«Тяньвень-2» сідає на Камоалева. Що це за місія і яка її мета

Два тижні тому китайський космічний апарат «Тяньвень-2» вийшов на орбіту навколо квазісупутника Землі — астероїда Камоалева. 4 липня він здійснить спробу торкнутися його поверхні й узяти зразок матеріалу. Тож що відомо про цю місію та її мету?

Квазісупутник Камоалева

У суботу, 4 липня, людство, можливо, отримає зразок зі ще одного небесного тіла. Звичайно, тільки якщо китайський апарат «Тяньвень-2» зможе успішно доторкнутися до квазісупутника нашої планети — астероїда Камоалєва — і не зазнати катострофи. Це одна з найамбітніших місій сучасності.

А почалося все це 2016 року, коли телескоп Pan-STARRS 1, який є частиною автоматизованої системи відстежування небезпечних астероїдів Pan-STARRS, відкрив неподалік від Землі космічний камінь 2016 HО₃. Невдовзі йому дали назву Камоалева. У перекладі з гавайської це означає «частина чогось, що коливається».

Достатньо швидко виявилося, що він є не просто навколоземним астероїдом, а квазісупутником нашої планети. Звичайні супутники, захоплені силою тяжіння планети, обертаються навколо неї та рухаються разом по орбіті.

Але що буде, якщо якийсь астероїд має такий самий період обертання, як і наша планета, але  при цьому трохи іншу орбіту? Тоді він весь час перебуватиме від неї на більш-менш сталій відстані, і якщо вона невелика, то рух його у просторі дуже нагадуватиме обертання.

Взагалі у Землі відомо шість квазісупутників, однак саме 2016 HО₃ є серед них найстабільнішим. Дослідження спочатку показали, що він залишиться разом із нашою планетою лише кілька століть, однак пізніше стало зрозуміло, що йдеться ще принаймні про мільйон років.

Камоалева має діаметр від 40 до 100 м, а період його обертання навколо Сонця коливається від 365 до 366 діб. Орбіта має ексцентриситет 0,1. Афелій знаходиться в 1,1037 а.о. від Сонця, перигелій — у 0,8981 а.о. від нього. Внаслідок цього відстань від Камоалева до Землі коливається у межах від 38 до 100 відстаней до Місяця. 

До речі, головна теорія утворення цього астероїда полягає в тому, що він є шматком Місяця. Науковці припускають, що він міг бути викинутий у космос під час зіткнення з нашим супутником астероїда, який призвів до утворення кратера Джордано Бруно. Це робить його зручною ціллю для космічних місій.

Місія «Тяньвень-2»

В той час, як відкрили Камоалева, Китай активно розвивав свою космічну програму. У 2018 році науковці представили концепт автоматичної місії, яка тоді називалася «Чжен Хе», на честь видатного мореплавця. 

Місія мала дослідити одразу дві цілі за один політ. Першою мав стати астероїд Камоалева, а другою — цікавий об’єкт Головного поясу: 133P/Ельста — Пісаро. Як видно з назви, спочатку він був ідентифікований як комета, але наступні дослідження показали, що він все ж є астероїдом.

Подібні об’єкти, як і квазісупутники, не є чимось зовсім вже незвичним. У Головному поясі є чимало об’єктів, які мають у своєму складі резервуари летких речовин. Час від часу вони випаровуються, і астероїд починає проявляти кометну активність.

Спочатку запуск «Чжен Хе» планувався на 2022 чи 2024 рік. Проте у 2021-му стало зрозуміло, що його будівництво затримується, тож дату запуску перенесли на 2025 рк, назву змінили на «Тяньвень-2», а другу ціль польоту — на 311P/PANSTARRS, ще одну вироджену комету головного поясу.

