Пять лет назад, 5 декабря 2020 года, космический аппарат «Хаябуса-2» сбросил в атмосферу Земли капсулу с образцами материала, собранными на астероиде Рюгу. Ученые до сих пор исследуют их и находят вещества, которые могут многое рассказать о прошлом Солнечной системы.
Аппараты «Хаябуса»
О японской космической программе обычно говорят как о чем-то сильно уступающем американской, российской и китайской. Но есть кое-что, в чем она перегнала все вышеназванные. Это применение инновационных методов ускорения в космосе.
И если солнечные паруса пока остаются экспериментом, то использование ионных двигателей уже принесло очень важные результаты. Речь идет о двух аппаратах серии «Хаябуса», которые доставили на Землю образцы с астероидов. 5 декабря исполняется 5 лет с тех пор, как второй из них сбросил на нашу планету капсулу с образцами астероида Рюгу.
Задача доставки материала с астероида является одной из самых сложных, которую до сих пор удавалось решить при исследовании Солнечной системы. Необходимо достичь небесного тела, расположенного гораздо дальше, чем Луна, выйти на его орбиту, осуществить посадку, отобрать пробу и вернуться обратно.
Небольшой размер, а значит и сила притяжения, делает эту задачу проще. Однако для аппаратов с обычными химическими двигателями она все равно остается недостижимой. Другое дело — ионные двигатели, в которых заряженные частицы ускоряются магнитным полем. Тяга в них невелика, зато скорость струи в несколько раз превышает ту, которую обеспечивают ракеты, выводящие аппараты на орбиту.
Благодаря этому топливо можно использовать гораздо экономнее и поддерживать ускорение гораздо дольше. И это как нельзя лучше подходило задачам полета к астероиду. На аппаратах «Хаябуса», название которых отсылает к соколу-сапсану, было по 4 двигателя. Они питались от солнечных панелей, использовали в качестве рабочего тела ксенон и обеспечивали ускорение аппарата весом в 510 кг.
На борту также находились контейнеры для образцов и устройство для их сбора, системы связи и оборудование, необходимое для посадки на астероид. Также на первом из аппаратов был небольшой робот, а на втором — целых два, плюс неподвижный модуль MASCOT.
Полет «Хаябусы-2»
Полет «Хаябусы-2» полностью определялся результатами путешествия первого аппарата, а оно было крайне проблемным. С момента его запуска в 2003 году предполагалось, что еще до 2007-го он должен успеть собрать образцы с околоземного астероида Итокава и вернуться на Землю. Но в полете все время что-то происходило.
Сначала во время первой посадки «Хаябуса» потерял миниатюрного робота MINERVA, который просто не удержался на поверхности и улетел в космос. Затем сам аппарат довольно неудачно коснулся поверхности космического камня, из-за чего до самого конца не было понятно, смог ли он собрать материал. И, наконец, на обратном пути к Земле у него отказала двигательная установка, из-за чего он даже некоторое время считался потерянным.
В конце концов, специалистам удалось запустить некоторые из ионных двигателей, и «Хаябуса» смог аж в 2010 году добраться до Земли и сбросить на поверхность капсулу с образцами. Она, кстати, оказалась совсем не пустой и подарила ученым первый образец материала, доставленный из астероида. Но было понятно, что нужна вторая мера, чтобы на этот раз все выполнить по полной программе.
Именно ею и стал полет «Хаябусы-2», который начался 3 декабря 2014 года. Целью был выбран углистый астероид 162173, принадлежавший к околоземной группе Аполлона. Уже во время полета зонда в 2015 году он получил название Рюгу в честь дворца дракона-владыки морей из японской сказки об Урашимо Таро.
7 июля 2018 года «Хаябуса-2» вышел на орбиту вокруг Рюгу, который имел диаметр 920 м и по форме напоминал орех. 21 сентября того же года на поверхность были спущены два небольших робота. На этот раз они смогли достаточно долго продержаться на его поверхности и передать на Землю снимки. Затем 3 октября на поверхность сел модуль MASCOT, который смог провести исследование химического состава Рюгу на месте.
Но исследователи на Земле все же хотели получить что-то для своих лабораторий. 22 февраля 2019 года уже сам зонд опустился на поверхность Рюгу и взял образцы материала с его поверхности. Но и это еще не все. Японские исследователи хотели получить также материалы из его глубины. Потому зонд взлетел с астероида и 5 апреля того же года выстрелил по нему медным снарядом.
