Космічні дослідники Меркурія

Історія "Mariner-10"

Першим космічним апаратом, який досяг першої планети від Сонця, став "Маринер-10". У 1974 г американський космічний апарат пролетів поблизу Меркурія і передав на Землю зображення його поверхні. Про поверхню найближчої до Сонця планети нічого не було відомо до його польоту. Маринер - 10 був запущений 3 листопада 1973 м. Вес наукової апаратури складав близько 80 кг Сначало апарат був спрямований до Венери, в полі тяжіння якої отримав гравітаційний розгін і, змінивши траєкторію, 29 березня 1974 р. підлетів до Меркурія. Знімки Меркурія Маринер- 10 передавав в течії трьох прольотів з інтервалом в шість місяців. Ці знімки показали дивовижну подібність рельєфу Меркурія з найближчої сусідки Землі - місяця. Як виявилося, уся його поверхня покрита безліччю кратерів різних розмірів.

Учених дещо розчарувало те, що атмосфери на Меркурії виявлено не було. Знайдені сліди аргону, неону, гелію і водню, але такі незначні, що можна говорити лише про вакуум з такою мірою розрідження, яку на Землі не уміють ще отримувати.

Під час першого прольоту, що проходив на висоті 705 км, були виявлені ударна хвиля плазми і магнітне поле поблизу Меркурія. Вдалося уточнити значення радіусу планети. 21 вересня 1974 р. на досить великій відстані (більше 48 тис. км) був здійснений другий проліт біля Меркурія. Датчики температури дозволили встановити, що в течії дня, тривалість якого складає 88 земних діб температура поверхні планети піднімається до 510 градусів Цельсія, а вночі опускається до - 210. За допомогою радіометра був визначений тепловий потік, що випромінюється поверхнею; на тлі нагрітих ділянок, состоящиз з рихлих порід, виявлені холодніші, такі, що є скельними породами.

Під час третього прольоту біля Меркурія, що відбувався 16 березня 1975 р. на найменшій відстані, - 318 км, було підтверджено, що виявлене магнітне поле дійсно належить планеті. Його напруженість складає близько 1%% від напруженість земного магнітного поля. 3 тис. фотографій, отриманих на цьому сеансі, мали дозвіл до 50 м. Оскільки три сеанси фотографування охоплювали західну півкулю планети, східну залишилося неисследованым. Нині розробляються проекти нових польотів космічних станцій до Меркурія, які дозволять вивчити і його східну півкулю.

Зображення космічного апарата "Марінер-10"

"MESSENGER": в серпні 2004 г відбувся старт другої в історії автоматичної станції, спрямованої до Меркурія, - " Мессенджер" (Поверхня, Космічне Оточення, Геохімія і Зондування Меркурія - MESSENGER) - NASA (з невеликою затримкою). Після запуску станція повинна двічі пролетіти поблизу Венери (24 жовтня 2006 і 5 червня 2007), гравітаційне поле якої викривить траєкторію так, щоб станція точно вийшла до Меркурія. Дослідження намічено провести в дві фази: сначало ознайомлювальні - з пролітної траєкторії при трьох зустрічах з планетою (14 січня 2008, 6 жовтня 2008, 29 вересня 2009), а потім (з 18 березня 2011) детальні - з орбіти штучного супутника Меркурія, робота на якій відбуватиметься в течії одного земного року.

Зображення космічного апарата "Messenger"

При прольоті біля Меркурія в 2008 році має бути знята східна половина невивченої півкулі планети, а рік потому - західна. Таким чином, уперше буде отримана глобальна фотокарта цієї планети, і вже одне це було б досить, щоб зробити цей проліт цілком успішним, проте програма роботи " Мессенджера" набагато більша. Під час двох запланованих прольотів гравітаційне поле планети " пригальмовуватиме" станцію, щоб при останній зустрічі вона змогла б перейти на орбіту штучного супутника Меркурія з мінімальним видаленням від планети на 200 км і максимальним на - 15200 км. Орбіта буде розташована під кутом близько 80 градусів до екватора планети. Низька ділянка розміститься над її північною півкулею, що дозволить детально вивчити як найбільшу на планеті рівнину Жари, так і передбачувані холодні пастки в кратерах біля Північного полюса, в які не потрапляє світло Сонця і де передбачається наявність льоду.

Під час роботи станції на орбіті навколо планети планується за перші 6 місяців виконати детальну зйомку усієї її поверхні в різних діапазонах спектру, включаючи кольорові зображення місцевості, визначення хімічного і мінералогічного складів порід поверхні, вимір змісту летких елементів в приповерхневому шарі для nоисков місць концентрації льоду. У подальші б місяців виконуватимуться дуже детальні дослідження окремих об'єктів місцевості, найбільш важливих для розуміння історії геологічного розвитку планети. Такі об'єкти будуть відібрані за результатами глобальної зйомки, виконаної на першому етапі. Також лазерним висотоміром проводитимуться виміри висот деталей поверхні для отримання оглядових топографічних карт. Магнітометр, розташований далеко від станції на жердині завдовжки 3,6 м (щоб уникнути перешкод від приладів), зробить визначення характеристик магнітного поля планети і можливих магнітних аномалій на самому Меркурії.

