут объектами исследования JUICE.

Все три интересны тем, что под толстым слоем льда у каждого из них находится океан жидкой воды. Поэтому их (в первую очередь Европу) часто называют наиболее перспективными местами для поисков внеземной жизни в нашей Солнечной системе.

Европа интересна тем, что на ней есть так называемые криовулканы — фонтаны, выбрасывающее воду на большую высоту. Ганимед — это самый большой спутник в Солнечной системе (он больше Меркурия) и единственный, у которого есть магнитосфера. Что касается Каллисто, то в своё время NASA рассматривало его в качестве потенциальной цели для будущих пилотируемых полётов и даже места для создания чего-то наподобие промежуточной базы для исследования внешней Солнечной системы.

Старт миссии JUICE запланирован на 2022 год, а в 2030 году аппарат должен выйти на орбиту вокруг Юпитера. Основная часть миссии продлится три с половиной года, а её финалом станет выход на орбиту вокруг Ганимеда, где аппарат будет работать на протяжении 8 месяцев.

Миссия Lucy будет изучать представителей особой группы небесных тел — троянских астероидов Юпитера.

Часто, говоря об астероидах, мы имеем в виду объекты главного пояса, находящегося между Марсом и Юпитером. Но астероиды есть и в других областях Солнечной системы. Например, есть околоземные астероиды, орбиты которых находятся неподалёку от земной орбиты. А троянские астероиды находятся на орбите одной из планет, например, они есть у Марса.

Но целью миссии Lucy станут именно троянцы Юпитера. Считается, что всего их больше миллиона (если считать только те, что больше одного километра), но для Lucy выбрали шесть из них. О природе и происхождении этих объектов известно не много, но предполагается, что они возникли далеко за пределами современной орбиты Юпитера. Учёные полагают, что эти объекты могут содержать информацию о самых ранних этапах развития Солнечной системы.

Название миссии Lucy даёт понять, что изучение троянцев Юпитера станет таким же важным для понимания эволюции Солнечной системы, как изучение хорошо сохранившихся останков австралопитека афарского для понимания эволюции человека.

Прямого контакта с астероидами, как это предусмотрено в миссии OSIRIS-REx, здесь не предолагается, а все исследования будут проводиться дистанционно. Их цель — изучить геологию, состав поверхности и другие характеристики этих шести объектов.

Lucy, так же как InSight и Psyche, реализуется в рамках программы Discovery, куда обычно входят относительно недорогие миссии с бюджетом до $450 млн.

Цель миссии Psyche — один из крупнейших астероидов, который называется 16 Psyche и расположен в главном поясе астероидов. Его диаметр превышает 200 километров, и на него приходится около 1% всей массы главного пояса. Это много, если учесть, что состоит он из более чем миллиона объектов.

Но размер не главное, чем 16 Psyche привлекает исследователей. Подавляющее большинство астероидов, говоря простыми словами, похоже на большие камни. А этот состоит из железа и никеля.

Такое необычное строение 16 Psyche позволило учёным предположить, что он — остаток разрушенной планеты, которая могла быть размером с Марс. На заре своего существования она развивалась, как планета земного типа — у неё образовались ядро, мантия и кора.

Но в результате столкновений с другими небесными телами (а в молодой Солнечной системе они происходили очень часто), протопланета потеряла внешние слои, и осталось одно ядро. Получается, что исследование 16 Psyche — это что-то наподобие путешествия к центру Земли. Другими словами, это ещё один элемент мозаики, которая позволит понять, как формировалась Земля и планеты её типа.

Старт миссии назначен на 2023 год, а своей цели она достигнет в 2030 году. Аппарат не будет садиться на поверхность космического тела, как это делал, например, модуль Philae в рамках миссии Rosetta, а выйдет на орбиту вокруг астероида и будет изучать его на расстоянии.

Уже в этом году Китайская национальная космическая администрация (CNSA) намерена запустить возвращаемую миссию к Луне Чанъэ-5.

Эта миссия осуществляется в рамках Лунной программы Китая. Её разработка началась в конце 90-х годов прошлого века, а первый запуск состоялся в 2007 году. Первый аппарат Чанъэ-1 работал на окололунной орбите, собирая данные для проведения следующих миссий.

В 2013 году в рамках миссии Чанъэ-3 Китай отправил на Луну ровер Юйту. Он стал первым подобным аппаратом на поверхности спутника Земли после советского Лунохода-2, работавшего там в начале 1970-х годов.

А в 2014 году Китай запустил Чанъэ-5-Т1, чтобы исследовать процесс входа в плотные слои земной атмосферы для подготовки к будущей возвращаемой миссии Чанъэ-5.