В результате образовался кратер, а некоторые образцы породы с глубины астероида осели на поверхность вблизи него. Именно они и были нужны «Хаябусе-2», который 11 июля 2019 года во второй раз сел на поверхность астероида, заполнил еще один контейнер и взлетел. Зонд оставался на орбите Рюгу до 13 ноября 2019 года. По дороге у него отказал один из ионных двигателей, но это не помешало завершению миссии.
Что узнали ученые из образцов Рюгу
5 декабря 2020 года «Хаябуса-2» сбросил капсулу с образцами, собранными на Рюгу, в атмосферу Земли. Она совершила посадку на полигоне Вумера в Австралии. Команда специалистов достаточно быстро подобрала ее и доставила в лабораторию, где ее открыли и начали изучение образцов.
Первое, на что обратили внимание ученые при изучении образцов, — это то, что они напоминают черный песок. Почва, доставленная «Хаябусой-2», оказалась самой темной из всех добытых в космосе образцов. Это, а также химический анализ, позволило установить связь между Рюгу и углеродистыми метеоритами, найденными на Земле.
Определение физических характеристик этих образцов показало, что они достаточно хрупкие и пористые. И это позволило разгадать давнюю загадку: почему углеродных астероидов достаточно много в космосе, а метеоритов аналогичного состава на Земле найдено очень мало. Оказывается, они не испытывают столкновения с атмосферой нашей планеты, полностью разрушаясь в ней.
Второе открытие было опубликовано в январе 2025 года. В составе образцов из Рюга нашли карбонат и сульфат натрия, а также хлориды. Они могли образоваться только в условиях горячей воды.
Это значит, что раньше астероид был частью какого-то гораздо большего тела, находившегося ближе к Солнцу. Возможно, он принадлежит к группе Эвлалии или Пуланы. По подсчетам ученых, возраст Рюгу составляет всего 8,9 млн лет.
Третье важное открытие, совершенное при исследовании образцов из капсулы «Хаябусы-2», состоит в том, что в составе Рюгу обнаружили кучу органических веществ. Это двадцать основных аминокислот, алифатические амины, карбоновые кислоты, ароматические углеводороды и азотсодержащие гетероциклические соединения.
Возможно, что именно эта новость является самой важной из всех. Ведь несмотря на то, что Рюгу оторвался от родительского тела относительно недавно, сам материал, из которого он состоит, остался со времен образования Солнечной системы. А это значит, что уже в те времена в ней, непосредственно в межпланетном пространстве, присутствовали все компоненты для биологической эволюции.
Вопрос, где он начался давно не дает покоя ученым. Вполне возможно, что первые биохимические реакции шли даже не в протопланетном диске, а еще в том газопылевом облаке, из которого образовалась Солнечная система. Образцы из Рюгу свидетельствуют в пользу этой теории.
Еще не конец
Но и это еще не все. Сбросив капсулу с образцами, «Хаябуса-2» не сгорел в атмосфере Земли, как это сделал его предшественник. Он полетел дальше, а значит, миссия продолжается даже через 11 лет после своего начала. У аппарата остались три двигателя и топливо к ним, а также аппаратура для фотографирования и дистанционного исследования астероидов.
И сейчас японский зонд выполняет продолженную миссию. Уже в июле 2026 года он должен пролететь мимо астероида (98943) Торифуне, который относится к силикатному классу и имеет диаметр около 500 м. Ожидается, что «Хаябуса-2» пролетит в 10 км от него.
После этого зонд продолжит вращаться вокруг Солнца и в 2031 году сблизится с 1998 года KY26. Как и другие объекты, которые исследовал «Хаябуса-2», он относится к околоземным астероидам группы Аполлона. Однако наблюдения за этим космическим камнем, диаметр которого составляет всего 11 м, показали, что он может быть чрезвычайно интересным.
В 2023 году, уже после того, как дальнейшую программу полета «Хаябуса-2» утвердили, 1998 KY26 классифицировали как темную комету. У этого астероида не образуется хвоста или комы, но он испытывает ускорение, подобное кометному. Ожидается, что на нем есть немало воды, поэтому будет интересно во время пролета узнать, не испаряется ли что-то с его поверхности, создавая реактивные струи.
Но возможно, что и после этого миссия «Хаябуса-2» не завершится. Если его аппаратура останется функциональной, а ксенона в баках хватит на новые маневры, его миссия снова может быть продолжена.
