Продолжают осуществляться космические программы и в нашей стране. Так, уже более десяти лет работает орбитальный комплекс "Мир", несущий на своем борту уникальную астрофизическую аппаратуру. Планируется запуск международной обсерватории "Спектр-Рентген-Гамма", основой которой служит наш астрофизический спутник "Спектр", разработанный НПО им. Лавочкина. Также продолжается работа над орбитальной обсерваторией "Спектр-UV", предназначенной для наблюдений за небом в ультрафиолетовом диапазоне. На 16 ноября этого года назначен старт "Марса-96"... Все это очень интересные и перспективные проекты, с которыми мы непременно познакомим вас на страницах ЗВЕЗДОЧЕТА, но в этот раз речь пойдет о некоторых малоизвестных российскому читателю космических. миссиях, инициатором проведения и основным источником финансирования которых стало Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA).
Возвращаясь к Луне
Какие только космические аппараты не изучали наш естественный спутник, но бреши в наших знаниях о Луне по-прежнему остаются. Космический аппарат "Лунар проспектор" (Lunar Prospector — "Лунный разведчик") обещает заполнить хотя бы часть из них.
Данная миссия будет иметь большую научную ценность, так как к ее завершению ученые должны будут получить беспрецедентно подробные карты химического состава Луны, ее магнитных и гравитационных полей. Для выполнения этой задачи аппарат будет тщательно изучать лунную поверхность с высоты 100 км, сканируя ее сразу несколькими приборами.
Среди них — гамма-спектрометр и нейтронный спектрометр, которые помимо прочего должны будут проверить наличие водяного льда на дне некоторых из кратеров вблизи лунных полюсов.
Спектрометр альфа-частиц будет следить за возможными проявлениями геологической активности Луны — газовыми выбросами, в то время как при помощи магнитометра и электронного рефлектометра будут впервые получены глобальные карты магнитных полей на поверхности нашего естественного спутника.
В добавок к этим экспериментам "Лунар проспектор" выполнит работу по изучению лунной гравитации и обеспечит нас гравиметрическими картами Луны, которые вместе с топографическими данными "Климентины" помогут ученым разобраться в структуре лунной коры.
Другая задача, которую предстоит выполнить аппарату, — это построение карт распределения так называемых KREEP-пород, отличающихся повышенным содержанием К — калия, Rare Earth Elements — редкоземельных элементов и Р — фосфора. Подобные породы на Луне встречается довольно редко, и их происхождение — большая загадка для планетологов. Как предполагают некоторые из них, это — остатки глобального океана магмы, некогда покрывавшего поверхность Луны. Построив карту распределения KREEP-пород и сравнив ее с наблюдаемыми нами сегодня образованиями, как то: моря, бассейны, цирки и крупные кратеры, мы, возможно, сможем более точно увидеть как соотносятся по возрасту различные участки поверхности Луны и, тем самым, получим ключ к ответу на вопрос об их происхождении.
Солнце — на мушку!
Изучение Солнца в последнее время существенно активизировалось. Космический аппарат "Улисс" совершил недавно пролет над обеими полюсами Солнца, а в декабре прошлого года стартовала солнечная обсерватория SOНО. В ближайшем будущем NASA планирует осуществить еще две миссии, предназначенные для изучения нашего дневного светила.
Миссия TRACE (The Transition Region and Coronal Explorer — "Исследователь переходной области и короны") станет первой из них. Ее цель — изучение переходной области солнечной атмосферы от хромосферы к короне и самой солнечной короны. Приборы миссии будут размещены на спутнике класса SMEX (Small Explorer — "Малый исследователь"), который будет запущен в октябре 1997 года.
Основной прибор TRACE — 30-см телескоп, наблюдения на котором будут вестись в жестком ультрафиолетовом и мягком рентгеновском диапазоне с помощью специальной ПЗС-камеры. Изображения солнечной короны, полученные с высокими угловыми (около 1") и температурными разрешениями, позволят проследить за динамикой изменений, происходящих в ней.
Среди других задач этой миссии — качественное изучение связи между магнитными полями и различными образованиями на Солнце, будь то пятна, факельные поля или протуберанцы. Полученные результаты помогут более детально разобраться в природе наблюдаемой структуры магнитного поля солнечной короны, которая до сих пор вызывает немало вопросов у астрономов.
Другая миссия — "Сьюсс-Юрей" (Suess-Uray; названа так в честь двух выдающихся специалистов в области физики Солнца — X. Сьюсса и Г. Юрей) — еще более интересна. Она предполагает захват вещества нашего Солнца и его доставку на Землю. Согласно этому проекту космический аппарат "Сьюсс-Юрей" в течение двух лет будет собирать ионы солнечного ветра в либрационной точке L1 системы Солнце-Земля, чтобы затем возвратить их на Землю.
Для сбора частиц солнечного ветра "Сьюсс-Юрей" будет снабжен вафлеобразными панелями-коллекторами размером более полуметра в поперечнике, сделанными из сверхчистого кремния и германия. Так как Солнце испускает различные типы вещества, панелей предусмотрено три, каждая из которых будет "ловить" разные солнечные частицы. Работать они будут поочередно, согласно командам, поступаемым с Земли. При этом каждый раз из трех панелей открыта может быть только одна, остальные же в это время будут свернуты.
Спустя два года все панели будут закрыты и сложены в специальные капсулы. После того как произойдет запломбирование собранных "образцов" солнечного вещества, аппарат ждет шестимесячное путешествие на Землю. Для того чтобы сохранить содержимое коллекторов-сборников от воздействия атмосферы Земли, в капсулы будет накачан гелий для поддержания давления, необходимого для того, чтобы земной воздух не смог проникнуть внутрь капсул.
