На краю света. Ученые предлагают начать поиски жизни во внешних областях Солнечной системы

  • Юлия Чайка

Исследователи составили список спутников и планет для будущих космических миссий.

Если бы у вас были несколько миллиардов долларов и одни из самых талантливых ученых и инженеров в области космоса, куда бы вы отправились? На самом деле, нет неправильного ответа. Даже если вы сузите круг выбора до планет, лун, колец и других космических обломков, вам все равно никогда не надоест их изучать, пишет Space. com.

Однако у этого обилия направлений, конечно же, есть и обратная сторона, поскольку шансы того, что все миссии о которых мечтают ученые реализуются - минимальны. Но в любом случае придумывать эти миссии и мечтать о них - крайне необходимая часть исследования космоса, и ученые делают это регулярно.

Во время недавнего виртуального собрания Outer Planets Assessment Group (OPAG), научной консультативной группы, сосредоточенной на исследовании всего, что находится за поясом астероидов, ученые вкратце рассказали о трех концептуальных исследованиях, которые затем попадут в Десятилетний обзор планетарных наук. Им будет руководствоваться NASA для выбора миссий между 2023 и 2032 годами.

Десятилетний обзор, проводимый Национальной академией наук, дает NASA независимую оценку приоритетов и руководство насчет того, куда стоит направлять крупные и небольшие миссии, а куда не следует.

Для OPAG, составляющей Десятилетний обзор, легче оценить эти приоритеты, имея представление о том, какие конкретно исследования предполагается проводить в разных местах.

"Честно говоря, я бы удивилась, если эти миссии когда-либо будут осуществлены. Они действительно предназначены для демонстрации возможностей и масштабов, но не для реализации", - говорит Шеннон Маккениз, планетолог из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Мэриленде.

Во всех трех концептуальных исследованиях изучалась категория миссии, которую NASA называет флагманской. В нее входят такие проекты, как марсоходы Curiosity и Perseverance, миссия Galileo к Юпитеру и миссия Cassini к Сатурну. Они очень затратные и масштабные, поэтому NASA не сможет выполнить сразу три задачи. Однако даже если ни одна из них не реализуется, они все еще смогут определять, куда отправятся космические корабли в будущих десятилетиях.

Так что давайте рассмотрим самые смелые научные мечты о внешних областях Солнечной системы.

Поиск жизни на Энцеладе

Первая остановка: склонный к вспышкам ледяной спутник Сатурна, Энцелад. Он является одной из главных целей ученых для поиска жизни в Солнечной системе.

Миссия Cassini, завершившаяся в 2017 году, обнаружила убедительные доказательства соленых гейзеров, выплескиваемых из ледяной оболочки Энцелада, подтверждая, тем самым, что у него есть подповерхностный океан. До этого момента, ученые никогда не уделяли этому спутнику должного внимания, в результате чего решили разработать концепцию, получившую название Enceladus Orbilander.

Энцелад. Иллюстрация: NASA Solar System Exploration

Orbilander представляет собой два космических корабля в одном. Сначала он будет вращаться вокруг Сатурна, чтобы изучить спутники планеты, а затем на 200 суток переместиться на орбиту Энцелада, чтобы изучить его мир, удаленно собирая образцы и исследуя их в химических лабораториях.

После, Orbilander на протяжении 150 дней расположится на поверхности для второго этапа операций, собирая для дополнительного анализа материал, который образует ледяную корку. Такой двойной подход к миссии позволит Orbilander изучить материал в ледяных шлейфах Энцелада различных форм.

Гипотетическая миссия должна стартовать в конце 2030-х годов, прибыть в систему Сатурна в середине 2040-х, выйти на орбиту вокруг Энцелада в 2050 и приземлится в 2051. По предварительным данным, эта миссия обойдется в 2,5 миллиарда долларов.

Полет к Плутону и его спутнику Тритону

Нептун и его спутник Тритон - прекрасная цель, поскольку ни к одному ледяному гиганту еще никогда не отправляли специальные исследовательские зонды.

Ученые подозревают, что самый большой спутник Нептуна - это объект, выловленный гравитацией планеты из пояса Койпера, далекой области Солнечной системы, где остались обломки со времен ее образования. Но на орбите Нептуна до Тритона добраться легче, чем до его братьев и сестер, которые все еще находятся в поясе Койпера.

Плутон. Фото: New Horizons/NASA

"Это важная часть из шведского стола возможностей, которые нам доступны, поскольку у нас есть шанс посетить единственный класс планет в Солнечной системе, у которого еще не было специальной орбитальной миссии", - отметила Эбигейл Раймер, космический физик из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса.

