Астероидне ждёт:зачем кбезопасномуАпофисуотправляют«Рамзес»

В чистой комнате OHB Italia в Милане инженеры подали питание на компьютер космического аппарата. К нему уже подключены накопитель данных, система распределения энергии и устройства, которые передают компьютеру показания приборов. Теперь можно отправлять команды через компьютер и смотреть, отвечает ли остальное оборудование как положено. Каждую часть проверяли и раньше, но по отдельности. Вместе их включили впервые.

Такое событие легко назвать «пробуждением зонда» и представить готовый корабль, который осталось только заправить. На деле в Милане собирают основной модуль «Рамзеса». Его строят вокруг временной центральной трубы. Настоящую трубу с баками, датчиками и двигательной системой готовят в Германии. Две части ещё предстоит соединить, а затем проверить в условиях, похожих на космический полёт.

График здесь диктует астероид. Апофис не знает, как продвигается сборка, и не задержится, если инженеры не успеют. 13 апреля 2029 года он пройдёт рядом с Землёй. Чтобы встретить его заранее, «Рамзес» должен стартовать весной 2028-го и добраться до астероида, по нынешнему плану, в феврале 2029-го. День пролёта уже назначила небесная механика.

Опасность отменили, встречу оставили

Апофис открыли в 2004 году. Первые наблюдения оставляли вероятность столкновения с Землёй в 2029-м; в какой-то момент расчётная оценка достигала 2,7 процента. Для астероида шириной около 375 метров это была причина заниматься им всерьёз. Новые наблюдения уточняли траекторию, а радарные измерения 2021 года позволили исключить удар как минимум на ближайшие сто лет. Апофис убрали из списка рисков Европейского космического агентства.

В апреле 2029-го он всё-таки подойдёт близко: примерно на 32 тысячи километров к поверхности, а не к центру Земли. Это ниже высоты орбит геостационарных спутников. Такая цифра может напугать, но расчёты исключают столкновение. Близость пролёта интересна учёным по другой причине. Земное притяжение изменит путь Апофиса вокруг Солнца. До встречи с нами он совершает оборот примерно за 0,9 земного года, после будет делать его примерно за 1,2 года.

Ещё в предыдущем материале, «Кирпичи из космоса», мы дошли от астероида, замеченного за пять часов до падения, до простой мысли: время важнее красивого оружия. За пять часов к цели не отправишь аппарат. С Апофисом времени достаточно, и он не угрожает Земле. Поэтому космические агентства могут отработать действие, которого в той истории не хватало: сначала прилететь к крупному астероиду и узнать о нём больше, а уже потом делать выводы о его поведении.

Земля тянет за разные концы

Земное притяжение действует на весь Апофис, но ближнюю сторону тянет немного сильнее дальней. Эта разница создаёт приливные силы. На Земле и Луне мы привыкли связывать их с движением воды. У астероида воды нет, зато собственное притяжение очень слабое, а на поверхности могут лежать камни и пыль. Если разница сил изменит условия на склоне, часть рыхлого материала способна сдвинуться.

Что именно произойдёт, пока неизвестно. Вращение Апофиса может измениться. Камни могут сползти и открыть более свежую породу. Возможно, прибор на поверхности уловит сотрясения. Возможно и другое: снимки до и после покажут почти ту же поверхность. Одна опубликованная модель ожидает перемены лишь на отдельных участках, а не обвал по всему астероиду. Её расчёт зависит от формы, положения Апофиса во время встречи и свойств грунта, которые мы ещё плохо знаем.

Поэтому слова «Земля устроит на Апофисе землетрясение» были бы плохим заголовком. Земля точно изменит его орбиту; заметные перемены внутри и снаружи ещё нужно поймать измерениями. Даже отсутствие видимого оползня станет результатом: оно покажет, какие прежние предположения о поверхности не сработали.

У «Рамзеса» как раз такая задача. Он должен прибыть до сближения, снять форму и поверхность, проследить за вращением и движением Апофиса, а после пролёта повторить наблюдения. Когда есть два состояния одного тела, можно искать различия и выяснять, что сделал пролёт. Снимки сами по себе не покажут устройство каждого метра внутри астероида. Для этого пригодятся и другие измерения.

