4 октября исполнится 67 лет со дня запуска первого в истории искусственного спутника Земли. Эта дата справедливо считается во всем мире началом космической эры.
Говоря про искусственные спутники, сейчас мы обычно подразумеваем объекты, которые находятся на орбите вокруг Земли. И это справедливо в отношении более чем 99% космических аппаратов. Однако существуют также и аппараты, которые являются искусственными спутниками других тел Солнечной системы. В честь 67-й годовщины со дня запуска первого спутника, мы бы хотели рассказать о них.
Почему искусственных спутников других планет так мало
Начнем с краткого ответа на вопрос о том, почему искусственных спутников других небесных тел совсем немного. Он довольно прост. Создание и запуск таких аппаратов — это весьма сложная и дорогостоящая задача.
Одна из основных причин заключается в скорости. Чтобы вывести объект на околоземную орбиту, его необходимо разогнать до первой космической скорости (8 км/c). Однако если мы хотим отправить аппарат в межпланетное пространство, его необходимо разогнать до скорости, превышающей вторую космическую 11,2 км/c. А это требует использования более мощных и дорогих ракет.
При этом, просто разогнать аппарат недостаточно. Его скорость и траектория должны быть ювелирно рассчитаны таким образом, чтобы он достиг планеты в нужной точке, где гравитация могла бы его подхватить и перевести на постоянную орбиту вокруг нее. Если скорость будет слишком велика, аппарат попросту пролетит рядом и уйдет в космос. Если скорость будет недостаточной — то он не доберется до цели.
Далее, для того, чтобы поддерживать связь с аппаратом на орбите другого небесного тела необходимо использовать куда более мощные комплексы связи, чем те, что нужны для коммуникации со спутниками на околоземной орбите.
Также не стоит забывать, что все планеты разные и каждая из них предъявляет свои требования, которые необходимо учитывать конструкторам. Например, спутники внутренних планет необходимо оснащать защитой от солнечного излучения. Аппараты, изучающие Юпитер, в обязательном порядке получают дополнительную «броню», которая необходима, чтобы уберечь их электронику от радиации. А если речь идет о дальних уголках Солнечной системы, то на таких расстояниях Солнце излучает слишком мало энергии для использования традиционные солнечных батарей. Так что у конструкторов нет другого выбора, кроме как устанавливать радиоизотопные генераторы.
Конечно, все эти сложности решаемы. Но они значительно увеличивают стоимость межпланетных миссий. Именно поэтому создание и запуск искусственных спутников других планет все еще в основном остается прерогативой государственных космических агентств. На данный момент «частные» космические аппараты летали лишь к Луне.
Искусственные спутники других планет
Помимо нашей Земли, за все время космической эры человечество выводило искусственные спутники на орбиты вокруг пяти планет Солнечной системы. Это Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн.
Но это за всю историю. По состоянию на 2024 год искусственные спутники имеются лишь у двух планет Солнечной системы. Первой, как не сложно догадаться, является Марс. Сейчас на орбите вокруг него работает сразу семь аппаратов. Три из них принадлежат NASA (MRO, Mars Odyssey, MAVEN), два — ESA (Mars Express и TGO), один — Китаю («Тяньвэнь-1»), один — ОАЭ («Аль-Амаль»).
Эта флотилия собрала богатый урожай сведений о Красной планете, ее атмосфере и поверхности. Они обнаружили массу следов, указывающих на то, что в прошлом Марс обладал куда более благоприятным климатом, чем сейчас, и на его поверхности была вода в жидком виде. Искусственные спутники Марса играют и другую важную роль. Они используются в качестве ретрансляторов, передавая на Землю собираемые марсоходами данные.
Второй планетой является Юпитер. Сейчас у него есть один искусственный спутник. Это аппарат Juno, который вышел на орбиту вокруг газового гиганта в 2016 году. Его основная задача — изучение внутреннего строения и атмосферы планеты. За последние несколько лет Juno также выполнил ряд близких пролетов крупнейших спутников Юпитера, собрав немало новых данных.
В ближайшие годы количество искусственных спутников планет должно будет увеличиться. В частности, они появятся у внутренних планет. В ноябре 2026 года европейско-японская миссия BepiColombo выйдет на орбиту вокруг Меркурия. Венера также должна будет обзавестись новыми компаньонами. Сейчас в разработке находится сразу несколько миссий, чей запуск запланирован на конец текущего десятилетия.