Цель будущей Чанъэ-5 — совершить посадку на поверхность спутника Земли и собрать, по меньшей мере, два килограмма лунного грунта, который доставят на Землю для проведения исследований. Посадочный модуль будет оснащён специальным буром, который позволит извлекать образцы из глубины до двух метров.

Solar Orbiter позволит увидеть наше Солнце таким, каким мы его не видели никогда. Во-первых, он подойдёт к нему так близко, как ни один другой аппарат до этого. Минимальное расстояние между Solar Orbiter и звездой будет составлять почти лишь четверть расстояния, отделяющего нашу планет от Солнца. Даже Меркурий останется у него «за спиной».

Во-вторых, Solar Orbiter сможет рассмотреть полярные районы звезды, которые с Земли наблюдать очень сложно. И, в-третьих, следуя за вращением Солнца, он сможет наблюдать одну и ту же его область так долго, как это невозможно сделать при наблюдении с Земли.

Для нас, наблюдателей с Земли, может казаться, что поверхность Солнца всегда выглядит одинаково, но это не так. Solar Orbiter позволит увидеть эти изменения, причём он способен различать детали размером в 180 километров (диметр видимого солнечного диска составляет 1,4 миллиона километров). Учёные говорят, что эта картина не оставит равнодушными даже людей, далёких от науки.

Результаты миссии позволят нам лучше понимать и, возможно, даже предсказывать поведение ближайшей звезды, от которой напрямую зависит наша жизнь.

Работа вблизи светила, где количество солнечной радиации в 13 раз больше, чем доходит до Земли, потребовало целого ряда технических решений. Специальный экран будет защищать аппарат от Солнца, а специальные радиаторы — рассеивать избыточное тепло в пространстве. Конструкцию солнечных батарей и коммуникационной системы авторы проекта заняли у будущей миссии по исследованию Меркурия BepiColombo.

Из названия этой миссии — Asteroid Redirect Mission (ARM), не сложно догадаться, что её цель — изменить орбиту астероида. Для чего это может понадобиться — тоже предположить не сложно. Всё это пока что в качестве тренировки.

Но самое интересное в этой миссии другое. Её главная цель состоит в том, чтобы проверить и отработать технологии, необходимые для пилотируемого полёта на Марс. Но обо всём по порядку.

Миссия состоит из двух основных этапов. На первом беспилотный аппарат отправится к одному из околоземных астероидов — тех, орбиты которых находятся неподалёку от земной орбиты. NASA рассматривает несколько кандидатов, но окончательный выбор ещё не сделан.

Космический аппарат с помощью специальных манипуляторов захватит на поверхности астероида большой валун, чтобы вывести его на окололунную орбиту. Но перед этим он попытается изменить орбиту астероида. Идея очень проста. Из школьного курса физики мы знаем, что согласно закону всемирного тяготения любые два объекта, у которых есть масса, притягиваются между собой. Поэтому, космический корабль, «отягощённый» большим камнем, находясь неподалёку от астероида будет его притягивать.

Сила притяжения будет совсем небольшой, но даже её может хватить для того, чтобы изменить орбиту астероида и, таким образом, избежать столкновения с Землёй, если такая угроза когда-то возникнет. Очевидно, NASA хочет проверить, как эта идея будет работать на практике.

Потом корабль доставит камень на окололунную орбиту, и после этого начинается второй этап миссии. К новому спутнику Луны NASA отправит аппарат «Орион» с экипажем на борту, чтобы собрать образцы этой глыбы и вернуть их на Землю для исследования. Выглядит как-то очень уж надуманно, правда? Так оно и есть. Дело в том, что вся эта история с транспортировкой каменной глыбы и отправкой к ней космонавтов нужна для того, чтобы подготовиться к пилотируемому полёту на Марс.

На протяжении последних десятилетий космонавты во время своих полётов не покидали окрестности Земли. Путь до Международной космической станции по космическим меркам близкий и, «если что» — вернуться на Землю тоже недолго.

Полёт к Марсу — это другие условия, другие расстояния и другие временные рамки. Современные скафандры были разработаны около 40 лет назад — их системы жизнеобеспечения не смогут работать нормально на Красной планете, а если что-то поломается, то отремонтировать их можно только на Земле. Полёт к Марсу потребует транспортировки больших грузов, чем доставляются на МКС, а также будет предусматривать стыковку различных модулей.

Окололунное пространство отличается от околоземного, и поэтому его выбрали в качества «полигона» для испытания новых технологий, с которыми первые люди отправятся на Марс.