Последнее препятствие — это приземление, которое может оказаться слишком жестким для столь деликатного груза, даже если парашют раскроется вовремя. Поэтому вблизи поверхности Земли планируется перехват спускаемого аппарата вертолетом, что позволит избежать нежелательного удара о землю.
Снова к Венере
Не забыли американские ученые и про Венеру. Проект VMPM (Venus Multi-Probe Mission — "Многозондовая миссия к Венере") попытается раскрыть некоторые тайны атмосферы этой планеты.
Венера вращается вокруг своей оси в обратном направлении по сравнению с Землей. День на ней равен 243 земным, а атмосфера проносится над планетой каждые 90 часов, то есть в 60 раз быстрее собственного вращения. Этот феномен называется "суперротацией". В чем причина столь быстрой глобальной циркуляции атмосферы Венеры — до сих пор, несмотря на обилие проведенных исследований этой планеты, так и не ясно.
VMPM предстоит сделать точные измерения скорости ветра, давления и температуры в верхних слоях атмосферы Венеры. Но это еще не все. На борту VMPM будет размещено 14 зондов, на долю которых и выпадет детальное изучение атмосферы планеты.
В текущих планах предусматривается запустить VMPM на ракетоносителе "Дельта-2" с прибытием к Венере 19 сентября 1999 года. За 37 дней до прибытия произойдет первый залп, в результате которого от корабля будут отстрелены первые семь зондов. 21 день спустя будет отстрелена оставшаяся половина. Две группы зондов прибудут к планете с интервалом в 2 часа один от другого, образуя гигантские окружности. Спуск в атмосфере каждого зонда продлится около часа. В это время земные станции по всему миру будут тщательно прослушивать поступающие с них радиосигналы. Едва различимые изменения в частоте каждого передатчика будут давать возможность расшифровать вертикальный температурный профиль атмосферы планеты, узнать направление ветра и его скорость. Все эти данные очень важны для понимания явления суперротации.
Собирая звездную пыль
Целью проекта "Стардаст" (Stardust — "Звездная пыль") является сбор и доставка на Землю вещества комы кометы Вилда 2 и частиц межзвездной пыли. Поток последних был открыт в 1993 году космическим аппаратом "Улисс", и он еще очень мало исследован. На сегодняшний день об этих частицах известно лишь то, что их размеры меньше частиц кометной пыли, и они приходят в Солнечную систему с очень высокой скоростью — 26 км/сек.
Однако собрать на такой скорости их не так-то просто. Поэтому "Стардаст" будет выведен на такую траекторию, что в определенные моменты времени его движение будет совпадать с направлением движения межзвездной пыли. При этом скорость частиц относительно космического аппарата снизится до величины 10-15 км/сек. Вот тогда-то и откроются специальные "ловушки", которые смогут собирать частицы межзвездной пыли на этой уменьшенной скорости.
Помимо сбора межзвездных частиц, миссия "Стардаст" воспользуется благоприятным случаем гравитационного влияния Юпитера на комету Вилда-2, резко изменившего в 1974 году ее орбиту. Космический аппарат встретится с ней и пройдет на довольно низкой относительной скорости сквозь ее кому.
Полет через кому кометы Вилда-2 займет около пяти часов. Ее плотность и уровень активности не известны, но, скорее всего, движение космического аппарата сквозь кому кометы будет похоже на плавание корабля в бурю с градом. При этом бортовые системы должны будут самостоятельно стабилизировать космический корабль, если в него попадет довольно крупная частица, поскольку радиосигналу потребуется как минимум 20 минут для прохождения расстояния до Земли, что делает невозможным оперативное управление аппаратом из центра управления полетом.
Ключом к решению проблемы по захвату как частиц комы кометы, так и межзвездной пыли является материал, называемый аэрогелем. Изобретенный в 1930 году в Стенфордском университете, аэрогель является очень легким по весу материалом, основанным на кремнии. Низкая плотность и пористая структура делают его идеальным для захвата быстрых частиц.
Частицы, которые будут входить в вещество аэрогеля, пройдут расстояние, приблизительно равное их стократному собственному размеру, и остановятся (для межзвездных частиц это будет очень короткая дистанция, так как их размеры оцениваются в 0.01 мкм).
Аэрогель будет приклеен к специальным панелям, тем самым он превратит их в коллекторы для сбора частиц межзвездной пыли, а впоследствии — и комы кометы. Конструкция панелей устроена таким образом, что скорость попадающих в них частиц будет предварительно гаситься за счет их соударений со стенками нескольких защитных экранов. При этом сами панели будут поворотными, чтобы каждый раз "подставлять" разные стороны для сбора различных частиц. Таким образом, когда корабль возвратится обратно домой, межзвездная пыль будет на одной стороне экрана, а частицы комы кометы — на другой. Все они будут сложены и помещены в капсулу, которая вернется на Землю.
По оценкам ученых, "Стардаст" соберет несколько тысяч кометных частиц и, по меньшей мере, сотню межзвездных.
Кассини
Вперед, к Сатурну
В октябре 1997 года ожидается запуск космического аппарата "Кассини" (Cassini), направляемого к Сатурну. "Кассини" будет добираться до этой планеты целых семь лет, при этом сперва он дважды минует Венеру, один раз Землю, а также пролетит мимо Юпитера. При приближении к Сатурну от "Кассини" отделится зонд "Гюйгенс", целью которого станет крупнейший из спутников этой планеты — Титан. "Гюйгенсу" предстоит изучить атмосферу и поверхность этого небесного тела. Сам же "Кассини" будет изучать систему Сатурна в течение шести лет, собирая информацию как о самой планете, так и о ее кольцах и спутниках.
