Сверхмалые спутники, которые в течение последнего десятилетия все чаще выходят на орбиту Земли, теперь могут проникать в глубокий космос или, по крайней мере, во внутреннюю солнечную систему, - пишет sciencemag.org.
Использование сверхмалых (некоторые из них не больше портфеля) дешевых спутников позволяет сократить расходы на изучение нашей родной планеты из космоса. Теперь они могут покидать орбиту Земли. На данный момент два спутника находятся на полпути к Марсу, а в разработке находятся более десятка планетарных зондов, и ученые придумывают все более смелые идеи для развития дешевой межпланетной науки высокого риска.
Лори Глейз - руководитель отдела планетарной науки НАСА – рассказала на прошлой неделе на симпозиуме по малым дальним космическим зондам в Центре космических полетов Годдарда в Гринбелте (штат Мэриленд), что в этом году НАСА начало принимать предложения по линии небольших планетарных миссий с расходами не более 55 миллионов долларов. По словам Глейз, свои предложения представили 12 команд, к февралю 2019 году агентство планирует выбрать несколько финалистов. В Европе также разрабатываются планы для небольших планетарных зондов, также известных как CubeSats. «Теперь мы видим потенциал для межпланетных CubeSats», - говорит Роджер Уокер - менеджер европейского космического агентства CubeSat в Нордвейке (Нидерланды).
Малые спутники могут быть собраны из недорогих компонентов и выпущены дюжинами из одной ракеты. Но раньше они не покидали орбиту Земли, потому что считалось, что системы, необходимые для межпланетного полета, включая двигатель, связь и навигацию, слишком громоздкие, чтобы уместиться в небольшой аппарат.
Миссия под названием Mars Cube One (MarCO) на Марс, запущенная в мае вместе с аппаратом Mars InSight, разрушает этот барьер. MarCO - это два кубсата - MarCO-A и MarCO-B - формата 6U (36,6 x 24,3 x 11,8 см), предназначенных для обеспечения связи с Mars InSight. Цель InSight – изучение коры, мантии и ядра Марса.
По словам Глейз, кубсаты уже продемонстрировали способность устанавливать связь между InSight и Землей с помощью антенны, работающей в X-диапазоне. В случае успешного завершения миссии кубсаты MarCO окажутся первыми сверхмалыми искусственными спутниками, работающими так далеко от Земои.
MarCO также демонстрирует миниатюрные системы навигации и управления, разработанные Blue Canyon Technologies в Боулдере (штат Колорадо). Технология помогла сделать CubeSats привлекательной для космической науки, - говорит Дэн Гегель - директор Blue Canyon по продвинутому развитию. Компания сжала реакционные колеса, гироскопы и звездные датчики в компактную систему, которая стоит менее 150 000 долларов.
В процессе полета в июне 2018 года кубсатам уже приходилось корректировать курс, используя для этого двигатели, работающие на сжатом газе по принципу огнетушителя. MarCO-A справился с задачей, а MarCO-B немного отклонился от курса из-за того, что один клапан двигательной системы был не герметичен. Для осуществления серьезного тормозного маневра и вывода аппаратов на околомарсианскую орбиту мощности двигателей будет недостаточно. Поэтому зонды минуют Марс по пролетной траектории и отправятся в направлении пояса астероидов.
В настоящее время разрабатываются самые разные двигательные технологии для кубсатов. Так, на орбите Земли был испытан солнечный парус – тонкая зеркальная пленка, использующая давление солнечного света. Плюс системы в том, что не нужно топливо. Но такие паруса должны быть достаточно велики по сравнению с самим спутником, что влечет за собой некоторые механические сложности. Другие разработчики используют электрическое движение на основе солнечных батарей. Устройство, построенное ExoTerra Resource в Литтлтоне (штат Колорадо) использует электричество от солнечных батарей для бомбардировки «топлива» - ксенона - пучком электронов, создавая заряженную плазму. Электрическое поле выстреливает плазму назад, создавая слабую тягу. Обнаружено также, что постоянную тягу обеспечивают двигатели на эффекте Холла, который возникает при воздействии магнитного поля на движущиеся заряженные частицы — к примеру, ионы газа. При этом ионы отклоняются от своей траектории, из-за чего возникает ток, перпендикулярный основному направлению. Это создает дополнительную тягу и позволяет достичь высокого расхода ксенона, который используется в качестве ионизированного газа. Двигатели Холла обеспечивают не очень сильную, но постоянную тягу на протяжении длительного периода времени.
Крупное испытание двигательных технологий появится в конце 2019 года, когда ракета-носитель NASA под названием «Space Launch System» будет запущена в первый рейс. Она будет нести 13 CubeSats, многие из них нацелены на исследование Луны. «Практически все используют разные двигательные технологии, - говорит Барбара Коэн - главный исследователь миссии «Lunar Flashligh», задача которой подтвердить или опровергнуть существование льда в полярных кратерах Луны, никогда не попадающих под солнечный свет.
Эффективно работающие двигатели необходимы для того, чтобы сверхмалые спутники могли выходить за орбиту Земли и достигать Луны и других планет.
Ученые строят большие планы на использование маленьких космических аппаратов. Так, например, Тилак Хевагама - планетарный ученый из Университета Мэриленда в Колледж-парке - хочет отправить небольшой спутник, чтобы перехватить комету при ее первом прибытии в солнечную систему. Почти каждый год астрономы замечают несколько комет, которые попадают в Солнечную систему в первый раз. Небольшой спутник, находящийся на стабильной орбите, мог бы зафиксировать близкое прохождение кометы.
Подобные проекты представили ученые в рамках новой программы НАСА
по небольшим планетарным миссиям. В настоящее время НАСА работает
над изменением правил для малых спутников, направляющихся в
глубокий космос.
[Фото: sciencemag.org, phys.org]
