4 жовтня виповниться 67 років від дня запуску першого в історії штучного супутника Землі. Цю дату справедливо вважають у всьому світі початком космічної ери.
Говорячи про штучні супутники, зараз ми зазвичай маємо на увазі об’єкти, які перебувають на орбіті навколо Землі. І це справедливо щодо більш ніж 99% космічних апаратів. Однак існують також і апарати, які є штучними супутниками інших тіл Сонячної системи. На честь 67-ї річниці з дня запуску першого супутника, ми б хотіли розповісти про них.
Чому штучних супутників інших планет так мало
Почнемо з короткої відповіді на запитання про те, чому штучних супутників інших небесних тіл зовсім небагато. Вона досить проста. Створення і запуск таких апаратів — це вельми складне і дороге завдання.
Одна з основних причин полягає у швидкості. Щоб вивести об’єкт на навколоземну орбіту, його необхідно розігнати до першої космічної швидкості (8 км/c). Однак якщо ми хочемо відправити апарат у міжпланетний простір, його необхідно розігнати до швидкості, що перевищує другу космічну 11,2 км/c. А це вимагає використання більш потужних і дорогих ракет.
При цьому, просто розігнати апарат недостатньо. Його швидкість і траєкторія мають бути ювелірно розраховані таким чином, щоб він досяг планети в потрібній точці, де гравітація могла б його підхопити та перевести на постійну орбіту навколо неї. Якщо швидкість буде занадто великою, апарат просто пролетить поруч і відправиться в космос. Якщо швидкість буде недостатньою — то він не добереться до цілі.
Далі, для того, щоб підтримувати зв’язок з апаратом на орбіті іншого небесного тіла, необхідно використовувати значно потужніші комплекси зв’язку, ніж ті, що потрібні для комунікації із супутниками на навколоземній орбіті.
Також не варто забувати, що всі планети різні й кожна з них ставить свої вимоги, які необхідно враховувати конструкторам. Наприклад, супутники внутрішніх планет необхідно оснащувати захистом від сонячного випромінювання. Апарати, що вивчають Юпітер, в обов’язковому порядку отримують додаткову «броню», яка необхідна, щоб уберегти їхню електроніку від радіації. А якщо йдеться про далекі куточки Сонячної системи, то на таких відстанях Сонце випромінює занадто мало енергії для використання традиційних сонячних батарей. Тож у конструкторів немає іншого вибору, окрім як встановлювати радіоізотопні генератори.
Звичайно, всі ці складнощі можна вирішити. Але вони значно збільшують вартість міжпланетних місій. Саме тому створення та запуск штучних супутників інших планет все ще в основному залишається прерогативою державних космічних агентств. Наразі «приватні» космічні апарати літали лише до Місяця.
Штучні супутники інших планет
Крім нашої Землі, за весь час космічної ери людство виводило штучні супутники на орбіти навколо п’яти планет Сонячної системи. Це Меркурій, Венера, Марс, Юпітер і Сатурн.
Але це за всю історію. Станом на 2024 рік штучні супутники є лише у двох планет Сонячної системи. Першою, як не складно здогадатися, є Марс. Зараз на орбіті навколо нього працює відразу сім апаратів. Три з них належать NASA (MRO, Mars Odyssey, MAVEN), два — ESA (Mars Express і TGO), один — Китаю («Тяньвень-1»), один — ОАЕ («Аль-Амаль»).
Ця флотилія зібрала багатий урожай даних про Червону планету, її атмосферу та поверхню. Вони виявили масу слідів, які вказують на те, що в минулому Марс мав куди більш сприятливий клімат, ніж зараз, і на його поверхні була вода в рідкому вигляді. Штучні супутники Марса відіграють й іншу важливу роль. Вони використовуються як ретранслятори, передаючи на Землю зібрані марсоходами дані.
Другою планетою є Юпітер. Зараз у нього є один штучний супутник. Це апарат Juno, який вийшов на орбіту навколо газового гіганта 2016 року. Його основне завдання — вивчення внутрішньої будови та атмосфери планети. За останні кілька років Juno також виконав низку близьких прольотів найбільших супутників Юпітера, зібравши чимало нових даних.
Найближчими роками кількість штучних супутників планет повинна буде збільшитися. Зокрема, вони з’являться у внутрішніх планет. У листопаді 2026 року європейсько-японська місія BepiColombo вийде на орбіту навколо Меркурія. Венера також повинна буде отримати нових компаньйонів. Зараз у розробці перебуває відразу кілька місій, чий запуск заплановано на кінець поточного десятиліття.
