PopularEditorialNew
BestОбсуждаемое

Майбутнє марсіанських дослідницьких місій

Концепт місії з повернення зразків, які залишить ровер Perseverance та їх запуск на орбіту для доправлення на Землю. Джерело: NASA

Першою, певно, мимовільною реакцією на десятирічний огляд планетарної науки були жарти або страх перед неминучістю цих жартів. NASA не просто рекомендували відправити місію до Урану, але наполягали на необхідності створення відразу орбітального апарату та зонду для цієї планети.

Якщо облишити низькосортні присмішки, місію до Урану таки схвалили у десятирічному огляді, ба більше — охрестили великою флагманською місією через інтерес до вивчення крижаних гігантів, класу планет, до якого належать, наприклад, Уран та Нептун. Лише раз рукотворний об’єкт відвідав ці небесні тіла. Мова про Вояджер 2, який після свого швидкого прольоту повз планети підняв більше питань, ніж надав відповідей. Водночас, саме крижані гіганти складають найбільшу частку відкритих екзопланет за межами Сонячної системи.

«Якби ми змогли до кінця зрозуміти будову та властивості хоча б одного такого тіла, це б кардинально змінило наші уявлення про системи крижаних гігантів та походження нашої Сонячної системи.», — розповіла Робін Кануп з дослідницького інституту «Southwest», членкиня керівного комітету, який 19 квітня представив десятирічний огляд. Вона додала, що місія до Урану обійшла космічний апарат до Нептуна, оскільки першу може бути відправлено вже у 2031 і вона не потребує розробки нових технологій для реалізації.

Схвалена десятирічним оглядом місія до Урану. Джерело: WeMartians Podcast

Другою флагманською місією має стати «orbilander» до Енцелада, скутого кригою супутника Сатурну, який під своєю поверхнею, можливо, ховає придатний для життя океан. Ця місія буде складатися з орбітального апарату, який, обертаючись навколо місяця, буде досліджувати викиди з гейзерів, а потім здійснить посадку. Концепт місії сильно відрізняється від попередніх проєктів з дослідження іншого небесного тіла, Європи (місяця Юпітера). Вибір пав на Енцелад, оскільки на Європі немає потужних гейзерів, а рівень радіації настільки високий, що тривалість роботи апарату мала вимірюватись тижнями, в той час, як на Енцеладі місія триватиме роками.

Цього разу серед фіналістів для флагманських місій не було марсіанських досліджень. У минулому десятирічному огляді підтримали місію «MAX-C» з ровером на Марсі та поверненням зразків на Землю. Її реалізацією став проєкт «Mars 2020», частиною якого був марсохід Perseverance, що вже зараз збирає зразки на червоній планеті, щоб колись відправити їх на планету блакитну. Попри те, що цьогорічний огляд схвалив продовження програми «Mars Sample Return» (MSR), тон огляду та останні дії NASA залишають відкритим питання щодо довгострокових зусиль агентства з дослідження Марсу.

Огляд концепції повернення зразків

В десятирічному огляді планетарної науки програма MSR отримала схвальні відгуки. Її навіть назвали «найбільшим науковим пріоритетом» програми планетарних досліджень NASA. «Mars Sample Return має бути втілено в життя якнайшвидше. Бажано без змін в поточній архітектурі місій», — заявив Філ Крістенсен, інший член керівного комітету з Аризонського університету на презентації десятирічного огляду.

В огляді можна знайти цікавий факт щодо програми MSR. Було підраховано, що збирання зразків та їх повернення на Землю має обійтися у $5,3 мільярда. NASA досі не розкриває оцінну вартість цього амбітного задуму, але точно відомо, що цінник за місію більший ніж флагманські проєкти з десятирічного огляду, тобто обійдуться агентству значно більше, ніж місія до Урану і «orbilander» до Енцелада.

Невідомо, чи корелює вартість MSR зі змінами в проєкті місій. Раніше план складався з трьох окремих апаратів: ровера Perseverance для відбору зразків, посадкового модуля для пошуку зразків та їх відправлення на орбіту Марсу і орбітального апарата, що підбере зразки на орбіті та повернеться на Землю. Посадковий апарат та орбітальний зонд, що поверне зразки на Землю, мають бути запущені у 2026, тоді як зразки опиняться на нашій планеті в 2031.

