Охотники за планетами: российские учёные прорабатывают проект полета к редчайшему астероиду

Российские специалисты ищут в космосе вещество, которого не существует на Земле

 В нашей Солнечной системе летает 40 астероидов с неизвестным нам, на Земле веществом, – оно в 10 раз плотнее железа. Эти тела представляет большой интерес для исследователей, которые еще не до конца сформировали картину происхождения мира и мечтают дополнить таблицу Менделеева супер стабильными элементами. Не так давно программа по исследованию сразу нескольких астероидов была одобрена Советом РАН по космосу. В беседе с заведующим лабораторией геохимии Луны и планет Института геохимии и аналитической химии РАН им. В.И. Вернадского (ГЕОХИ) Евгением Слютой мы узнали, что:

у российских ученых есть программа исследования  нескольких астероидов «Одиссея-астроиды»;

взятие вещества с железного астероида может изменить имеющееся представление об образовании планет;

доставка редкого космического вещества на Землю позволит дополнить таблицу Менделеева.

Психея.

тестовый баннер под заглавное изображение

Наша страна, бывшая когда-то ведущей в космосе державой, в последнее время заметно отстает от США, Китая и даже Японии в деле освоения околоземного, лунного пространства и особенно –  в изучении астероидов. Успешно осуществив в 1986 году полет к комете Галлея на автоматических станциях «Вега-1» и «Вега-2», мы даже еще не начинали летать к астероидам. Вот немного статистики для того, чтобы понять наше нынешнее положение в деле исследования малых планет. 

 Начиная с 1989 года, к малым планетам была осуществлена 31 миссия США, Японии, Китая, Италии, Европейского космического агентства. Три из них – японские миссии «Хаябуса» и «Хаябуса-2» и миссия NASА OSIRIS-REx привезли на Землю грунт астероидов Итокава, Рюгу и Бенну.

В октябре 2023 года американцы стартовали к первому металлическому астероиду Психея, словно прочитав мысли наших планетологов, которые, согласно программе, опубликованной не так давно в «Астрономическом вестнике» тоже сочли   рациональным лететь до Психеи, а еще – до Пандоры и Гесперии.

   – Почему именно к ним? – задаю я вопрос Евгению Николаевичу. 

  – Сразу отмечу, что мысль о Психее зародилась у нас раньше полета американцев к этому метализированному астероиду, имеющему 220 километров в поперечнике. Пандора и Гесперия тоже являются металлическими телами. Рассуждали мы следующим образом. Поскольку образцы углистого хондрита – самого интересного в связи с найденной на нем органикой —  уже доставлены японцами с Рюгу, а  образцы наиболее угрожающего Земле каменного Бенну – американцами, нам имеет смысл отправить первыми автоматическую экспедицию к металлическим астероидам. Расчет был как на пролетный вариант мимо Психеи, Пандоры, Гесперии,  так и на посадку на одном из них с целью забора грунта и возвращения его на Землю. 

– Расскажите, чем нам интересны металлические астероиды?

С конца 1950-х годов существовала парадигма о том, что металлические астероиды – это осколки ядра древней разрушившейся планеты Фаэтон. Однако за прошедшее время она серьезно пошатнулась, так как на Земле было найдено 16 (!) различных химических типов железных метеоритов, и предполагается, что их может быть значительно больше, – порядка 50. Все они не могли сформироваться в одном ядре, в одном магматическом очаге, а значит, речь идет о разных планетах. Выдвигается также теория, что этих родительских планет и не существует, что металлические астероиды сформировались в протопланетном пылевом облаке вместе с каменными в первые миллионы лет после образования Солнечной системы без плавления в планетном ядре, и путешествуют по своим орбитам самостоятельно.

– И как же это изменит представление о появлении планет?

– Во-первых, может оказаться так, что металлические астероиды изначально формировали их вместе с каменными, а поскольку были тяжелее последних, то просто тонули в общей массе, образуя железное планетное ядро. Во-вторых, поняв способ образования планет и малых планет-астероидов, мы сможем понять, каков их процент в Солнечной системе.

– А чтобы понять это, обязательно лететь к самому астероиду? Понять это по образцам, найденным на нашей планете, недостаточно?

Во-первых, как я уже говорил, на Земле мы нашли только 16 типов, а их может быть гораздо больше, во-вторых, многие находят не сразу и за столетия нахождения на земле они выветриваются, покрываются слоем земных пород, так что понять потом его истинную природу становится сложно. Та же органика много раз обнаруживалась на найденных метеоритах, но доказать, что она имела космическое происхождение, а не была занесена на метеорит уже на Земле, ученые не могли.

