МОСКВА, 13 ноя — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Российские ученые разработали этапы полета к опасным и малоизученным астероидам, а также облик космического аппарата с электроракетными двигателями. Предлагается обследовать малые тела, а затем доставить на Землю грунт. В миссии, названной "Одиссея-Астероиды", задействуют ядерный буксир "Зевс".

В Советском Союзе создавали космические программы с прицелом на глобальное лидерство — первыми полететь и выйти в открытый космос, первыми достичь Луны и совершить мягкую посадку, первыми исследовать Венеру. К концу столетия, когда ближние планеты уже изучили, внимание переключили на Марс, перспективный с точки зрения поисков жизни, и малые тела, опасно сближающиеся с Землей.

Все началось с пролета зонда NASA Galileo мимо астероида Главного пояса Гаспра в 1991-м. Ученые впервые получили изображения поверхности каменного тела, по которым смогли подтвердить его спектральный тип, исследовать структуры, оценить возраст и мощность рыхлого слоя реголита. Спустя десять лет американская станция NEAR Shoemaker совершила мягкую посадку на астероид Эрос. В 2005-м японский аппарат Hayabusa вернул на Землю грунт с астероида Итокава.

Всего за последние 32 года зонды США, Японии, ЕС и Китая исследовали 15 астероидов, с трех доставили грунт. К сожалению, подобных российских космических миссий не было. Но в последние годы появилось несколько предложений. Одно из них — молодежный проект по конструированию малого аппарата "Анапа" для отправки к астероиду "Апофис". В 2013-м разработчики даже создали петицию, чтобы привлечь внимание к своей идее. В 2018 году в НПО Лавочкина описали программу "Апофис-Бумеранг" на платформе аппарата "Фобос-Грунт". А недавно ученые из ИКИ РАН и Самарского университета предложили отправить в 2029-м к этому опасному телу орбитальную обсерваторию "Спектр-РГ".

Ученые из ГЕОХИ РАН и НПО Лавочкина основательно подошли к астероидной миссии.

"Мы поставили задачу разработать проект долговременного, систематического и постепенно наращиваемого исследования малых тел Солнечной системы с учетом современного состояния отечественных фундаментальных космических исследований", — пишут исследователи в статье, опубликованной в последнем номере "Астрономического вестника".

Астероиды — свидетели самого раннего этапа существования Солнечной системы, когда планеты еще не оформились. Это делает их очень привлекательными объектами для исследования. Ученые уверены, что миссия к этим небесным телам позволит решить множество актуальных фундаментальных и прикладных задач.

Особенно интересны металлические малые тела. Считается, что это осколки ядра некой планеты, которая разрушилась в результате катаклизма. Однако последнее время эта гипотеза трещит по швам. На Земле обнаружили 16 химических типов железных метеоритов, а всего их может быть порядка 50. Такое большое разнообразие состава указывает на происхождение из разных источников. Есть и другие факты, противоречащие устоявшемуся мнению.

Пролететь мимо астероидов, сблизиться с ними и обследовать удаленными приборами — этого недостаточно. Из-за постоянных бомбардировок микрометеоритами и обработки космическими лучами поверхность малых тел, как правило, покрыта многометровым слоем рыхлого реголита. Чтобы узнать состав, нужно бурить до коренных пород и возвращать на Землю весь полученный керн.

Понимание истории появления металлических астероидов приведет к пересмотру представлений об условиях образования планет, полагают авторы. Чтобы точно ответить на вопрос, нужно исследовать объекты космическими аппаратами и анализировать их вещество. Именно с этой целью 15 октября NASA направила очередную миссию к металлическому телу Психея.

Многие практические задачи связаны с защитой от астероидов, орбита которых пересекается с земной. В зависимости от параметров различают группы Атир, Атон, Аполлон и Амур. Всего на учете у астрономов 32 тысячи таких небесных тел.

К телам, которые сближаются с Землей, проще и быстрее отправить зонды, которые смогут обезвредить опасный объект. Первый такой эксперимент провели американцы — их аппарат DART 26 сентября 2022 года врезался в стометровое каменное тело Диморфос, вращающееся вокруг более крупного астероида Дидимос, и изменил его орбиту.

Сближающиеся объекты служат источником знаний о первичном веществе Солнечной системы, из которого формировались планеты. Особенно интересны поиски органических соединений. Так, в углистом материале с астероида Рюгу, доставленном на Землю японским зондом, в изобилии присутствуют ароматические углеводороды, гетероциклические ароматические соединения, алифатические амины. Есть аминокислоты глицин, аланин, валин, урацил, карбоновые кислоты. Их пространственная структура указывает на абиогенное происхождение, то есть синтез без участия живого.