Два попутчика размером с коробку

«Рамзес» повезёт к Апофису два малых аппарата. Farinella должен просветить тело радаром и изучить пыль вокруг него. Радиосигнал проходит под поверхность и отражается от участков с разными свойствами; по возвращённому сигналу исследователи попробуют судить о внутреннем строении. Анализатор пыли поможет установить, появился ли вокруг Апофиса выброшенный с поверхности материал.

Второй малый аппарат, Don Quijote, готовят к посадке на Апофис ещё до пролёта. Он должен сам найти подходящий участок и спуститься без постоянных команд с Земли. На борту запланированы гравиметр для измерения слабого притяжения, прибор для исследования магнитных свойств и сейсмометр. Последний особенно нужен, чтобы проверить гипотезу о сотрясениях во время встречи с Землёй.

Посадка здесь не похожа на приземление самолёта. При слабой гравитации даже медленно опускающийся аппарат может отскочить от поверхности. Разработчики допускают и обратную неприятность: он может погрузиться в рыхлый грунт. Сейсмические измерения станут возможны, только если Don Quijote сядет, продолжит работать и во время пролёта возникнут колебания, которые прибор сможет зарегистрировать.

Японское агентство JAXA участвует в миссии вместе с ESA: оно предоставляет солнечные батареи, инфракрасный прибор и ракету H3 для запуска. ESA отвечает за проектирование, сборку и управление «Рамзесом». Это сотрудничество важно не как парад флагов. Нужно, чтобы аппарат, два попутчика, ракета и наземные команды оказались готовы к одному и тому же окну старта.

Разведка перед выбором оружия

Прошлая история уже объясняла DART. В 2022 году аппарат NASA ударил по астероиду Диморфу и изменил период его обращения вокруг более крупного астероида. Европейская Hera сейчас летит к этой паре; по плану ESA, она прибудет в ноябре 2026 года и изучит последствия удара. Это испытание способа толкнуть небесное тело.

«Рамзес» никого толкать не собирается. Если когда-нибудь обнаружат большой астероид с опасной траекторией, расчёта орбиты будет недостаточно для выбора воздействия. Нужно знать массу тела, его форму, вращение и устройство. Удар по плотной глыбе и удар по рыхлому скоплению камней могут дать разный результат. Разведывательный аппарат должен приблизиться, измерить эти свойства и передать данные, пока ещё есть время решать, как действовать.

Апофис предоставляет редкую возможность пройти эту часть цепочки с настоящим астероидом и твёрдым сроком, но без необходимости кого-либо спасать. Есть важная оговорка. Его открыли давно, дата пролёта известна заранее, а инженеры готовят миссию к определённой цели. Успех «Рамзеса» не докажет, что на любой внезапно найденный объект можно ответить столь же быстро. Он покажет, удалось ли собрать и отправить такую разведку за несколько лет, а затем получить нужные измерения в срок.

После пролёта к Апофису должен присоединиться ещё один исследователь. NASA направляет туда OSIRIS-APEX — аппарат, который раньше доставил к Земле образец астероида Бенну под именем OSIRIS-REx. Издалека он сможет наблюдать Апофис уже во время сближения, но подробную работу рядом с ним NASA планирует начать после встречи с Землёй, в июне 2029 года. Поэтому раннее прибытие «Рамзеса» имеет самостоятельную ценность: без подробных измерений до пролёта нельзя будет уверенно сказать, что изменилось после.

Дата, которую нельзя перенести

Пока будущая экспедиция существует в цехах. Основной модуль собирают в Милане, двигательную часть — в немецком Лампольдсхаузене. Весной 2027 года их планируют соединить в испытательном центре ESA в Нидерландах. Потом аппарат должен провести две-три недели в термовакуумной камере и пройти общую проверку, в которой инженеры проиграют операции от запуска до конца миссии. Лишь после этого можно говорить о готовности к полёту весной 2028-го.

На нынешней стадии инженеры установили связь между компьютером и частью оборудования. Это заметный шаг, но впереди ещё сборка, испытания, запуск и перелёт. Если миссия опоздает к 13 апреля 2029 года, Апофис всё равно пройдёт мимо Земли. Исследователи смогут изучать его после пролёта. Подробные снимки с близкого расстояния до встречи уже никто не сделает задним числом.

В «Кирпичах из космоса» за пять часов удалось лишь рассчитать, куда придёт маленький астероид. У Апофиса впереди годы, и один корабль уже начали включать по частям. Теперь нужно успеть собрать его целиком и прилететь до того, как Земля проведёт свой опыт.