Покорение космоса

^{Источник}
Почти двадцать лет назад появилась идея строительства нового мощнейшего космического телескопа Джеймс Уэбб, JWST или Webb, как его еще называют. И вот мы не только приближаемся к точке отсчета последних секунд перед взлетом, но и узнаем новые подробности о том, что будет делать телескоп в космосе.

NASA утвердило список первых целей для наблюдений Webb в первом цикле, ведь JWST уже через несколько месяцев (даже не верится) будет открывать секреты Вселенной. Перечень включает 286 самых разных программ: от изучения ледяного пояса Койпера, анализа климатической системы Плутона до исследования межзвездной среды.

Космические цели

^NASA
Ученых из 44 стран мира отправили заявки для бронирования наблюдательных часов в рамках первого цикла. В итоге были отобраны первые 286 целей. Согласно расчетам, изучение всех обозначенных задач займет две трети времени в рамках первого цикла наблюдений или 6 000 наблюдательных часов.

Все программы в итоговом списке разбиты по продолжительности наблюдения:

• 25 часов маленькие,
• > 25 и 75 часов средние,
• > 75 часов большие.

Цели, за которыми будет наблюдать телескоп, сгруппировали по направлениям, всего их 8:

1. Экзопланеты и дисковые среды.
2. Галактики.
3. Межгалактическая и циркумгалактическая среды.
4. Крупномасштабная структура Вселенной.
5. Солнечная система.
6. Астрофизика и типы звезд.
7. Популяции планет и межзвездная среда.
8. Сверхмассивные черные дыры.

К осуществлению целей аппарат приступит через 6 месяцев после отрыва от Земли.

Webb изучит самые разные аспекты космической жизни, включая:

• атмосферы открытых экзопланет, далеких галактик, квазаров и протоскоплений;
• галактики Местной вселенной, межгалактических и внутригалактических сред;
• объекты Солнечной системы, включая кометы, астероиды, транснептуновые объекты, кентавры;
• природа темной материи и черных дыр;
• крупномасштабная структура Вселенной;
• уточнение постоянной Хаббла;
• галактики, звездные скопления и туманности Млечного пути.

По мнению астрофизика и старшего научного сотрудника миссии Джеймса Уэбба Джона С. Мазер, полет станет открытием инфракрасного сундука с сокровищами и сюрпризы там гарантированы.

Как проходил отбор заявок

Всего поступило порядка 1000 заявок из 44 стран мира.

Комитет, установивший первые цели миссии, состоял из 200 членов мирового астрономического сообщества. Из-за ограничений, связанных с СOVID-19, комитет встречался в течение нескольких недель виртуально.

Участники потратили бесчисленное множество часов вне официального времени для оценки предложений. Они ранжировали научную ценность каждого предложения в ходе двойного анонимного ревью.

Глобально основная исследовательская миссия JWST заключается в изучении, какой была Вселенная до Большого взрыва, поэтому цели так либо иначе связаны с этой центральной темой. Webb сможет наблюдать за галактиками на расстоянии 13 млрд световых лет от Земли.

^NASA
Запуск Джеймс Уэбб запланирован на 31 октября 2021 года. Его откладывают последние 10 лет, поэтому мировое астрономическое сообщество c нетерпением ожидает этого события. В отличие от Хаббла, который исследует Вселенную в оптическом диапазоне, JWST будет изучать инфракрасную часть спектра.

JPL-Caltech / NASA

2021 год в сфере освоения космоса полон сюрпризов. И речь не только о покорении новых горизонтов и пересечении невиданных астрономических единиц. Так, Россия присоединится к китайской миссии по исследованию астероида и кометы. И станет не просто формальным партнером. Для новой китайской межпланетной станции ZhengHe институт космических исследований Российской Академии Наук создаст три научных прибора. Ее запуск намечен на 2024 год. Приборы будут исследовать заряженные частицы в окрестностях кометы 133Р/Эльста Писарро и квазиспутника Земли околоземного астероида 2016 HO3.

Китайская академия наук о начале работ станции ZhengHe рассказала еще три года назад. Центральная миссия полета разобраться в происхождении и свойствах небесных тел. Ученые выдвигают гипотезу, согласно которой в далеком прошлом тела из главного пояса астероидов доставляли воду на нашу Землю. Для этого китайская межпланетная станция изучит их структуру и состав. А помогут в этом российские научные приборы.

Чем будет оснащен ZhengHe?

Предполагается, что на борту станции будет множество самых разных инструментов:

• мультиспектральные и спектрометрические камеры,
• тепловизор,
• спектрометры,
• низкочастотный радар,
• магнитометр,
• анализаторы заряженных частиц и пыли,
• спускаемый посадочный модуль,
• небольшой орбитальный аппарат.

Благодаря четырем роботизированным манипуляторам со сверлами станция закрепится на поверхности астероида и соберет пробы с его поверхности. Прогнозируемый вес проб составит <1 кг.

Также на ядро кометы будет сброшено взрывное устройство. Затем с помощью спускаемого модуля можно будет изучить скрытые слои и недра астероида.