"БЕПІКОЛОМБО": прийняти естафету у " Мессенджера" і почати в 2019 році вивчення Меркурія відразу двох станцій покликаний спільний проект Європейського космічного агентства (ESA) і Японського агентства аерокосмічних досліджень (JAXA) - " БепиКоломбо". 3десь дослідницькі роботи планується вести за допомогою одночасно двох штучних супутників, а також посадочного апарату. У планованому польоті площини орбіт обох супутників пройдуть через полюси планети, що дозволить охопити спостереженнями усю поверхню Меркурія. Основний супутник у вигляді невисокої призми масою 360 кг рухатиметься по слабовытянутой орбіті, то наближаючись до планети до 400 км, то віддаляючись від неї на 1 500 км.

На цьому супутнику буде розміщений цілий комплекс приладів : 2 телекамери для оглядової і детальної зйомки поверхні, 4 спектрометри для вивчення хі-діапазонах (інфрачервоному, ультрафіолетовому, гамма, рентгенівському), а також нейтронний спектрометр, призначений для виявлення води і льоду. Крім того, основний супутник буде забезпечений лазерним висотоміром, за допомогою якого має бути уперше складена карта висот поверхні усієї планети, а також телескопом - для пошуку потенційно небезпечних для зіткнення із Землею астероїдів, які заходять у внутрішні райони Сонячної системи, перетинаючи земну орбіту. Допоміжний супутник у вигляді плоского циліндра масою 165 кг, що називається магнітосферичним, планується вивести на сильно витягнуту орбіту з мінімальною відстанню від Меркурія 400 км і максимальним - 12 000 км. Працюючи в парі з основним супутником, він робитиме виміри параметрів видалених областей магнітного поля планети, тоді як основною займеться спостереженням магнітосфери поблизу Меркурія. Такі спільні виміри дозволять побудувати об'ємну картину магнітосфери і її змін в часі при взаємодії з потоками заряджених часток, що міняють свою інтенсивність, сонячного вітру. На допоміжному супутнику також буде встановлена телекамера для зйомки поверхні Меркурія.

Магнітосферичний супутник створюється в Японії, а основною розробляється ученими європейських країн. У проектуванні посадочного апарату беруть участь Науково-дослідний центр імені Г.Н. Бабакина при НВО імені С.А. Лавочкина, а також фірми Німеччини і Франції. Запуск " БепиКоломбо" планується зробити в 2013 році. У зв'язку з цим розглядаються два варіанти: або єдиний запуск усіх апаратів ракетою "Ариан-5" з космодрому Куру у Французькій Гвіані (Південна Америка), або - два окремі пуски з космодрому Байконур в Казахстані російськими ракетами "Союз-фрегат" (на одній - основний супутник, на іншій - посадочний апарат і магнітосферичний супутник). Передбачається, що переліт до Меркурія триватиме 6 років, за які апарат повинен пролетіти порівняно близько від місяця і Венери, гравітаційна дія яких " скоректує" його траєкторію, надавши напрям і швидкість, необхідні для досягнення найближчих околиць Меркурія в 2019 році.

Як вже було сказано, дослідження з супутників планується проводити впродовж одного земного року. Що ж до посадочного блоку, то він зможе пропрацювати дуже недовгий час - сильний нагрів, якому він повинен піддатися на поверхні планети, неминуче приведе до виходу з ладу його радіоелектронних пристроїв. Під час міжпланетного перельоту невеликий посадочний апарат дископодібної форми (діаметр 90 см, маса 44 кг) знаходитиметься "на спині" у магнітосферичного супутника. Після їх розділення поблизу Меркурія посадочний апарат буде виведений на орбіту штучного супутника з висотою 10 км над поверхнею планети.

Зображення апарата "БепіКоломбо"

Інший маневр перекладе його на траєкторію зниження. Коли до поверхні Меркурія залишиться 120 м, швидкість посадочного блоку повинна зменшитися до нуля. У цей момент він почне вільне падіння на планету, в ході якого станеться наповнення стислим повітрям пластикових мішків, - вони укриють апарат з усіх боків і пом'якшать його удар об поверхню Меркурія, якої він торкнеться із швидкістю 30 м/с (108 км/год).

Щоб зменшити негативну дію сонячного тепла і радіації, посадку на Меркурій планується зробити в полярній області на нічній стороні, недалеко від лінії розділу темної і освітленої частин планети, з таким розрахунком, щоб приблизно через 7 земних днів апарат " побачив" світанок і Сонце, що піднімається над горизонтом. Для того, щоб бортова телекамера змогла отримати зображення місцевості, планується забезпечити посадочний блок свого роду прожектором. За допомогою двох спектрометрів буде визначено, які хімічні елементи і мінерали містяться в точці посадки. А невеликий зонд, що прозвав " кротом", проникне углиб, щоб провести виміри механічних і теплових характеристик грунту. Сейсмометром спробують зареєструвати можливі " меркуретрясения", які, до речі, дуже вірогідні. Також планується, що з посадочного апарату на поверхню зійде мініатюрний планетохід - для дослідження властивостей грунту на прилеглій території. Незважаючи на грандіозність планів, детальне вивчення Меркурія тільки починається. І те, що земляни мають намір витратити на цю безліч сил і засобів, зовсім не випадково. Меркурій - єдине небесне тіло, внутрішня будова якого так схоже із земним, тому для порівняльної планетології інтерес він представляє винятковий. Можливо, дослідження цієї далекої планети дозволять пролити світло на загадки, що таяться в біографії нашої Землі.