«Тяньвень-2» — це апарат масою близько 2100 кг. Він складається з двох частин: орбітального апарата та капсули для відправлення зразків астероїда на Землю. Крім неї, апарат оснащений низкою приладів для дистанційного вивчення космічних тіл:

• спектрометром оптичного та інфрачервоного діапазонів для пошуку води та летких речовин;
• термоемісійним спектрометром, який дозволяє визначати не лише хімічний склад, а й фізичні характеристики поверхні астероїдів;
• мультиспектральною камерою для візуального вивчення поверхні на різних довжинах хвиль;
• середньокутовою камерою, яка дозволяє робити знімки з роздільною здатністю 0,3 м;
• радіолокатором із двома каналами передачі даних, щоб «зазирнути під поверхню астероїда на глибину до 35 м;
• магнітометром для пошуку магнітних полів з повним діапазоном ±65000 нТ, динамічним діапазоном 2000 нТ та роздільною здатністю краще 0,01 нТ;
• аналізатором заряджених та нейтральних частинок, що розрахований на іони з масою до 150 а. е. м. та енергією від 5 еВ до 30 кеВ та електрони з енергією від 5 еВ до 10 кеВ;
• аналізатором летких компонентів і пилових частинок, джерелом яких є поверхня об’єкта, що вивчається. Прилад вловлює леткі компоненти з атомною масою до 150 та пилові частинки з масами в діапазоні від 10-10 до 0,4 г.

Крім того, «Тяньвень-2» зможе використовувати для наукових досліджень власну навігаційну систему. Живляться всі ці прилади від двох віялоподібних сонячних панелей площею 17 м² кожна.

Для маневрування в космосі «Тяньвень-2» використовує гібридну установку з приблизно 20 реактивних двигунів. Частина з них є звичайними хімічними, і для їхнього живлення використовується звичайне паливо. Частина ж є електричними. Вони створюють значно меншу тягу, але і паливо використовують значно ефективніше. Для їхньої роботи на борту є бак, що містить 237 л ксенону.

План місії

Апарат «Тяньвень-2» запустили в космос 28 травня 2025 року з космодрому Січань за допомогою носія «Чанчжен-3В». Він став першою китайською місією, розрахованою більш ніж на 10 років польоту. Однак очевидно, що вона не буде останньою. Назва програми «Тяньвень» перекладається як «Питання до неба», і Піднебесна продовжує їх ставити.

Проте спочатку Китаю треба успішно реалізувати поточну місію. Апарат перебував у польоті трохи більше року і за цей час встиг разом із нашою планетою та квазісупутником здійснити один оберт навколо Сонця.

7 липня він таки вийшов на орбіту навколо Камоалева, і відтоді поступово знижує її, вивчаючи астероїд усіма своїми приладами. Попереду — збір зразків, однак вчені досі не визначилися, який із двох передбачених способів для цього використають.

Головне питання полягає в тому, чи є поверхня Камоалева твердою, чи вона вкрита шаром сипкого матеріалу. У першому випадку апарат здійснить повноцінну посадку. У другому — лише на мить торкнеться поверхні, намагаючись у цей момент зачерпнути зразок.

У будь-якому разі після цього апарат відлетить на відстань у кілька кілометрів і почне вивчати квазісупутник дистанційно. Науковці прагнуть дізнатися, чи є він шматком Місяця, чи ні.

Дослідження триватимуть до 24 квітня 2027 року. Після цього «Тяньвень-2» увімкне свою рушійну установку і попрямує на зустріч із Землею. 29 листопада того ж року на відстані у 23 тис. км  від нашої планети апарат скине капсулу зі зразками, й вона здійснить посадку на території КНР.

Сам апарат використає маневр у гравітаційному полі Землі, щоб розігнатися. Він прямуватиме далі від Сонця в бік Головного поясу астероїдів.  На початку 2035 року апарат досягне своєї другої мети — астероїда 311P/PANSTARRS. Очікується, що він вийде на його орбіту й досліджуватиме цей об’єкт щонайменше протягом трьох місяців.