Источник

Научные приборы, которые отправят с новой миссией, выбирали на конкурсной основе с 2019 года. По словам сотрудника Института космических исследований РАН Олега Вайсберга, заявка от РАН выиграла. Наши ученые предоставят три научно-исследовательских прибора коллегам из Китая:

1. ULTIMAN энерго-масс-спектрометр для изучения плазмы и магнитосферы, поле зрения полусферическое.
2. ULTIWOMAN такой же прибор для регистрации ионов и электронов, как ULTIMAN.
3. Небольшой детектор частиц на основе цилиндра Фарадея для изучения плазмы.

Инструменты помогут изучить процессы в облаке из пыли и газа кометы, ионосфере, а также процессы взаимодействия солнечного ветра с астероидом 2016 HO3 и кометой 133Р/Эльста Писарро.

Как будет проходить миссия

Запуск китайской автоматической станции запланирован на 2024 год. Общая продолжительность полета составит 8-10 лет.

За первые 2-3 года ZhengHe добудет грунт с астероида 2016 HO3, доставит капсулу с ним на Землю. Потом совершит гравитационные маневры у Земли и Марса, чтобы отправить исследовательский модуль к главному поясу астероидов к комете 133Р/Эльста Писарро. Там он проработает около года.

Почему такой интерес именно к этим объектам?

Для ученых особую важность имеет знакомство с малыми телами Солнечной системы: кометами, астероидами, дамоклоидами, метеорными телами и межпланетным газом. Их изучение позволяет понять, что происходило в ранней Солнечной системе, каким был состав протосолнечного диска и роли подобных объектов в доставке на планеты различных химических соединений. Расположение малых тел на стабильных орбитах облегчает доступ к ним для сбора проб с поверхности.

Фото: NASA

Лаборатория реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory) NASA разработала новый прототип вездехода DuAxel. Несмотря на схожесть с другими марсоходами, DuAxel гораздо маневренее, поскольку состоит из пары двухколесных транспортных средств.

NASA опубликовала запись испытаний планетохода Duaxel. Двухколесная передняя часть вездехода может отделяться и работать какое-то время автономно. Она остается сцепленной с планетоходом тросом, но может перемещаться самостоятельно. Такая конструкция дает возможность исследовать сложнодоступные места и рельефную местность.

Планетоход DuAxel
Фото: NASA

Марсоход прошел испытания в Калифорнийской пустыне Мохаве. В ходе испытаний разработчики отрабатывали детали маневров системы. Так, остановившись, вездеход опускает шасси и крепит его к поверхности. Затем отсоединенная часть двухколесный робот Axel перемещается по очень неровному склону. Он спускается по тросу, который служит ему для поддержки и одновременно является источником питания. Прежде, чем отправиться в другое место, колесная часть возвращается и стыкуется со второй половиной.

Разработчики считают, что технология, которая использована для создания DuAxel, поможет изучить не только Марс, но и другие каменистые планеты Солнечной системы. Планетоход DuAxel предназначен для исследования стен кратеров, ям, уступов, вентиляционных отверстий. К сожалению, пока его точная миссия не разработана.

По словам технолога по робототехнике JPL Исса Неснас (Issa Nesnas), DuAxel показал хорошие результаты в ходе испытаний в полевых условиях. Он успешно продемонстрировал способность передвигаться по пересеченной к местности, вставать на якорь и отстыковывать вторую половину. Неснас считает, что DuAxel открывает шикарную возможность для ученых исследовать сложнодоступные регионы Луны, Марса, Меркурия и даже спутника Юпитера Европы.

На двух колесах

Идея создания двухколесных транспортных средств появилась в 90-е годы прошлого века, когда NASA стала изучать идеи модульных реконфигурируемых и самовосстанавливающихся вездеходов. Тогда была представлена идея модульных марсоходов Axel. Одна из задач, которую решали такие транспортные средства, обеспечить постоянство работы и снизить вероятность выхода аппарата из строя. Так, если сломается один Axel, его место займет другой.

Система Axel Rover представляет семейство платформ, предназначенных для обеспечения мобильности передвижений. Базовый марсоход Axel имеет симметричную конструкцию с тремя приводами. Три привода позволяют марсоходу двигаться по произвольным путям, разворачиваться на месте и переворачиваться в работе.

Вариации систем Axel Rover
Фото: NASA

Рельеф ряда возвышенностей Марса слишком сложен для традиционных марсоходов: Curiosity или Perseverance. Оба предназначены для пересечения склонов под уклоном не больше 30 градусов. Поэтому Неснас и его команда начали работу над новым вездеходом, имеющим гораздо более высокую проходимость.

Испытания вездехода Axel, 2011
Фото: NASA

Согласно одному из проектов, Axel хотели привязать к посадочному модулю. Трос планировали использовать не только для спуска к кратеру или по крутой стене каньона, но и для подачи энергии и связи с посадочным модулем. Колеса такого вездехода могли быть оснащены грунтозацепами, а в ступицах колес можно разместить разного рода сенсоры, сверла и системы забора грунта.