Выход BepiColombo на орбиту Меркурия задержат почти на год

Европейское космическое агентство (ESA) пересмотрело маршрут выхода зонда BepiColombo на орбиту Меркурия. Вместо декабря 2025 года это случится в ноябре 2026-го. Решение принято из-за неоптимальной работы двигательной установки, выявленной в апреле этого года. Совместная миссия ESA и JAXA, состоящая из двух зондов, которые пока находятся вместе на транспортной платформе, началась в 2018 году. Аппарат совершил несколько гравитационных маневров у Земли, Венеры и Меркурия. Такая сложная траектория была необходима для выхода на орбиту самой близкой к Солнцу планеты. На 4 сентября запланирован гравитационный маневр у Меркурия. Он пройдет по измененной схеме. Во время сближения BepiColombo пролетит на расстоянии 165 км от поверхности планеты, что на 35 км ближе, чем планировалось изначально. В ESA пояснили, что это часть пересмотренного плана. В декабре и январе он выполнит еще пролеты рядом с Меркурием. План пришлось изменить, поскольку в апреле обнаружилось падение уровня тяги двигательной установки транспортного модуля. Инженерам удалось ее поднять до 90 процентов от номинальной. Однако выйти на оптимальный уровень не получается. Проблема заключается в возникших электрических помехах в блоке распределения электроэнергии и одной из солнечных батарей.

Тем не менее, со сниженной тягой аппарат находится в стабильном состоянии и способен выполнять задачи. Уже во время ближайшего пролета будут работать десять научных инструментов BepiColombo, которые соберут информацию о Меркурии. Хотя основная камера пока заблокирована в крейсерском режиме, ею снять планету не получится. Зато снимки сделают три инженерные камеры, причем в кадр впервые должен попасть Южный полюс Меркурия.

На границе ядра и мантии Меркурия мог образоваться алмазный слой

Самая близкая к Солнцу планета полна загадок и сюрпризов. Наблюдения за Меркурием подталкивали ученых к необычным выводам о природе этой небольшой планеты. Однако новое исследование пришло к результатам, которые могут показаться совсем уж фантастическими. Международная группа ученых, использовав данные наблюдений зонда MESSENGER, а также компьютерное моделирование, вычислила, что на границе ядра и мантии Меркурия должен был сформироваться алмазный слой толщиной от 15 до 18 километров. Исследователи обратили внимание на гравитационные данные Меркурия, а также на характерную темную поверхность планеты. На ней также выделяются особенно черные пятна, которые определены как выход графита на поверхность. Это означает, что в недрах Меркурия очень много углерода. И если часть его, вышедшая на поверхность, обрела форму графита, то оставшиеся у ядра запасы при давлении и температуре молодого Меркурия должны были кристаллизоваться в алмазы. Геофизические данные, собранные зондом MESSENGER, показали, что мантия Меркурия гораздо больше, чем считалось ранее. В лаборатории авторы исследования воссоздали условия, которые должны были существовать у ядра Меркурия при расчетной концентрации углерода. Это позволило собрать дополнительную информацию, которая использовалась в компьютерном моделировании. Модель показала, что постепенно углерод должен был вытесняться из жидкого ядра Меркурия и кристаллизоваться на границе с мантией в алмаз.

Изначально тонкий слой должен был со временем нарастать, и сейчас его толщина оценивается в 15-18 километров. Ученые считают, что повышенное содержание углерода и кристаллизация его в алмаз могли привести к наблюдаемым различиям в формировании Меркурия и других скалистых планет Солнечной системы. Возможно, именно поэтому на Меркурии очень рано завершился вулканический период – считается, что это произошло еще 3,5 миллиарда лет назад.

В дальнейших исследованиях авторы работы планируют рассчитать тепловые эффекты, которые мог бы создать такой алмазный слой. Это позволит подтвердить или опровергнуть гипотезу его влияния на затухание вулканизма на Меркурии.

