Текст уведомления здесь
OSIRIS-REx spacecraftNASA

Предупреждая рок

Сегодня OSIRIS-REx доберется до Бенну. Этот астероид может столкнуться с Землей через полтора века. Что мы хотим о нем знать?

Через восемь часов автоматическая межпланетная станция OSIRIS-REx доберется до Бенну — небольшого астероида диаметром в полкилометра. Аппарат должен взять с небесного тела пробу грунта и затем вернуться на Землю, но сначала он займется детальным изучением астероида со стороны. «Чердак» разбирает, чем именно так интересен Бенну для науки, и объясняет, почему его исследования важны также и для нашей с вами безопасности.
Добавить в закладки
Комментарии

Название миссии OSIRIS-REx представляет собой сокращение от Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer. Ее цель — изучение астероида Бенну и его химического состава. Сокращение этих слов дает имя египетского бога Осириса, что неслучайно. Осирис в мифологии умирал и воскрешался, оборачиваясь птицей Бенну, а астероид, выбранный учеными для изучения, одновременно проливает свет на происхождение Земли и угрожает нашей планете гибелью: он богат органикой, а его полет, как гласят расчеты, где-то между 2175-м и 2199-м может закончиться столкновением с Землей.

Созданный компанией Lockheed Martin аппарат был запущен к своей цели с мыса Канаверал в сентябре 2016 года. «Осирис» в отличие, скажем, от японского зонда «Хаябуса» или американского Dawn оснащен не ионными, а ракетными двигателями, поэтому большую часть своего двухлетнего перелета он провел без включения двигательной установки. Сделав примерно два оборота вокруг Солнца, аппарат приблизился к Бенну, орбита которого являет собой эллипс между орбитами Земли и Марса, и сейчас ему предстоит полтора года работы на орбите вокруг этого малого небесного тела.

Траектория «Осириса» при перелете от Земли к Бенну и обратно. Перемещение вокруг астероида не показаноPhoenix7777 / wikimedia commons / CC BY-SA 4.0

За время работ на орбите установленные на борту «Осириса» камеры вкупе с лазерными дальномерами составят подробную трехмерную карту Бенну, а спектрометры (инфракрасный и рентгеновский) определят состав поверхности астероида. Эта информация пригодится при выборе места посадки, или, что будет корректнее, касания Бенну с последующим забором грунта.

«Осирис» перед погрузкой на ракету-носитель. Белый конус — это спускаемый аппарат, который вернет на Землю образцы вещества NASA

Сила тяжести на Бенну составляет примерно одну стотысячную от земной. «Осирис» там весит, как несколько десятирублевых монет, поэтому уверенно встать на грунт будет непросто. Вес космонавта в скафандре будет на астероиде один грамм по земным меркам; масса при этом останется, разумеется, без изменений, и слишком быстрое сближение с поверхностью может быть опасным.

Ученые рассчитывают набрать по меньшей мере 60 граммов вещества, а при хорошем раскладе «Осирис» привезет в 2023 году до двух килограммов образцов. Зачерпнуть грунт планируется специальным устройством, работающим на сжатом азоте. Это не лопата или бур, а нечто вроде пылесоса, только использующего не всасывание, а задувание песка и камней внутрь подставленного раструба: подставили трубу перед кучкой грунта, дунули на нее азотом с другой стороны, чтобы ее забросило в трубу, — потом закрываем ее и везем домой.

Двое аспирантов Массачусетского технологического института готовят рентгеновский спектрометр для «Осириса». Прибор будет регистрировать рентгеновские лучи, которые отражаются от поверхности небесного тела, и по их характеристикам определять состав минералNASA

Бенну — астероид класса B: у него довольно тусклая поверхность с голубоватым оттенком (астероиды делятся на классы по спектральным характеристикам). Эрос, к которому в 2000 году прибыл аппарат NEAR Shoemaker (NASA; первая в истории посадка на астероид), был представителем класса S, равно как и Итокава, посещенная японским зондом «Хаябуса» в 2005 году. Веста и Церера, крупнейшие астероиды Солнечной системы и объекты изучения миссии Dawn (NASA), относятся к классам V и G; наконец, Рюгу, куда несколько месяцев назад прибыл «Хаябуса-2», — класс C.