Втім, в березні NASA повідомило про зміни в структурі програми MSR. Місія зі збору зразків буде складатися з двох платформ: європейського марсохода, що вирушить збирати зразки та ракети Mars Ascent Vehicle (MAV), яка відправить зібрані капсули на орбіту. Марсохід та MAV будуть встановлені на окремих платформах. Обидва апарати планують запустити у 2028 році.

«Фаза А проведеного аналізу демонструє, що використання лише однієї платформи, відверто кажучи, порушить пропрацьовані схеми входу в атмосферу, зниження та посадки. Це – занадто ризиковано», — коментує Томас Цурбухен, асоційований адміністратор Управління наукової місії NASA, на конференції Комісії національних академій з дослідження космосу у березні 2022. Апарат, що зміг би виконати всі завдання відразу, потребує дуже великого теплового щита для входу в атмосферу Марсу. Поза тим, це вимагатиме збільшення обтічника ракети у порівнянні з тими, які використовувались у попередніх місіях.

Поки запуск європейського зонду заплановано на 2027 рік, у 2028 з ним на червону планету відправлять дві посадкові платформи. Повернення зонду з капсулами очікують у 2033. На заході Цурбухен не розповів про витрати на переглянуту архітектуру Mars Sample Return.

«У спільноті сформувалось побоювання, що програма MSR може настільки розростися, що поглине частини інших ініціатив, натомість ми намагаємось переконати у протилежному. Програми [досліджень на наступні десять років] – гарно продумані.»

Філ Крістенсен, вчений з Аризонського університету, член керівного комітету десятирічного огляду

Такі зміни у графіку місії можуть створити труднощі для ESA, що вже відклало місію ровера ExoMars (дивіться матеріал “The ending of an era in international space cooperation” The Space Review, 28 лютого 2022). 3 травня відбулася зустріч Групи аналізу програм дослідження Марсу (MEPAG), де Хорхе Ваго, головний науковець проєкту ExoMars заявив, що його місія навряд чи відправиться на Марс до 2028 року. Затримка пов’язана з необхідністю збудувати нову посадкову платформу на заміну тієї, що мала надати РФ. Навіть запуск в 2028 потребуватиме технологічної допомоги від NASA, наприклад, з посадковими двигунами та радіоізотопними тепловиділяючими елементами, які використовують незначну кількість плутонію-238 для підтримання температури, необхідної апарату.

Перед ESA вимальовується дуже складний графік, оскільки тепер одночасно з апаратом ExoMars, до якого вже готовий ровер Розалінд Франклін, потрібно буде запустити посадкові платформи для повернення зразків з Марсу. Досі точно невідомо, хто надасть ракету-носій для ExoMars, можливо це буде NASA. Не будемо забувати й про те, що у 2027 ESA також має запустити зонд, який чекатиме на марсіанські зразки на орбіті. Ваго впевнений, що: «MSR та ExoMars мають сприйматися, як щось цілісне. Побачимо чи зможемо ми знайти рішення, що будуть працювати для обох місій».

Що стосується вартості програми MSR, то в десятирічному огляді зазначено, що бюджет всієї програми може зрости на 20%. Попри це, марсіанська програма все ще залишиться в рамках максимальних асигнувань, які агентство коли-небудь виділяло на планетарні дослідження. «У спільноті сформувалось побоювання, що програма MSR може настільки розростися, що поглине частини інших ініціатив, натомість ми намагаємось переконати у протилежному. Програми [досліджень на наступні десять років] – гарно продумані, вони будуть різноманітними, і Марс стане відповідною частиною цієї програми», — заявив Крістенсен на зустрічі «MEPAG».

Втім, він додав, що за перевищення вартості програми MSR на понад 20%, NASA має домогтися «збільшення бюджету», щоб покрити ці додаткові витрати. «Мова про відкушування від інших місії не іде».

Однією з пропозицій для місії International Mars Ice Mapper (Міжнародний картограф марсіанських льодовиків) був проєкт сузір’я зондів з ретрансляційним обладнанням та головного апарату з радаром. Джерело: NASA

Картограф напоготові

У десятирічному огляді також розглянули перспективи іншої місії до Марсу, єдиної великої місії до четвертої планети поза програмою Mars Sample Return. Нею мала стати ініціатива International Mars Ice Mapper, також відома під скороченням I-MIM та iMIM. Місія мала складатися з орбітального зонда на якому мали б встановити підповерхневу РЛС (так званий георадар), щоб виявляти підземні поклади льоду, що становить одночасно науковий та економічний інтерес, враховуючи необхідність використання місцевих ресурсів для полегшення подальшої експансії людства на Марс. Запуск планували не раніше 2026.