В Солнечной системе нашли загадочную структуру

Астрономы Военно-морской исследовательской лаборатории США обнаружили на орбите Меркурия кольцо пыли, которое, как считалось, не может существовать из-за близости к Солнцу. Об этом сообщает издание Science Alert. Исследователи проанализировали снимки, полученные STEREO — межпланетной станцией НАСА, предназначенной для изучения солнечной активности. Они построили модель, позволяющую определить количество света, как отражаемого от космической пыли, так и излучаемого короной Солнца. При этом отраженный свет в сто раз ярче излучаемого. Это позволило рассчитать, как много пыли содержится в космическом пространстве между Землей и Солнцем. Оказалось, что на всей орбите Меркурия наблюдается 2,5-процентное усиление света, отражаемого пылью, что указывает на наличие кольца шириной 15 миллионов километров, в котором планета вращается вокруг светила. По словам астрономов, такой результат означает, что материал, из которого состоит кольцо, способен приблизиться к Солнцу гораздо ближе, чем считалось ранее. Плотность пыли в центральной части структуры на пять процентов выше, чем в окрестностях. Предполагалось, что на пыль должны воздействовать солнечный ветер и магнитные поля звезды, способствуя ее удалению с орбиты. Согласно выводам исследователей, кольцо могло образоваться из-за пересечения орбиты Меркурия кометой Энке.

Подобная структура имеется у орбиты Земли и Венеры. В ходе другого исследования, проведенного астрофизиками из Центра космических полетов Годдарда НАСА, выяснилось, что кольцо у Венеры образовалось из мелких частиц благодаря группе пока не обнаруженных астероидов, которые вращаются вокруг Солнца вместе с планетой. Эти космические тела являются источниками пыли с самого рождения Солнечной системы.

«В самое жерло огненной печи»: станция BepiColombo начала семилетний полёт к Меркурию

Рано утром 20 октября с космодрома Куру в Гвиане (департамент Франции в Южной Америке) состоялся запуск ракеты Ariane 5 в рамках миссии по изучению Меркурия BepiColombo. Исследовательская станция состоит из перелётного модуля Mercury Transfer Module (MTM), пристыкованного к двум научным аппаратам: европейскому Mercury Planetary Orbiter (MPO) и японскому Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). Планируется, что ближайшей к Солнцу планеты он достигнет через семь лет. Меркурий — самая маленькая планета Солнечной системы. На его освещённой стороне температура поднимается до +427 °C, в то время как на тёмной опускается до -193 °C. Оборот вокруг своей оси планета совершает за 58,7 суток, а вокруг Солнца — за 88. Однако пока её особенности изучены недостаточно хорошо. BepiColombo — третья миссия по изучению Меркурия. До этого к ближайшему соседу Солнца отправлялись только две станции NASA: Mariner-10 в 1974 году и Messenger, вышедший на орбиту Меркурия в марте 2011 года и ставший его первым искусственным спутником. В 2015-м Messenger завершил своё космическое путешествие, упав на поверхность планеты. Благодаря данным, собранным за время этих миссий, учёные узнали о существовании водяного льда на дне скрытых от Солнца кратеров Меркурия. Также удалось выяснить, что эта маленькая планета — единственная из земной группы (за исключением самой Земли), которая обладает магнитным полем. Однако выяснить происхождение её водяного льда и магнитного поля пока не удалось.

Задача BepiColombo — углубить и расширить знания, полученные в ходе двух предыдущих полётов к Меркурию. Миссия, названная в честь итальянского математика Джузеппе Коломбо, рассчитывавшего траектории полёта Mariner-10, является совместным проектом Европейского космического агентства (ESA) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) при участии России.

Ожидается, что перелётный модуль миссии BepiColombo доставит научные аппараты на орбиту Меркурия к 2025 году. Аппараты оснащены приборами, которые разрабатывали в том числе российские учёные Института космических исследований РАН. Ранее та же группа специалистов создала приборы, работающие сегодня на борту марсохода Curiosity и лунного зонда LRO.