Астероиды класса B пока что никто вблизи не рассматривал, а весь собранный человечеством астероидный грунт в земных лабораториях представляет собой полторы тысячи пылинок диаметром менее сотой доли миллиметра — столько осело внутри отсека аппарата «Хаябуса». Без микроскопа разглядеть эти образцы невозможно: первый в истории забор грунта с астероида прошел не слишком удачно.

Так может выглядеть забор грунта с Бенну. Как это произойдет, мы со стороны не увидим: на «Осирисе» нет отделяемых аппаратов с камерамиИллюстрация NASA

Что там интересного?

А рассмотреть там есть что. Предполагаемое наличие органики делает Бенну интересным объектом для планетологов, которые хотят разобраться в происхождении Солнечной системы в целом и пригодных для жизни планет в частности. Астероид, сформированный, по всей видимости, до появления Земли и «хранившийся» все это время в вакууме, настоящая находка для желающих выяснить состав первичного строительного материала нашего мира. И это еще не все причины посетить именно Бенну: он вдобавок летает по космическим меркам очень близко к Земле. Даже слишком близко с точки зрения возможных рисков для наших потомков.

Расчеты показывают, что с вероятностью 1/4000 Бенну может упасть на Землю во второй половине XXII столетия. Падение полукилометрового астероида приведет к взрыву мощностью более тысячи мегатонн в тротиловом эквиваленте — в десятки раз больше самой большой термоядерной бомбы в истории. Посмотреть на самый опасный (или «опасный») объект Солнечной системы стоит хотя бы ради того, чтобы найти способ защиты от него.

Что будет при падении?

Точный эффект падения астероида предсказать сложно в силу неопределенности угла входа Бенну в атмосферу и точного места падения. «Чердак» воспользовался специальным калькулятором и рассчитал три сценария.

Если Бенну упадет на один из континентов и будет входить в атмосферу под углом 45°, в месте столкновения появится кратер сложной формы (астероид прибудет к поверхности, уже развалившись на части) диаметром примерно пять километров. В радиусе 150 километров от кратера будут наблюдаться заметные разрушения.

Проще говоря, такое попадание уничтожает любой мегаполис со всеми окрестностями. Но столкновение с Сахарой, Чукоткой или Антарктидой может пройти с незначительными для всей планеты последствиями.

Сценарий падения в воду под тем же углом — наиболее вероятный — может оказаться заметно хуже. Если глубина в месте падения будет три километра, то есть вполне типичной для Мирового океана, волна цунами достигнет высоты в несколько метров даже на удалении в две тысячи километров. Другое дело, что объект подобного размера совершенно точно не подберется к планете незаметно, поэтому о месте падения будет известно заранее и в отличие, например, от катастрофического цунами 2011 года у жителей прибрежной полосы окажется запас времени на эвакуацию.

Наконец, вход в атмосферу по очень пологой, в несколько градусов, траектории приведет к сгоранию большей части Бенну и большому атмосферному взрыву. В радиусе ста километров от взрыва вылетают стекла и падают деревья, а непосредственно вблизи места взрыва разрушаются почти все постройки. Для густонаселенного региона это будет катастрофой, но уже над океаном подобное падение большой опасности представлять не будет.

Что можно сделать и при чем тут «Осирис»?