Продолжится и запуск новых миссий к Марсу. В 2025 году к нему отправится пара аппаратов EscaPADE. За ними в 2026 году последует японская миссия MMX. Ее целью станет сбор образца вещества Фобоса, а в 2028–2030 годах в космос отправится китайская «Тяньвэнь-3», которая привезет на Землю пробу марсианского грунта.
В начале следующего десятилетия Юпитер также обзаведется двумя новыми спутниками. Ими станут европейский зонд JUICE и американский Europa Clipper. Они займутся изучением спутников газового гиганта, под ледяными поверхностями которых скрываются огромные океаны.
Искусственные спутники Луны
В силу близости к нашей планете, новые космические державы обычно выбирают Луну в качестве цели для своей первой межпланетной миссии. Неудивительно, что она является лучше всего изученным телом Солнечной системы после Земли, и обладает крупнейшей после нее флотилией искусственных спутников.
Сейчас на орбите вокруг Луны находится свыше десятка различных аппаратов — от экспериментального кубсата CAPSTONE, до заслуженных «ветеранов» таких, как аппарат LRO, который на момент запуска обладал самой мощной камерой из всех, когда-либо установленных на лунные спутники. Он составил наиболее детальную на сегодня карту поверхности Луны и сфотографировал места высадок всех экспедиций Apollo, а также многих автоматических станций.
Также необходимо упомянуть индийский «Чандраян-2» и южнокорейский «Данури», которые ведут исследования лунной поверхности с 2019 и 2022 года соответственно, и китайские аппараты-ретрансляторы. Они необходимы для обеспечения связи с миссиями, работающими на обратной стороне Луны и южном полюсе.
Как и в случае с планетами, в ближайшие годы количество искусственных спутников Луны должно будет заметно увеличиться. Реализация американской и китайской лунной программы потребуют запуска ряда дополнительных аппаратов. Свою лепту внесут и новые космические державы. Кроме того, на орбите вокруг Луны будет построена станция Gateway. Она станет первой орбитальной станцией, которая будет выведена на орбиту вокруг другого небесного тела.
Искусственные спутники астероидов и комет
Искусственные спутники бывают не только у планет, но также у малых тел. За годы космической эры они выводились на орбиты вокруг карликовой планеты Цереры, астероидов Эроса, Весты, Бенну, Рюгу и Итокава, а также кометы Чурюмова-Герасименко.
Впрочем, справедливости ради стоит сказать, что когда речь идет о совсем маленьких астероидах, их гравитация слишком слаба, чтобы удерживать объект на орбите вокруг себя. Поэтому корректнее говорить, что космические аппараты выводятся на такую же гелиоцентрическую орбиту, что и астероид, после чего инженеры уже в ручном режиме управляют их движением вокруг небесного тела.
В любом случае по состоянию на 2024 год ни у одной малой планеты нет искусственных спутников. Но уже скоро это изменится. В декабре 2026 года компаньоном в лице европейского аппарата Hera обзаведется двойной астероид Диморф. Два года назад в его спутник Дидим врезался зонд DART. Это было сделано в рамках эксперимента: NASA хотела узнать, можно ли таким способом изменить орбиту астероида. Теперь эстафету подхватит Hera. Аппарат должен будет изучить, как удар повлиял на пару астероидов и займется поисками оставшегося после столкновения кратера.
В 2026 году искусственным компаньоном обзаведется астероид Камоалева, который является квазиспутником Земли. Китайский аппарат «Тяньвэнь-2» выйдет на орбиту вокруг этого небесного тела, изучит его, возьмет пробу грунта, после чего доставит ее на Землю.
В конце нынешнего десятилетия спутник появится у одного из наиболее интригующих астероидов Главного пояса. Речь о Психее. Ее поверхность содержит очень большое количество металлов. Из-за чего некоторые ученые подозревают, что он может являться осколком ядра погибшей протопланеты. Поисками ответа на этот вопрос займется миссия Psyche. Она уже запущена. Psyche должна будет выйти на орбиту вокруг металлического астероида летом 2029 года.
И конечно необходимо упомянуть астероид Апофис. В 2029 году он пролетит на расстоянии всего 32 тысяч км от Земли. Ученые уже активно готовятся к столь редкому событию. Так, ESA планирует запустить к астероиду аппарат Ramses, а NASA уже отправила к Апофису аппарат OSIRIS-APEX. Ранее он носил название OSIRIS-REx и в течение почти двух с половиной лет изучал астероид Бенну, а затем доставил на Землю образец его вещества. Теперь он станет спутником другого малого тела Солнечной системы.