Исследователи рассчитывают, что оснащённые более современными инструментами аппараты смогут найти ответы на вопросы, оставшиеся загадкой для Mariner-10 и Messenger.

«Мы летим в самое жерло огненной печи. Но мы к этому готовы», — заявил руководитель проекта ESA Ульрих Рейнингхаус.

Гравитационный сёрфинг

Меркурий — одна из самых труднодостижимых планет Солнечной системы. Чтобы добраться до него, космическому кораблю необходимо потратить столько же энергии, сколько при полёте к Плутону, притом что расстояние от нашей планеты до ледяного карлика в 50 тыс. раз превышает расстояние от Земли до Меркурия.

При полёте к далёким от Солнца планетам космической станции необходимо дополнительно разогнаться, чтобы преодолеть силу притяжения светила. При путешествии к близким соседям Солнца кораблю, наоборот, нужно сначала замедлиться, а затем набрать скорость.

В самом конце пути станции необходимо затормозить. Обычно аппараты снижают скорость за счёт гравитации планеты, к которой они летят. Но в случае с Меркурием возникает существенная проблема, ведь сила его притяжения слишком мала — лишь 37,7% от земной. Теоретически скорость можно было бы снизить с помощью двигателя, но в таком случае аппарату пришлось бы запастись огромным количеством топлива, что практически неосуществимо.

Чтобы сэкономить ценное топливо, учёные решили использовать силу притяжения космических тел, мимо которых будет пролетать аппарат. Такой способ изменения траектории станции называется гравитационным манёвром.

«Аппарат выполнит многократные гравитационные манёвры. Один возле Земли, два — у Венеры и шесть — вблизи Меркурия. Только после этого станция войдёт в орбиту планеты и начнёт научную работу», — сообщил в беседе с RT инженер ESA и научный сотрудник программы BepiColombo Йоханнес Бенхоф.

Аппарат будет «нарезать круги» и вокруг Солнца по уменьшающимся радиусам. По словам Бенхофа, каждый облёт звезды займёт несколько месяцев.

Ещё одна проблема, которую необходимо было решить авторам космической одиссеи, — перегрев станции лучами палящего Солнца.

«Полёт вглубь Солнечной системы осложняется тем, что вблизи звезды температуры, воздействию которых подвергается космический аппарат, достаточно высоки. Это создаёт опасность пребывания на орбите Меркурия. Решить эту проблему позволяет специальный экран в форме зонтика, который всегда будет развёрнут к Солнцу», — пояснил в беседе с RT руководитель отдела физики планет и малых тел Солнечной системы ИКИ РАН Олег Кораблёв.

На двух орбитах

Предполагается, что на орбиту Меркурия аппарат выйдет 25 декабря 2025 года. После прибытия к планете два состыкованных космических аппарата разделятся и проработают на разных орбитах Меркурия не менее года.

На европейском MPO массой 1230 кг размещены 11 научных инструментов: камеры, акселерометры, а также российские гамма-, энерго-масс-анализатор и ультрафиолетовые спектрометры. Необходимая для работы приборов температура будет поддерживаться с помощью мощных отражающих зеркал. Но даже несмотря на такую защиту, работать MPO сможет только постоянно вращаясь — так легче уходит тепло. Аппарат будет находиться на высоте от 400 до 1,5 тыс. км над поверхностью планеты. В ходе миссии он исследует поверхность и внутреннее строение Меркурия.

Японский MMO весом 285 кг будет работать на высоте от 590 до 12 тыс. км над поверхностью Меркурия. Аппарат оборудован пятью инструментами, которые изучат магнитное поле и магнитосферу планеты.

Инновационные двигатели

Космический корабль оборудован системой QinetiQ, которая состоит из четырёх ионных двигателей T6, работающих на солнечной энергии. Считается, что они эффективнее расходуют топливо, чем жидкостные. T6 работают на инертном газе — ксеноне.

«Ионные двигатели — достаточно эффективная система управления движением, в основе которой лежит ускорение ионов», — отметил в интервью RT руководитель отдела ядерной планетологии ИКИ РАН Игорь Митрофанов.

