Поймать комету за хвост. В чем суть космической миссии CAESAR, и при чем здесь украинцы

В декабре 2017 года агентство NASA объявило двух финалистов программы The New Frontiers. Каждый из них получит $4 млн на доработку проекта, а весной 2019 года объявят победителя, который сможет реализовать свою космическую миссию. Один из финалистов – проект CAESAR, имеющий непосредственное отношение к Украине. Во-первых, проект предлагает отправить миссию к комете Чурюмова-Герасименко, которую в 1969 году открыл наш соотечественник. Во-вторых, в разработке «Цезаря» участвуют современные украинские ученые.

К «Новым рубежам»

The New Frontiers («Новые рубежи») – космическая программа NASA для исследования наименее изученных уголков нашей Солнечной системы. Программа стартовала в 2003 году. Нынешний финал – уже четвертый по счету.

Среди победителей прошлых отборов – например, проект New Horizons. Аппарат исследовал Плутон в 2015 году, а сейчас на всех парах мчит в сторону пояса Койпера.

Пояс Койпера – это куча космического «материала»,
которая окружает Солнечную систему.
Некоторые объекты внутри пояса могут быть крупнее Плутона.

Другой победитель программы – Juno, межпланетная автономная станция, которая кружит на орбите Юпитера. Цель «Юноны» – изучение гравитационного и магнитного полей гигантской планеты, а также проверка гипотезы о наличии у Юпитера твердого ядра.

Примерно каждые 5-6 лет лет NASA вкладывает около миллиарда долларов в самый интересный проект, нацеленный на исследование космоса. Из всех заявок, которые подаются на «Новые рубежи» в NASA, агентство выбирает двух финалистов. В конце 2017 года закончился новый отбор. Первым финалистом стал проект Dragonfly, который предлагает отправить миссию с беспилотниками к Титану – крупнейшему спутнику Сатурна. Второй финалист – тот самый CAESAR, чье название расшифровывается как Comet Astrobiology Exploration Sample Return. Этот проект предлагает отправить космическую миссию к комете и вернуться на Землю с ее частичкой.

Зачем? Существует теория, что жизнь, а именно сложные молекулы и аминокислоты, на нашу планету принесли кометы. Идея, предложенная командой CAESAR, заключается в том, чтобы захватить образец из ядра кометы 67Р, более известной как комета Чурюмова-Герасименко, вернуть его на Землю и хорошенько изучить в лаборатории.

Кометы состоят из древних звезд и межзвездных облаков  строительных блоков ранней Солнечной системы.
Летают, где хотят.

Если CAESAR победным маршем пройдет все кабинеты, сессии и тесты NASA – вылет миссии запланируют на 2024 год. Через 14 лет, в 2038-м, капсула с драгоценным материалом должна вернуться на Землю. Общая стоимость проекта оценивается в $800 млн.

Потрогать комету «рукой»

Космические корабли уже бороздили просторы в непосредственной близости от комет. Еще свежи в памяти приключения аппарата Европейского космического агентства «Розетта» и ее спутника «Филы». В 2014 году была совершена первая в истории посадка на комету Чурюмова-Герасименко. К сожалению, мягкой ее никак не назовешь. Спускаемый модуль несколько раз отскочил от поверхности тела, словно баскетбольный мяч, и в результате приземлился в тени скалы. Аппарат, оснащенный солнечными панелями, проработал всего 57 часов, но успел собрать целый массив полезных данных. Именно благодаря этой миссии мы узнали, что по изотопному составу вода на комете 67Р сильно отличается от земной.

Казалось бы, что еще нам «ловить» на небесном теле, которое и так уже изучено неплохо? Но не все так очевидно. Недавнее исследование NASA показало, что изотопный состав воды на поверхности комет может существенно меняться по мере достижения небесным телом перигелия – ближайшей к Солнцу точки. Ученые изучили комету Лавджоя и обнаружили, что после прохождения перигелия соотношение дейтерий/водород на ней увеличилось в 2-3 раза. Ранее специалисты были уверены, что эта пропорция остается постоянной. Так что, наша песня хороша, начинай сначала.

