С космодрома Куру во французской Гвиане стартовала ракета Ariane 5, которая отправила в семилетний полет миссию BepiColombo – совместный проект Европейского и Японского космических агентств. Старт тяжелой европейской ракеты состоялся как было запланировано, в 4.45 мск.
Характер и цели миссии ставят ее в один ряд с крупнейшими космическими экспедициями последних десятилетий. Это одна из самых дорогостоящих миссий в истории Европейского космического агентства –
общая стоимость проекта оценивается в $1.85 млрд.
При этом степень присутствия в ней японской стороны будет самым крупным за всю историю участия страны в международных космических программах.
Полет к ближайшей к Солнцу планете будет непростым и долгим – он займет целых семь лет и завершится в декабре 2025 года, за это время BepiColombo пролетит 9 млрд километров.
Изучение Меркурия будет осуществляться двумя аппаратами с разных орбит – европейским Mercury Planetary Orbiter и японским Mercury Magnetospheric Orbiter, который прозвали MIO. Эти два орбитера будут изучать особенности планеты, до недавнего времени считавшейся учеными относительно скучной и представляющей мало интереса, буквально опаленной Солнцем.
Однако последние исследования показали, что эта планета таит множество неразгаданных тайн, связанных с необычным магнитным полем и залежами льда под ее поверхностью.
Главной сложностью в достижении планеты окажется не высокая температура вблизи Солнца, а физические ограничения, делающие невозможным полет к планете при помощи традиционных способов. «Разница между орбитами Меркурия и Земли составляет 100 млн километров, и когда мне сказали, что лететь семь лет,
то, прикинув скорость корабля, я удивился – почему так долго?»,
— пошутил на послестартовой пресс-конференции глава Европейского космического агентства Иоганн-Дитрих Вернер. Все дело в том, что Солнце и Меркурий — самые труднодостижимые тела для космических аппаратов в Солнечной системе.
«Если аппарат запустить к Меркурию, то он наберет скорость, которую не удастся погасить никакой ракетной техникой», — пояснил главный научный сотрудник Института космических исследований РАН Леонид Ксанфомалити.
Изящное решение проблемы много лет назад предложил итальянский математик и инженер Джузеппе Коломбо, в честь которого и названа эта миссия. Реализовано оно впервые было при отправке первой в истории миссии к Меркурию Mariner 10 в 1973 году.
Для этого ученый предложил использовать гравитационные маневры вблизи внутренних планет.
«При таких маневрах можно достичь скорости удаления от планеты гораздо большей, чем при сближении. Процедура совершенно бесплатная – не расходуя ни капли топлива, благодаря гравитационным маневрам вы можете ускорить движение аппарата или наоборот замедлить, — пояснил Ксанфомалити. – Но замедление очень удлиняет время полета».
Чтобы достичь орбиты Меркурия и остаться на его орбите, миссии BepiColombo при помощи ионных двигателей придется совершить целых девять гравитационных маневров –
один у Земли, два у Венеры и шесть у Меркурия.
Ученые подсчитали, что за счет этих маневров платформа, доставляющая орбитеры к Меркурию, получит в восемь раз больше дармовой энергии, чем потребовалось бы для полета к Марсу. Это позволит достичь максимальной скорости в 60 километров в секунду.
Подобные сложности объясняют, почему BepiColombo – лишь вторая после MESSENGER орбитальная миссия у планеты Меркурий в истории исследования Солнечной системы. Несмотря на то, что первым аппаратом, изучавшим планету, был Mariner 10, он не смог выйти на орбиту вокруг планеты и исследовал ее с пролетных траекторий.
У европейского и японского зонда будет своеобразное разделение труда. MIO сосредоточится на изучении окружения планеты – особенностей магнитного поля и взаимодействия с сильным солнечным ветром. MPO займется картированием поверхности, ее химического состава, изучением особенностей гравитационного поля.
«Самое восхитительное – это низкая орбита MPO», — пояснила Нэнси Шабо, планетолог из Университета Джонса Хопкинса. По ее словам, это, возможно, позволит разглядеть 16-метровый кратер, оставленный на поверхности планеты при падении предшествующей миссии MESSENGER, и исследовать выброшенные при ударе породы.
По словам ученых, главная интрига в изучении планеты – обнаруженные ранее залежи льда под поверхностью некоторых кратеров в полярных областях Меркурия. Они предполагают, что занести лед на планету в далеком прошлом могли астероиды и кометы.
Помимо европейских и японских приборов в миссии участвуют два российских научных инструмента, разработанных в ИКИ РАН.
MGNS (Меркурианский гамма- и нейтронный спектрометр) займется изучением элементного состава вещества поверхности Меркурия. Кроме того, ученые ИКИ РАН участвовали в разработке Ультрафиолетового спектрометра PHEBUS. По плану оба орбитальных зонда должны проработать у Меркурия минимум два года.