Бенну заметно крупнее и челябинского, и тунгусского астероидов, поэтому хорошо бы иметь возможность избежать падения. В популярном представлении — тут мы вспоминаем голливудский «Армагеддон» — такие астероиды пытаются взрывать, но расчеты показывают, что взрыв даже термоядерной бомбы может не возыметь желаемого эффекта. Прочный астероид может просто прибыть к Земле с дополнительным кратером в боку, а непрочный — просыпаться грудой обломков, которые в совокупности причинят не меньший, а больший ущерб.

Более эффективным должен быть заблаговременный увод опасного астероида в сторону, и тут уже предложена масса вариантов — от буксиров с ионными двигателями до покраски астероида белой краской.

Последнее не шутка: краска заставит солнечные лучи отражаться от поверхности и за счет этого увеличит давление света на астероид в целом — малое, но зато постоянное и не требующее затрат топлива. Покрашенный лет за тридцать до предполагаемой даты столкновения, астероид слегка изменит свою орбиту и в итоге пролетит мимо, и отправлять на угрожающий цивилизации камень команду нефтяников нам не потребуется.

Но и покраска, и взрыв, и буксировка в сторону немыслимы без представления об устройстве небесного тела. Собранные «Осирисом» данные и образцы грунта позволят разработать эффективные стратегии борьбы с Бенну на тот случай, если его траектория все-таки угрожает нашей планете, а риск в 1/4000 был занижен.

Коммерческий интерес

Еще один повод лететь к астероидам — это разведка полезных ископаемых. Безусловно, в ближайшие десятилетия добыча чего-либо в дальнем космосе останется фантастикой, но в будущем ситуация может поменяться.

Полет к астероиду и обратно даже с не самыми экономичными ракетными двигателями потребует от «Осириса» менее полутора тонн топлива против более 300 тонн, потраченных ракетой Atlas V при старте, и эти цифры не отражают одноразовости ракеты как весьма дорогого и высокотехнологичного изделия. Сейчас килограмм любого груза на орбите обходится в тысячи долларов, так что таскать многоразовыми буксирами металлы, топливо, кислород и воду с астероидов будет явно дешевле.

Но для добычи чего-либо надо вначале представлять условия на астероидах и научится привозить нечто большее, чем горстку микроскопических пылинок. «Осирис» с этой точки зрения важен не только как исследовательский, но и как инженерно-промышленный проект, отсюда и слова Resource Identification («выявление ресурсов») в его названии.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

На Марсе забуриться

Зачем запустили аппарат InSight

5 мая 2018 года с калифорнийского космодрома Ванденберг стартовала ракета Atlas V с аппаратом InSight на борту. InSight должен добраться до Марса к концу ноября, чтобы пробурить первую скважину в Красной планете и дать ученым возможность наконец прислушаться к гулу ее недр.
Добавить в закладки
Комментарии

До этого ученым приходилось довольствоваться только поверхностными раскопками. Фреза марсохода Curiosity, самой тяжелой и оснащенной мобильной лаборатории на поверхности Марса, может погружаться в материал всего на пять сантиметров, в то время как InSight способен делать отверстия до пяти метров глубиной. Правда, поднимать потом из сделанной им скважины образцы он не может, но и скважина нужна исследователям совсем для других целей.

InSight в сборочном цеху, в процессе установки теплозащитного экрана. Фото: NASA / JPL-Caltech / Lockheed Martin
InSight в сборочном цеху, в процессе установки теплозащитного экрана. Фото: NASA / JPL-Caltech / Lockheed Martin

Внутрь скважины планируется опустить чувствительные термодатчики, которые измерят поток тепла из глубин планеты, — это нужно для проверки целого ряда гипотез о внутреннем строении Марса. Кроме того, скважина позволит измерить электропроводность грунта и выявить зависимость этой проводимости от частоты переменного тока — последнее поможет уточнить состав лежащих вблизи поверхности горных пород.