По словам эксперта, главное достоинство ионных двигателей — их экономичность.

«Во сколько раз вы можете увеличить скорость движения частиц, во столько раз вы можете сэкономить на массе космического корабля», — пояснил Митрофанов.

Более того, по словам инженера ESA Йоханнеса Бенхофа, без компактных ионных двигателей полёт к Меркурию был бы просто невозможен.

В противном случае понадобился бы громаднейший космический корабль и гигантская пусковая установка, которых в настоящее время не существует в природе», — отметил учёный.

Согласно новой оценке кора Меркурия тоньше и плотнее, чем считалось

Меркурий представляет собой очень небольшую, быструю планету, которая к тому же расположена очень близко к Солнцу, поэтому за всю историю человечества для подробного исследования Меркурия «на месте» был направлен лишь один зонд. Этот аппарат собрал достаточно информации, чтобы ученые смогли оценить химический состав и топографию поверхности Меркурия. Однако, чтобы понять, что скрывается под этой поверхностью, нужны более сложные алгоритмы оценки. После того как миссия этого зонда была завершена в 2015 г., планетологи сошлись на мнении, что толщина коры Меркурия составляет 35 километров. Однако один ученый из штата Аризона, США, оказался не согласен с этим утверждением. Используя более совершенные математические формулы, Майкл Сори (Michael Sori) из Лаборатории Луны и планет в новом исследовании оценивает толщину коры Меркурия в 25 километров и считает, что плотность ее превосходит плотность алюминия. Сори определил плотность коры Меркурия, используя данные, собранные при помощи научной станции Mercury Surface, Space Environment and Geochemistry Ranging (MESSENGER) и применив новую математическую формулу, разработанную его коллегами из Лаборатории Луны и планет.

Новые оценки толщины коры Меркурия, сделанные Сори, поддерживают теорию, согласно которой кора Меркурия формировалась в основном в результате вулканической активности.

Кроме того, работа Сори позволяет разрешить научную проблему слишком большой толщины коры Меркурия, масса которой составляла по прежним оценкам порядка 11 процентов от массы мантии, в то время как для другого близкого по размерам Меркурию небесного тела внутренней части Солнечной системы – Луны – это отношение составляет всего лишь 7 процентов.

Во Французскую Гвиану доставили космический аппарат для полета к Меркурию

Первые элементы космического аппарата BepiColombo были доставлены на космодром Куру, откуда он будет запущен к Меркурию осенью 2018 года, сообщил представитель Airbus. "Транспортировка осуществлялась на борту грузового самолета Ан-124-100 "Руслан" из аэропорта Схипхол в Амстердаме во Французскую Гвиану. Этот первый из четырех запланированных рейсов по перевозке космического аппарата BepiColombo и погрузочно-разгрузочного и испытательного оборудования на европейский космодром Куру", — отметил представитель компании. BepiColombo успешно прошел комплексные испытания в Технологическом центре ESTEC Европейского космического агентства в Нордвейке (Нидерланды). Аппарат будет запущен на борту ракеты-носителя Ariane 5, финальная подготовка к запуску пройдет с мая по октябрь 2018 года. BepiColombo, первая в Европе миссия по исследованию Меркурия, самой малой и наименее изученной из планет земной группы Солнечной системы, стартует осенью 2018 года. Аппарат достигнет Меркурия в конце 2025 года, где будет работать при температуре свыше 350 градусов по Цельсию.

BepiColombo — междисциплинарная миссия, организованная Европейским космическим агентством (ЕКА) в партнерстве с Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA). В рамках проекта на орбиту Меркурия будут выведены два модуля: Mercury Planetary Orbiter (MPO) для изучения поверхности и внутреннего строения планеты и Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) для исследования магнитного поля и магнитосферы Меркурия. За поставку MMO отвечает JAXA. Airbus является генеральным подрядчиком ЕКА по поставке MPO и сопутствующего оборудования. Национальные космические агентства предоставляют полезную нагрузку для проведения исследований.