"Пожалуй, впервые получены надежные данные, подтверждающие гипотезу панспермии", — заключают исследователи.

Ученые предлагают осуществить миссию в три этапа. Сначала отправить малый космический аппарат к нескольким околоземным астероидам. Вывести его в космос можно как дополнительную полезную нагрузку. Зонд облетит несколько малых тел и исследует дистанционно, не выходя на их орбиту. Список мишеней для изучения формируется после утверждения даты запуска. Согласно расчетам, за шесть лет полета можно изучить пять астероидов. Первый этап миссии специалисты оценивают в шесть с половиной миллиардов рублей.

На втором этапе планируют отправить более тяжелый аппарат к трем крупнейшим металлическим астероидам Главного пояса — Психее, Пандоре, Гесперии. Их также целесообразно исследовать с пролетных орбит.

На третьем этапе космическая станция не только посетит астероиды, но и совершит посадку на один или несколько, отберет и доставит на Землю грунт.

"Здесь в качестве мишеней наиболее интересны два типа астероидов — С-типа, состоящие из самого примитивного и неизмененного вещества в Солнечной системе и содержащие большое количество разнообразных органических соединений, служащих фундаментом для пребиотиков и зарождения жизни", — объясняет заведующий лабораторией геохимии Луны и планет ГЕОХИ РАН, первый автор статьи Евгений Слюта.

Не менее интересны также сверхплотные объекты в группе S-астероидов (плотнее железа). Их в Главном поясе десятка полтора.

"Либо это связано с ошибкой в определении массы и размеров этих объектов, либо, согласно одной из гипотез, они состоят из пока неизвестного нам стабильного вещества с атомным номером, близким к 164", — отмечает геохимик.

Расчеты показали, что возвратная миссия к астероиду Гигея, если бы она стартовала в ноябре 2026-го, заняла бы почти 12 лет.

Если же воспользоваться услугами ядерного буксира "Зевс", первый орбитальный образец которого должен быть готов после 2030 года, долететь до астероидов Главного пояса можно за считанные месяцы.

"Буксирс способен доставить сразу несколько таких зондов для возврата грунта с разных астероидов, поскольку полезная нагрузка у него на порядки больше, чем у обычных аппаратов. Соответственно, если для возвратной миссии с помощью обычных аппаратов потребуется несколько десятилетий, то с помощью ядерного буксира эту программу можно выполнить в течение пяти-шести лет", — утверждает Слюта.

Ядерный буксир доставит зонды к троянским астероидам Юпитера и его спутникам. Такую возвратную миссию можно осуществить в течение десятилетия.

"Разработка ядерного буксира "Зевс" выведет исследование и освоение Солнечной системы и дальнего космоса на новый уровень, который недоступен для современных транспортных космических систем", — подчеркивает ученый.

Авторы идеи предлагают использовать в аппаратах электроракетные установки на базе стационарных плазменных двигателей СПД-100ВУ производства ОКБ "Факел". У них высокий удельный импульс тяги, но топлива требуется меньше, чем для нынешних жидкостных. Их разработали в СССР, сейчас применяют для коррекции движения в спутниках. За рубежом электроракетные двигатели уже применяют для исследования дальнего космоса.

Облик будущего космического аппарата для облетных миссий в общих чертах уже разработали. На платформе установлены элементы конструкции, двигательные установки и блок с научным приборами. Общая масса — более 700 килограммов, из которых 39 — полезная нагрузка. На борту пять приборов: мультиспектральная камера, оптический и ИК-спектрометр, пылеударный масс-спектрометр, радиолокационный комплекс, трехосевой феррозондовый магнитометр. Часть аппаратуры создана для лунных миссий.

"Проектный облик космического аппарата для этой программы разработан на основе имеющихся и активно применяющихся технологий. В то же время это будет первый отечественный космический аппарат с маршевым электроракетным двигателем для исследования дальнего космоса", — говорит Евгений Слюта и добавляет, что создание аппарата с комплексом научной аппаратуры до полной готовности для старта займет четыре-пять лет.

Действующая Федеральная космическая программа заканчивается. Сейчас исследователи обсуждают идеи для новой программы — на 2026–2036 годы. Проект "Одиссея-Астероиды" одобрили на заседании секции "Планеты и малые тела Солнечной системы" Совета РАН по космосу 11 октября. Причем академики предложили начать сразу с третьего этапа — возврата грунта, например, с астероида 33 Полигимния. Его плотность — около 75 граммов на кубический сантиметр. На Земле такого вещества нет.