Успешное выполнение миссии InSight откроет новую главу в исследованиях Марса — за счет появления данных, полученных совершенно новыми методами в истории исследований Красной планеты. Но кроме термодатчиков и электродов аппарат также будет использовать ряд уже привычных инструментов. Не обошлось, разумеется, и без двух цветных камер того же типа, что и у последних марсоходов. Фотоаппараты имеют очень скромное по земным меркам разрешение матрицы — всего в один мегапиксель, но их электроника рассчитана на работу в жестких марсианских условиях, и предыдущие образцы прекрасно зарекомендовали себя на практике: камера марсохода Opportunity, например, функционирует уже 14 лет, невзирая на перепады температуры и радиацию. [ ... ]

Читать полностью

Космическая лихорадка

Насколько реальны планы добывать полезные ископаемые в космосе

Если посмотреть промо-ролики «космошахтерских» компаний Planetary Resources или Deep Space Industries, создается впечатление, что это реклама компьютерной игры: красивая графика и фантастический сюжет про добычу в космосе полезных ископаемых. «Чердак» разбирается, что в проектах извлечения прибыли из разработки недр астероидов пока остается полной фантастикой, а что уже приобретает реальные черты.
Добавить в закладки
Комментарии

Почем астероид?

Рассуждать, сколько всего ценного можно добыть на астероидах, — задача приятная и увлекательная, поскольку цифры получаются астрономические, а подсчеты за нас уже провел Ян Уэбстер, создатель сайта Asterank (ныне принадлежит Planetary Resources). Он уже рассчитал приблизительную ценность недр тысяч астероидов и примерную стоимость их разработки с поправкой на то, насколько доступен тот или иной астероид для миссий с Земли. Самым экономически выгодным, по его расчетам, является астероид Рюгу — тот содержит никеля, кобальта, железа и воды на $ 83 миллиарда, а его разработка может принести до $ 30 миллиардов чистой прибыли. В этом году до него как раз должен долететь японский космический аппарат «Хаябуса-2».

Художественное изображение «Хаябусы-2» и астероида Рюгу / ISAS / JAXA
Художественное изображение «Хаябусы-2» и астероида Рюгу / ISAS / JAXA

Из чего состоят астероиды, с Земли можно установить по спектру света, который они отражают. Особенно интересны с точки зрения содержания воды, редкоземельных элементов и платиноидов астероиды, состоящие из углистых хондритов. Однако спектральный анализ, конечно, не абсолютно точен. [ ... ]

Читать полностью
Вычислительный центр Академии наук СССР, 1958 г. Универсальная электронная вычислительная машина серии МФото: Евзерихин Эммануил / Фотохроника ТАСС

Забытый день рождения ЭВМ

4 декабря 1948 года в СССР была подана заявка на изобретение цифровой электронно-вычислительной машины

В 1951 году в СССР был построен первый в мире в основном полупроводниковый компьютер — на Западе в ту пору существовали лишь куда более проблемные ламповые. Несмотря на то что в этом СССР опередил Соединенные Штаты, впоследствии это опережение потеряло всякое значение. Отечественная электронная индустрия перешла на копирование западных архитектур и конкретных технических решений. Почему сравнительно бедный послевоенный Советский Союз достойно участвовал в компьютерной гонке, а более поздний — и более обеспеченный — брежневский СССР пошел по пути копирования?
Добавить в закладки
Комментарии

Ровно 70 лет назад Башир Рамеев и Исаак Брук представили проект цифровой вычислительной машины, на его основе подали заявку на изобретение и к 16 февраля 1950 года получили авторское свидетельство на это изобретение (см фото). Проект поражает любого читателя и сегодня: он написан вполне современным языком и явно свидетельствует об изрядной проницательности и дальновидности его авторов. Что очень важно, несмотря на объективные сложности, предложенная ЭВМ не осталась на бумаге, как очень многие другие заявки: в 1952 году на ней уже начали выполнять расчеты. Но давайте же обо всем по порядку.

Би-Би-Си, инженер-«самоучка» и Исаак Брук [ ... ]

Читать полностью