Вполне возможно, мы узнаем, что воду, а значит и жизнь на нашу планету, принесли кометы. А может обойдется без сенсаций. Но даже если теория не подтвердится, ученые смогут изучить композицию ядра древнейшего небесного тела, что тоже дико интересно.

Согласно плану команды проекта CAESAR, космический аппарат не будет приземляться на комету и уж тем более бурить в ней скважину. Замысел инженеров в том, чтобы буквально на мгновение запустить в «тело» кометы роботизированную руку TAG (Touch-And-Go). Она впрыснет сжатый азот в реголит (свободный материал на поверхности кометы слоем от 20 до 40 см), произойдет небольшой взрыв, и это позволит загнать вспушенный материал в специальную камеру. Ученые рассчитывают привезти на Землю порядка 100 граммов реголита.

Украинский след

Проект «Цезарь» – детище сразу нескольких компаний. Разработкой аппарата, который собираются отправить к комете, занимается Центр космических полетов Годдарда. Роботизированную «лапу» разрабатывает Honeybee Robotics из Нью-Йорка и Калифорнии. А помогает им в моделировании контакта «лапы» с поверхностью кометы и захвата реголита компания Coupi из Аляски и Нью-Гемпшира. Эта компания также помогает и другим командам в миссии.

Coupi – стартап, который занимается моделированием физических объектов (в основном сыпучих материалов или грунтов) с помощью метода дискретных элементов. Это удобный инструмент для изучения характера движения огромного множества частиц. Команда проекта уже успела изучить взаимодействие колес марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити» с грунтом красной планеты, а также поработать над теорией по изменению траектории полета астероидов. В миссии CAESAR главная задача, которую предстоит решить инженерам Coupi – как захватить материал при минимуме рисков. На это у роботизированной руки будет не более пяти попыток.

Сооснователь и технический директор Coupi Антон Кульчицкий живет в США с 2003 года, за его плечами – аспирантура мехмата МГУ и несколько лет работы в Токио. «А вообще корни мои украинские, – признается Кульчицкий в разговоре с K750. – Мой дедушка родился в селе Жеребки Житомирской области, но в 12 лет был вынужден пешком выбираться из Украины, чтобы спастись от Голодомора».

Основав вместе с партнером компанию в США, Кульчицкий вспомнил о корнях. «Появилась идея приехать в Киев и использовать феноменальные интеллектуальные ресурсы, которые здесь находятся», – говорит он.  Сегодня уже четверо молодых украинских специалистов работает на проектах Coupi. Кульчицкий планирует расширять штат компании в Украине. По двум простым причинам – человеческий капитал и стоимость. В комбинации эти две составляющих дают очень сильный эффект.

«Я под большим впечатлением от колоссального потенциала, который находится в Украине. Здесь полно умных образованных людей, которые умеют работать. В своей голове я рисую команду в сотни людей, которые совместно с нашей компанией работают из Украины над фантастически интересными задачами», – говорит ученый.

Кульчицкий довольно высоко оценивает шансы конкурирующего проекта Dragonfly на победу в отборе. Он признает, что спутник Сатурна Титан – удивительное небесное тело. На его поверхности много водяного льда и осадочных органических веществ, всюду текут метановые реки. «Это единственный объект в нашей звездной системе, где доказано стабильное существование жидкости на поверхности», – говорит Кульчицкий. К тому же, человечество уже высаживалось на Титане – в 2005 году там на его поверхность успешно сел зонд «Гюйгенс».

И все же риски, связанные с отправкой дронов на спутник Сатурна несравнимо выше, чем у миссии CAESAR. А еще комета Чурюмова-Герасименко находится в списках первых приоритетов NASA. Поэтому в победу миссии, над которой работают украинские инженеры, верится гораздо сильнее.

 

Leave a Reply