К Фобосу за грунтом: в Японии запустили амбициозную миссию MMX по изучению спутников Марса

Вечером 19 октября Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) осуществило запуск миссии MMX (Martian Moons eXploration) по изучению марсианских спутников Фобоса и Деймоса (греч. «страх» и «ужас» соответственно). Одной из основных задач миссии станет доставка на Землю образцов грунта, собранных на поверхности Фобоса. Вместе с данными, полученными с помощью научных инструментов MMX, они, как надеются ученые, помогут поставить точку в спорах о происхождении лун Марса и расширить наши представления о процессах формирования Солнечной системы.

Амбициозная миссия была запущена в 22 часа 41 минуту по московскому времени со стартовой площадки LA-Y2 космодрома Танегасима, расположенного на одноименном острове в японской префектуре Кагосима. Отделение четырех твердотопливных боковых ускорителей и первой ступени ракеты-носителя H3-24L прошло штатно, и примерно через 10 минут после пуска вторая ступень ракеты вывела 4,5-тонный межпланетный аппарат на опорную орбиту.

Спустя час с небольшим после старта двигатель второй ступени включился повторно для выведения межпланетной станции на расчетную траекторию перелета к Марсу. Вскоре после этого аппарат отделился от ступени и приступил к выполнению программы миссии.

План и состав миссии MMX

Межпланетная станция MMX состоит из трех основных модулей и небольшого ровера Idefix размером с микроволновку, который также можно назвать «фобосоходом». Двигательный модуль разгонит аппарат и направит его к Марсу. На исследовательском модуле установлено большинство научных приборов, а возвращаемому модулю предстоит доставить к Земле капсулу с образцами грунта Фобоса. Три модуля MMX построила японская компания Mitsubishi Electric, а за ровер Idefix, названный в честь собачки из комиксов про Астерикса и Обеликса, отвечали Французское космическое агентство (CNES) и Немецкий центр авиации и космонавтики (DLR).

Если все пойдет по плану, то в августе 2027 года MMX выйдет на орбиту Марса. После этого аппарат сбросит двигательный модуль и перейдет на квазиспутниковую орбиту вокруг Фобоса. В течение нескольких месяцев MMX будет вести наблюдения за Фобосом с разных высот, чтобы составить детализированную карту поверхности спутника и выбрать место для высадки европейского ровера, а также основного аппарата.

В конце 2028-го или начале 2029 года MMX сбросит ровер Idefix на поверхность Фобоса с высоты около 40 метров над поверхностью Фобоса. Предположительно, благодаря незначительной гравитации спутника диаметром около 22 километров, ровер сможет без повреждений упасть на Фобос и провести исследования рельефа и свойств грунта.

Затем более мягкую посадку на поверхность спутника совершит и сам MMX, чтобы совершить первую попытку забора грунта с помощью буровой установки C-sampler и пневматического механизма P-sampler. Образцы поместят в возвращаемую капсулу, после чего аппарат снова выйдет на орбиту Фобоса, а затем спустится ко второй точке посадки, повторит процедуру сбора грунта и снова поднимется на орбиту. Всего ученые рассчитывают собрать не менее 10 граммов материала Фобоса.

В 2030 году MMX перейдет на более высокую орбиту вокруг Марса. Траектория аппарата будет неоднократно пересекаться с орбитой Деймоса, что позволит выполнить серию пролетов и сопоставить полученные данные с результатами исследований Фобоса.

В конце 2030 года ожидается отделение возвращаемого модуля, который совершит восьмимесячный перелет к Земле. На заключительном этапе сближения с нашей планетой в 2031 году модуль сбросит капсулу с образцами, которая должна приземлиться на парашюте в Австралии. После доставки в Японию из нее извлекут образцы и передадут их ученым из Японии и других стран.

Анимация основных этапов миссии MMX (JAXA / YouTube)

Напомним, впервые попытку доставить на Землю образцы с Фобоса предприняла Россия. Однако миссия «Фобос-Грунт», запущенная в ноябре 2011 года, потерпела неудачу: из-за отказа маршевой двигательной установки, вызванного нештатной работой бортовых компьютеров, российская межпланетная станция не смогла покинуть опорную околоземную орбиту и через некоторое время сгорела в плотных слоях атмосферы.

Цели и научные инструменты миссии

Образцы и данные, собранные MMX, должны помочь ученым достоверно установить происхождение Фобоса и Деймоса. Сейчас на этот счет существуют две противоречащие друг другу гипотезы.

Согласно одной из них, крохотные по меркам спутников планет Фобос и Деймос, напоминающие астероиды, образовались на заре существования Солнечной системы около 4,6 миллиарда лет назад, а затем были захвачены гравитацией Марса. Однако почти круговые орбиты Фобоса и Деймоса, лежащие практически в плоскости марсианского экватора, плохо согласуются с этой гипотезой: захваченный астероид с большей вероятностью оказался бы на эллиптической орбите, наклоненной к плоскости экватора.

Альтернативная версия предполагает, что в далеком прошлом крупное небесное тело столкнулось с Марсом, в результате чего на орбиту было выброшено вещество планеты, из которого и сформировались два спутника. Предположительно, так же появилась и Луна, хотя относительно происхождения спутника Земли в научном мире все еще ведутся споры.

Для исследования спутников Марса на MMX и ровере Idefix установлен целый ряд научных инструментов. Так, европейский ровер оснащен несколькими камерами, рамановским спектрометром RAX и радиометром miniRAD. Эти приборы предназначены для анализа состава поверхности Фобоса и ее температуры.

Оснащение исследовательского модуля MMX включает спектрометр гамма-излучения и нейтронов MEGANE, созданный Лабораторией прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (США) для изучения элементного состава Фобоса на глубине до нескольких десятков сантиметров, французский инфракрасный спектрометр MIRS, дополняющий возможности MEGANE, японскую камеру высокого разрешения TENGOO с узким углом обзора, широкоугольную мультиспектральную камеру OROCHI, лазерный высотомер и масс-спектрометр MSA, который будет регистрировать заряженные частицы вблизи Фобоса, искать признаки подповерхностного льда и изучать, как воздействие солнечного ветра изменило поверхность спутника.

На возвращаемом модуле установлены японские приборы для мониторинга околомарсианской пыли (CMDM) и межпланетной радиационной обстановки (IREM).

Каждая из упомянутых гипотез происхождения марсианских спутников предполагает разные химические характеристики их поверхности. Если Фобос и Деймос были захвачены гравитацией Марса, они могли сохранить следы вещества из других областей Солнечной системы, в том числе относительно высокое содержание летучих элементов, включая водород. Если же спутники сформировались после столкновения, их вещество должно представлять собой смесь марсианских пород и материала столкнувшегося с планетой тела.

Наблюдения за Деймосом после завершения работы у Фобоса помогут установить, насколько похожи по составу два спутника и могут ли они иметь общее происхождение.

Данные, собранные MMX, и последующий лабораторный анализ грунта с Фобоса должны поставить точку в дискуссиях о том, как Марс обзавелся своими небольшими лунами. Кроме того, в образцах может обнаружиться и марсианский грунт, выброшенный в космос в результате падения на поверхность планеты относительно небольших метеоритов.

Независимо от исхода, результаты работы миссии дадут ученым новые сведения об эволюции Марса и событиях, сформировавших планеты земной группы.