Как правило, после запуска межпланетные миссии сразу направляются к своей цели — пускай иногда для этого им и требуется совершить многолетнее путешествие по весьма сложной траектории с множеством маневров. А вот случаи, когда после выхода в космос аппарату в течение года приходится «ждать» открытия баллистического окна крайне редки. Однако именно это ожидает ESCAPADE: одну из самых необычных миссий последних лет.
Из этой статьи вы узнаете историю и цели этого проекта, а также почему его путешествие к Марсу так сильно задержалось.
«Бюджетные» исследования Солнечной системы
Несмотря на то, что за последние годы космос стал куда доступнее, чем раньше, это не относится к межпланетным миссиям. Они по-прежнему являются довольно дорогим удовольствием, что делает их фактически штучным продуктом. Однако NASA не теряет надежды изменить эту ситуацию. В прошлом десятилетии аэрокосмическая администрация инициировала программу SIMPLEx. Ее целью является финансирование проектов, призванных продемонстрировать возможность изучения Солнечной системы при помощи недорогих межпланетных миссий.
Всего NASA профинансировала пять миссий по программе SIMPLEx. Три из них, к большому сожалению, были потеряны вскоре после запуска, не выполнив своих задач. Еще одна миссия (Janus) лишилась носителя и вместе с этим возможность изучить свою первоначальную цель. Сейчас она находится на складе, ее дальнейшая судьба остается под вопросом.
Финальной из этой пятерки является миссия ESCAPADE, состоящая из двух идентичных зондов. Она является последним шансов для программы. Ее успех докажет, что концепция NASA все же может работать. Неудача будет означать полный провал SIMPLEx.
В поисках ответа на вопрос о прошлом Марса
Прежде чем поговорить о техническом устройстве ESCAPADE, рассмотрим ее основные задачи. Целью миссии является Марс — точнее говоря, его магнитосфера и атмосфера. В наши дни Красная планета обладает очень тонкой газовой оболочкой. Среднее давление у ее поверхности в 160 раз меньше, чем у поверхности Земли.
Нет у Марса и глобального магнитного поля. Однако в его коре имеются намагниченные участки, свидетельствующие, что так было не всегда, и когда-то планета все же обладала полноценной магнитосферой.
Вопрос, что именно произошло с магнитным полем Марса, давно не дает покоя ученым. Предполагается, что его ослабление привело к тому, что планета потеряла большую часть своей атмосферы и приобрела свой нынешний вид.
ESCAPADE должна будет изучить магнитосферу Марса и происходящие в ней процессы. Собранные миссией данные позволят ученым лучше понять, как она устроена, как взаимодействует с солнечным ветром и как это все влияет на атмосферу и скорость утечки из нее газов.
Техническое устройство ESCAPADE
ESCAPADE реализуется Лабораторией космических наук Университета Беркли. Общий бюджет миссии с учетом стоимости ее запуска и последующего обеспечения связи составляет 78,5 млн долларов. Это относительно немного по меркам такого проекта.
Пара зондов ESCAPADE была построена компанией Rocket Lab по заказу NASA. Они созданы на базе спутниковой платформы Photon. Их размеры (без учета солнечных батарей) составляют 60 на 70 на 90 см, масса в заправленном состоянии — 550 кг. Химическая тяга обеспечивается двигателями от Arianespace. Связь осуществляется в X-диапазоне через антенну диаметром 60 см.
Научная начинка аппаратов представлена тремя следующими инструментами:
- Магнитометр EMAG. Он будет измерять постоянные магнитные поля силой до 1000 нТ.
- Электростатический анализатор EESA. Он предназначен для измерения характеристик ионов.
- Прибор ELP. Он представляет собой зонд Ленгмюра и предназначен для изучения характеристик плазмы.
Для уменьшения магнитных помех от космического аппарата датчики EMAG и ELP размещены на конце двухметровой стрелы.
Долгая дорога к Марсу
Первоначальный план предполагал запуск ESCAPADE в октябре 2024 года. Но NASA пришлось от него отказаться. Дело в том, что для запуска ESCAPADE была выбрана новая ракета New Glenn, создаваемая компанией Blue Origin. Это позволило получить большой дисконт на запуск. К сожалению, носитель оказался не готов к нужной дате. Решение об отмене было принято NASA за день до того, как инженеры должны были приступить к заправке зондов. После этого космические аппараты были возвращены в штаб-квартиру Rocket Lab в Калифорнии.
Следующее баллистическое окно для полета к Марсу откроется лишь в декабре 2026 года. Однако специалисты NASA разработали альтернативный план запуска аппаратов с использованием более сложной траектории. Он выглядит следующим образом. Первоначально ESCAPADE будут выведены на орбиту вокруг точки Лагранжа L2 системы Солнце — Земля. Зонды проведут там примерно год и будут заниматься наблюдениями космической погоды.
С научной точки зрения, подобная траектория дает некоторые преимущества, позволяя провести уникальные наблюдения за космической погодой на расстоянии до 3,5 млн км от Земли. Этот регион не изучался со времен миссии Wind в 1990-х годах. Недостатком является то, что зонды проведут куда больше, чем планировалось, времени в межпланетном пространстве, прежде чем достигнут Марса. Но, по словам инженеров, более длительное воздействие радиации не должно стать особой проблемой для ESCAPADE.
После того как в декабре 2026 года откроется новое окно для полета к Марсу, пара зондов воспользуется земной гравитацией и осуществит маневр, который отправит их в межпланетное путешествие. Прибытие к Красной планете состоится в сентябре 2027 года.
Если все пройдет по плану, аппараты выйдут на вытянутую орбиту вокруг Марса с перицентром в 170 км и апоцентром 8 400 км. Они проведут на ней полгода, после чего один из зондов опустит апоцентр до 7 000 км, а второй поднимет до 10 000 км. Это позволит им одновременно измерять удаленные части магнитосферы Марса. В общей сложности, аппараты должны будут изучать планету в течение как минимум одного года.
На данный момент точная дата запуска New Glenn остается неизвестной. Предполагается, что он может состояться в ноябре — декабре 2025 года. Успех миссии крайне важен как NASA, так и для Blue Origin. NASA сможет доказать правильность своей ставки на небольшие аппараты, в то время как Blue Origin, активно борющаяся за лунные контракты, наконец-то добиват в свою копилку межпланетный запуск.