Вчені в огляді виступили з критикою. Про місію I-MIM там писали так: «[Вона] мінімально відповідає науковим цілям і вимогам для картографування покладів льоду. NASA має краще продумати концепт місії I-MIM. Реалізація цього проєкту дозволить людству покладатися на місцеві ресурси. Також можна розраховувати на вивчення пріоритетних кліматичних аспектів, що пов’язані з підповерхневим льодом».

Однак ще до публікації огляду NASA вже закрила місію I-MIM. У проєкті бюджету на 2023 фінансовий рік пропонується відмовитись від участі в цій місії. «Відповідно до необхідності фінансувати більш пріоритетні проєкти, зокрема покрити зростання вартості Mars Sample Return, наданим бюджетом пропонується відмовитись від подальшого фінансування Mars Ice Mapper», — зазначено в фінансовому кошторисі NASA.

«Ми подали [десятирічний] огляд, припускаючи, що I-MIM все ще в роботі», — розповів Крістенсен на презентації десятирічного огляду, що відбулася на заході групи MEPAG. «Ми виступали за продовження цієї місії. В огляді ми представили свої пропозиції, щодо її покращення.» А як же рішення NASA закрити I-MIM? «Ми були здивовані».

«Це залежить від того, що ми можемо сказати на користь місії. Мені досі не зрозуміло, чому Ice Mapper так сильно лобіюють в Конгресі»

Янсон про майбутнє I-MIM

Про відміну місії I-MIM стало відомо перед самим початком зустрічі вчених, що досліджують Марс з розробниками космічних апаратів у Пасадені, штат Каліфорнія. На цій конференції обговорювали концепти дешевих місії до Марсу. I-MIM, звичайно, досить дорога  місія, втім внесок NASA був відносно невеликий, оскільки Канада мала надати радарне обладнання, Японія – платформу, Італія та Нідерланди – інші ключові підсистеми.

«Основна причина – перевантаженість бюджету одразу декількома проєктами», — переконує Ерік Янсон, директор Mars Exploration Program (Програми дослідження Марсу) на пресконференції у штаб-квартирі NASA. «Немає нічого екстраординарного у тому, що [укладачі] бюджету запропонували скоротити місію, а Конгрес відмовив у цьому».

Однак, перспективи I-MIM уникнути скорочення виглядають примарними. «Це залежить від того, що ми можемо сказати на користь місії», — сказав Янсон, нагадуючи про успішні спроби відновити фінансування місій у галузях астрофізики та наук про Землю, що траплялись протягом останніх років. «Мені досі не зрозуміло, чому Ice Mapper так сильно лобіюють в Конгресі».

На MEPAG Янсон навіть висловив припущення, що I-MIM може бути реалізована без NASA, чия участь зводилась до керування проєктом та запуском місії. «Ми вже проводили консультації з іноземними партнерами», — розповів він. «Я знаю, що зараз тривають дискусії, щодо майбутнього I-MIM».

NASA вже вирішила долю місії, але група вчених досі вивчає можливі вимірювання, які б могли бути проведені в рамках місії і тих наукових та економічних досягнень, які вона могла запропонувати. На зустрічі MEPAG Джеффрі Плаут заявив, що роботу цієї наукової команди буде продовжено.

«Конгрес тільки почав оцінку пропозиції бюджету від президента, і зрештою саме Конгрес буде приймати рішення про асигнування», — прокоментував він. «Ми б не хотіли відмовлятися від місії, але наріжним каменем стоїть фінансування».

Новий посадковий апарат шукатиме життя

Місії на Марс виключили з переліку потенційних кандидатів на флагманські місії, ба більше, планету виключили зі списку рекомендованих напрямків для New Frontiers (Нові рубежі), програми місій середнього класу.

Однак в огляді NASA все ж рекомендували збудувати один посадковий апарат на Марс, що фігурував там під назвою Mars Life Explorer (Шукач життя на Марсі). Втім, наголошувалось на тому, що «життєшукач» має реалізовуватись в цінових обмеженнях New Frontiers. «Цілком доцільно мати стратегічну місію в рамках Mars Exploration Program», — розповів Крістенсен на зустрічі MEPAG. Повноцінна робота над «життєшукачем» має розпочатись вже після завершення цієї декади, коли минуть пікові фінансові навантаження від програми Mars Sample Return, тож запуск апарата заплановано на другу половину 2030-х.