В концепции миссии, зонд должен прибыть на Тритон, пока солнце светит в его южном полушарии, поскольку именно с такого ракурса заснял спутник Нептуна "Вояджер-2", когда пролетал мимо этого ледяного гиганта в 1989 году. Ученые хотят иметь возможность сравнивать ту же местность с течением времени. "Вояджер-2" зафиксировал на Тритоне несколько активных и много бывших гейзеров, в результате чего ученые хотят понять, каким образом все это работает.

В дополнение к изучению Нептуна, его колец и Тритона, концепция миссии, которую команда назвала "Одиссеей", также будет изучать странное магнитное поле, созданное Нептуном, и то, как оно взаимодействует с его спутником.

"Одиссея" проведет четыре года, путешествуя по системе Нептуна, изучая как сам ледяной гигант, так и Тритон. Ее стоимость оценивается в  3,4 миллиарда долларов", - подчеркнула Раймер.

Путешествие к Нептуну займет около 16 лет, в течение которых космический корабль сможет изучить влияние Солнца на Солнечную систему, изучить наших соседей, как если бы они были экзопланетами, и, возможно, пролететь мимо некоторых астероидов.

К Плутону и дальше

Третий концептуальный проект нацелен на бывшую самую отдаленную планету Плутон и ее соседей.

Основываясь на наследии облета карликовой планеты космическим аппаратом "Новые горизонты" в 2015 году, эта миссия, получившая название "Персефона", будет вращаться вокруг планеты, в частности, чтобы сообщить ученым, скрывает ли она внутренний океан.  

Такой подповерхностный океан, который обычно не ассоциируется с ледяными внешними краями Солнечной системы, может быть индикатором потенциально пригодной для жизни среды.  

"Если крошечный Плутон на краю нашей Солнечной системы является океаническим миром, то, возможно, они более распространены, чем мы ожидали", - сказал Карли Ховет, планетолог из Юго-Западного исследовательского института в Колорадо и ведущий автор миссии "Персефона".

Облет "Новых горизонтов" смог сделать четкие фото поверхности Плутона и его крупнейшего спутника Харона. Но ученым потребуется более длительное перебивание рядом с этой двойной системой для сбора достаточного количества данных, чтобы точно понять, как эти два тела выглядят на данный момент и как они туда попали.

Харон. Фото: NASA Solar System Exploration

Также важно изучить атмосферу этих тел, выяснить, есть ли у Плутона магнитное поле и установить, как эта карликовая планета может выглядеть под поверхностью.

Как и его предшественник, "Персефона" будет сконструирован так, чтобы потом пролететь мимо одного или нескольких объектов пояса Койпера. Пролет "Новых горизонтов" рядом с астероидом Аррокот, был первым взглядом ученых на то, как может выглядеть такой древний космический объект. 

Из трех концептуальных миссий, "Персефона" стоимостью 3 миллиарда долларов, потребует, пожалуй, наибольшего терпения: если ее запустить в 2030 году, то потребуется не менее 26 лет, чтобы добраться до Плутона, после чего космический корабль проведет на его орбите чуть больше трех лет.

Затем, в зависимости от запасов топлива, ученые надеются отправить космический корабль для посещения второго объекта в поясе Койпера, до которого аппарат доберется в 2070-е годы.

Обширные путешествия создают огромные проблемы

В то время как Энцелад является самым простым местом назначения, концепции миссий "Одиссея" и "Персефона" подчеркивают две ключевые проблемы, с которыми потенциальные "исследователи" внешней Солнечной системы столкнутся в ближайшие десятилетия.

Во-первых, обычный подход к путешествию на такие серьезные расстояния - облет Юпитера, чтобы набрать дополнительную скорость, не будет хорошо работать для запусков после начала 2030-х годов из-за того, как Юпитер выравнивается с другими планетами.

Это неудобство означает, что либо ученым потребуется получить одобрение для начала разработки миссий прямо сейчас, либо космическим кораблям потребуются более мощные двигатели и более длительное время полета, чтобы добраться до места назначения.

Вторая проблема, с которой столкнутся будущие миссии за пределами планеты, заключается в том, что космические корабли, направляющиеся в глубь Солнечной системы, обычно не могут получать  необходимую энергию от солнца. Это означает, что ученым придется использовать ядерные батареи для  питания своих космических кораблей.

В проекте миссии Enceladus Orbilander потребуются два таких ядерных генератора, называемых радиоизотопными термоэлектрическими генераторами. "Одиссее" потребуется три, а "Персефоне" целых пять.

Однако стоит отметить, что США только недавно возобновили производство подходящего для космических кораблей плутония после десятилетий отказа от этой практики, и текущие планы не включают достаточно быстрое производство, чтобы удовлетворить желания ученых-планетологов.

Поэтому исследователи ломают сейчас голову над тем, как с меньшими затратами решить эти две проблемы. Чтобы уже через десятилетие запустить с Земли одни из самых масштабных и грандиозных миссий за все время существования человечества.