ЕКА показало космические аппараты для полета к Меркурию

После почти двадцати лет разработки Европейское космическое агентство (ЕКА) показало космические аппараты миссии BepiColombo — совместного европейско-японского проекта по исследованию Меркурия. Об этом сообщает Space News. Общая стоимость проекта составляет примерно 1,65 млрд евро. ЕКА планирует запустить аппараты в октябре 2018 года. На пресс-конференции речь шла о двух модулях: Mercury Planetary Orbiter, аппарате для изучения поверхности и внутреннего строения планеты, и разработанном японцами Mercury Magnetospheric Orbiter — аппарате для исследования магнитного поля и магнитосферы Меркурия. Часть инструментов для BepiColombo предоставят также США и Россия.

70% технологий для этих аппаратов пришлось разрабатывать «с чистого листа» из-за особо тяжелых природных условий на планете. Один из сотрудников ЕКА сравнил движение по орбите Меркурия с «залетом в раскаленную плиту для пиццы». В частности, пришлось полностью переделать изначальную систему термоизоляции. Панель с солнечными батареями оснастили специальным поворачивающим механизмом, защищающим ее от прямого контакта с лучами Солнца. Температура у поверхности Меркурия доходит до 430 градусов по Цельсию, не говоря уже об инфракрасном излучении планеты.

Последние испытания аппаратуры BepiColombo по плану должны закончиться в марте 2018 года. Затем ее перевезут на космодром Куру во Французской Гвиане и будут готовить к запуску. Для экономии топлива в течение полета BepiColombo совершит девять гравитационных маневров: вокруг Земли, дважды вокруг Венеры и шесть раз вокруг Меркурия. Всего полет продлится 7,2 года.

Сегодня парад будет даже в космосе: Меркурий приблизится к Солнцу

В 71 годовщину победы в Великой Отечественной войне произойдет редчайшее космическое событие — Меркурий пройдет по диску Солнца, что можно будет увидеть в затененный бинокль или в ходе онлайн-трансляций на сайте НАСА, сообщает пресс-служба космического агентства.

Меркурий, первая планета Солнечной системы, является большой космической загадкой из-за его необычной манеры движения по орбите и того, как он вращается вокруг своей оси. Расчеты показывают, что «космический вестник» должен был вращаться вокруг Солнца в направлении, противоположном нынешнему, и постоянно смотреть на него одной и той же стороной. Но на самом деле Меркурий вращается вокруг светила в ту же сторону, что и остальные планеты Солнечной системы, и при этом совершает ровно три оборота вокруг своей оси каждые два витка вокруг Солнца, пишет РИА Новости.

Сегодня существует несколько экзотических теорий, объясняющих столь необычное поведение «планеты-вестника» процессами внутри ядра планеты или столкновениями с астероидами, однако ни одна из них пока не нашла общего признания. Одним из следствий необычной манеры вращения Меркурия вокруг Солнца является то, что он крайне редко загораживает собой свет, движущийся от светила на пути к Земле.

Подобные «меркуриевые» затмения происходят лишь 13 раз в столетие, и каждое из них привлекает внимание и ученых, и любителей. Первых подобные события интересуют по той причине, что солнечный свет, проходящий через тонкую атмосферу Меркурия и отражающийся от его поверхности, позволяет нам раскрыть тайны химического состава его воздуха и недр, а вторые получают шанс сделать фотографии одного из самых редких периодических явлений в Солнечной системе, связанных с планетами.

Так как Меркурий относительно мал и находится близко к Солнцу, подобные «затмения» невооруженным глазом будет увидеть достаточно проблематично. Как рассказывают ученые НАСА, планету, проходящую по диску Солнца, можно будет увидеть, используя мощный бинокль или любительский телескоп, используя специальные затемнители для того, чтобы избежать повреждения глаз.

Для любителей «диванной» астрономии сайт НАСА будет вести прямую трансляцию с одного из наземных телескопов с комментариями экспертов и астрономов.