Наразі концепт Mars Life Explorer — це місія, що має шукати докази життя на Марсі. Ця та інші місії середнього класу, представлені в огляді «доводять, що наукових результатів можна досягти навіть з обмеженими витратами», — переконана Емі Вільямс з Університету Флориди на зустрічі MEPAG.

Місія має вивчати поклади льоду у найнижчих можливих широтах. Головним інструментом має стати бур, що зможе збирати зразки на глибині до 2 метрів, а також шукати біосигнатури та оцінювати придатність покладів до існування в них життя. «Завдання місії – не тільки пошук життя», — розповідає Вільямс. За задумом вчених апарат зможе вивчати геофізичні властивості верхнього шару літосфери, а також фактори, які сприяють формуванню, збереженню та руйнації льодових покладів.

Наразі апарат має використовувати посадкову систему, що вже була випробувана в місіях InSight та Phoenix. Деякі вчені були сильно здивовані сумі у $2,1 мільярди. Саме так було оцінено «життєшукач» в незалежному аналізі Aerospace Corporation. Вільямс вважає, що більшу частину цієї суми становитимуть наукові інструменти.

«[Mars Life Explorer та інші місії середнього класу, представлені в огляді, доводять, що] наукових результатів можна досягти навіть обмеженими втратами»

Емі Вільямс з Університету Флориди

Вона додала, що невизначена доля I-MIM не має вплинути на Mars Life Explorer. «Не думаю, що для цього нам знадобляться дані з I-MIM», переконана вона і додала, що команда, яка зараз працює над концептом місії, «зможе вибрати посадкову зону, що відповідає необхідним вимогам». У подальшій дискусії на MEPAG багато учасників висловились за створення саме ровера, що дозволить збільшити мобільність місії і відповідно розширити дослідницькі можливості апарату.

В десятирічному огляді нічого не було сказано про невеликі наукові місії до Марсу, що мали б замінити флот старіючих супутників, які зараз виконують не тільки наукові завдання, але також використовуються як ретранслятори. Крістенсен нагадав, що завдання десятирічного огляду планетарної науки – сформувати рекомендації для великих місій. В огляді, звичайно, підтримали лінійку малих місії за програмою Discovery, проте не вказали конкретні напрямки та типи місій.

Крістенсен помітив зростаючий інтерес до малих марсіанських місій (дивіться матеріал «A FAB approach to Mars exploration», The Space Review 7 березня 2022 р.) та впевнений, що вони можуть чудово вписатися в загальну марсіанську програму. «Якщо Mars Exploration Program нададуть достатнє фінансування, її менеджмент самостійно зможе оцінити необхідність створення менших місій. Ми передбачаємо, що [малі місії] все ж буде запущено», — додав він. «Проте, ми переконані, що обговорення таких проєктів виходить за межі наших компетенцій. Ми виступаємо за збільшення фінансування програми та допуск спільноти до самостійного затвердження рішень, а відтак створення найкращих за своєю архітектурою місій».

Наразі NASA вже вивчає десятирічний огляд планетарної науки. На зустрічі MEPAG Лорі Глейз директор Відділу планетарних наук Директорату наукових місій NASA, повідомило, що «попередня публічна відповідь» очікується у середині липня або через 90 днів після публікації огляду.

Також Янсон розповів, що в Mars Exploration Program працюють над власним стратегічним планом. «Ми працюємо над цим протягом останніх шести місяців або десь так», — прокоментував він. Зокрема йдеться про відхід він програми, що було представлено в грудні 2021 в штаб-квартирі Лабораторії реактивного руху (JPL). Новий план включатиме рекомендації десятирічного огляду та інших звітів, зокрема симпозіуму дешевих марсіанських місії, що пройшов у березні цього року.

«Існує багато ідей і зараз ми намагаємось скласти їх докупи та сформувати комплексну програму», — розповів Янсон і додав, що NASA почне активно співпрацювати з марсіанською спільнотою, щойно сформує кістяк цього плану. Наразі про часові рамки нічого не відомо.

 

Джерело

Джеф Фоуст

9 травня 2022 р.

The Space Review

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

14
Войдите, чтобы видеть комментарии, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Показать скрытые комментарии

Загружаем комментарии...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Зарегистрируйтесь на сайте, чтобы не видеть рекламу, создавать и отслеживать темы, сохранять статьи в личные закладки и участвовать в обсуждениях
If you were unable to log in, try this link.