Продовжиться й запуск нових місій до Марса. У 2025 році до нього вирушить пара апаратів EscaPADE. За ними у 2026 році піде японська місія MMX. Її метою стане збір зразка речовини Фобоса, а у 2028-2030 роках у космос вирушить китайська «Тяньвень-3», яка привезе на Землю пробу марсіанського ґрунту.
На початку наступного десятиліття Юпітер також отримає два нові супутники. Ними стануть європейський зонд JUICE та американський Europa Clipper. Вони займуться вивченням супутників газового гіганта, під крижаними поверхнями яких ховаються величезні океани.
Штучні супутники Місяця
Через близькість до нашої планети, нові космічні держави зазвичай обирають Місяць як ціль для своєї першої міжпланетної місії. Не дивно, що він є найкраще вивченим тілом Сонячної системи після Землі, і має найбільшу після неї флотилію штучних супутників.
Зараз на орбіті навколо Місяця перебуває понад десяток різних апаратів — від експериментального кубсата CAPSTONE, до таких поважних «ветеранів», як апарат LRO, який на момент запуску мав найпотужнішу камеру з усіх, що будь-коли були встановлені на місячні супутники. Він склав найдетальнішу на сьогодні карту поверхні Місяця і зазнімкував місця висадок усіх експедицій Apollo, а також багатьох автоматичних станцій.
Також необхідно згадати індійський «Чандраян-2» і південнокорейський «Данурі», які проводять дослідження місячної поверхні з 2019 і 2022 року відповідно, і китайські апарати-ретранслятори. Вони необхідні для забезпечення зв’язку з місіями, що працюють на зворотному боці Місяця та південному полюсі.
Як і у випадку з планетами, найближчими роками кількість штучних супутників Місяця має помітно збільшитися. Реалізація американської та китайської місячної програми потребують запуску низки додаткових апаратів. Свою частку внесуть і нові космічні держави. Крім того, на орбіті навколо Місяця буде побудована станція Gateway. Вона стане першою орбітальною станцією, яка буде виведена на орбіту навколо іншого небесного тіла.
Штучні супутники астероїдів і комет
Штучні супутники бувають не тільки у планет, але також у малих тіл. За роки космічної ери вони виводилися на орбіти навколо карликової планети Церери, астероїдів Ероса, Вести, Бенну, Рюгу та Ітокава, а також комети Чурюмова-Герасименко.
Утім, заради справедливості варто сказати, що коли йдеться про зовсім маленькі астероїди, їхня гравітація занадто слабка, щоб утримувати об’єкт на орбіті навколо себе. Тому коректніше говорити, що космічні апарати виводять на таку саму геліоцентричну орбіту, що й астероїд, після чого інженери вже в ручному режимі керують їхнім рухом навколо небесного тіла.
У будь-якому разі станом на 2024 рік жодна мала планета не має штучних супутників. Але вже скоро це зміниться. У грудні 2026 року компаньйона, в особі європейського апарата Hera, отримає подвійний астероїд Діморф. Два роки тому в його супутник Дідим врізався зонд DART. Це було зроблено в межах експерименту: NASA хотіла дізнатися, чи можна в такий спосіб змінити орбіту астероїда. Тепер естафету підхопить Hera. Апарат повинен буде вивчити, як удар вплинув на пару астероїдів і займеться пошуками кратера, що залишився після зіткнення.
У 2026 році штучний компаньйон отримає астероїд Камоалева, який є квазісупутником Землі. Китайський апарат «Тяньвень-2» вийде на орбіту навколо цього небесного тіла, вивчить його, візьме пробу ґрунту, після чого доставить її на Землю.
Наприкінці нинішнього десятиліття супутник з’явиться в одного з найбільш інтригуючих астероїдів Головного пояса. Мова про Психею. Її поверхня містить дуже велику кількість металів. Через що деякі вчені підозрюють, що він може бути уламком ядра загиблої протопланети. Пошуками відповіді на це питання займеться місія Psyche. Вона вже запущена. Psyche повинна буде вийти на орбіту навколо металевого астероїда влітку 2029 року.
І звичайно необхідно згадати астероїд Апофіс. У 2029 році він пролетить на відстані всього 32 тисяч км від Землі. Вчені вже активно готуються до такої рідкісної події. Так, ESA планує запустити до астероїда апарат Ramses, а NASA вже відправила до Апофіса апарат OSIRIS-APEX. Раніше він мав назву OSIRIS-REx і протягом майже двох із половиною років вивчав астероїд Бенну, а потім доставив на Землю зразок його речовини. Тепер він стане супутником іншого малого тіла Сонячної системи.