– А что вы скажете про органику, привезенную с Рюгу?

– Рюгу подтвердил гипотезу панспермии, то есть, на его образцах ученые обнаружили большое количество органических соединений, включая все известные аминокислоты и азотистые основания РНК.

– То есть, на них были кирпичики жизни?

– Нет, вся органика с Рюгу была абиогенна, из неживой природы, но этот астероид стал доказательством того, что вся пребиотика, из которой формировалась наша жизнь, разносилась по всей Солнечной системе. Вовсе не факт, что она образовалась именно на Земле, – ее могли «доставить» к нам и с астероидами.

Загадка века

– Вернемся к металлическим астероидам. Они не интересны нам сами по себе, как источник каких-нибудь редких металлов?

Конечно интересны, кроме железа и никеля они также содержат металлы группы платиноидов и другие редкие металлы и редкоземельные элементы. Но гораздо больше они интересуют нас с точки зрения фундаментальных знаний о космосе. Есть и еще более интересные объекты. Например, не так давно астрономы открыли около 40 объектов в Главном поясе астероидов, плотность которых выше плотности металлических астероидов, то есть выше, чем 8-9 грамм на кубический сантиметр (такова средняя плотность металлических объектов).

Схема расположения малого тела Полигимнии.

Справка «МК» Полигимния (лат. Polyhymnia) — астероид главного пояса. Он был открыт 28 октября 1854 года французским астрономом Жаном Шакорнаком в Марсельской обсерватории, Франция и назван в честь Полигимнии, музы торжественных гимнов в древнегреческой мифологии.

– Откуда это узнали?

– Посредством дистанционных исследований, наблюдая за движением тел, за их гравитационным взаимодействием с другими телами. Зная все это, специалисты высчитывают их объем и плотность. Существуют две гипотезы по поводу таких астероидов: либо наши выводы о них – очень большая ошибка в определении их физических параметров, то есть в определении их массы, размеров и, соответственно, плотности, либо мы имеем дело с редчайшим типом вещества, которого нет на Земле. Самый известный из этого ряда астероидов – Полигимния. Ее плотность – 75 грамм на кубический сантиметр, что почти в 10 раз тяжелее железа, он тяжелее даже самого тяжелого и редкого металла на Земле – осмия, имеющего плотность порядка 26 грамм на кубический сантиметр.

Недавно вышла работа физиков-теоретиков в Европейском физическом журнале, которые обосновали, что в таблице Менделеева должен существовать не открытый пока островок стабильности где-то в районе 165-го атомного номера (как известно, пока Периодическая таблица Менделеева заканчивается веществом со 118-м атомным номером, под названием Оганесон, в честь открывшего его российского ученого Юрия Огенесяна – Авт.). Так вот, вещество Полигимнии, теоретически, по своей плотности, может подойти на место этого стабильного вещества со 165-м атомным номером.

– То есть, добыв вещество с Полигимнии, можно дополнить таблицу Менделеева?

– Да, если к ней отправить аппарат, который взял бы образцы ее грунта, измерил бы его массу. Мы бы сразу решили этот вопрос.

– Почему на Земле нет ничего подобного?

– Опять же, из-за своего веса. Даже если предположить, что оно когда-то попало на нашу планету, то оно находится в ее ядре, поскольку невероятно плотное.

– А к какому типу относится Полигимния?

– Согласно оптическим данным, это углистый хондрит. Но есть основание полагать, что каменный он только снаружи, а основная его часть – из неизвестного науке вещества.

– Сколько надо лететь к этому астероиду?

– Экспедиция к металлическим астероидам, а также к Полигимнии с возвращением аппарата и доставкой вещества займет лет 11-12.

На чем лететь?

– А на чем лететь, понятно? 

– У НПО им. Лавочкина есть модель спутника на электроракетном двигателе. В отличие от обычных такие двигатели не так быстро разгоняют аппарат, но зато – экономичные, могут работать месяцами, постепенно разгоняясь. С помощью таких двигателей летали к астероидам и американцы, и японцы.

Рабочее положение космического аппарата, разработанного НПО.им. Лавочкина. Фото: «Астрономический вестник»

– Один спутник может посетить только один астероид?

– Если наша цель – вернуть с него груз, то да. Хотя японцы со своей «Хаябусой-2» предприняли следующую модель: аппарат на подлете к Земле сбросил капсулу с грунтом Рюгу, а сам сделал петлю и улетел к следующему астероиду. Если наша цель – произвести пролетные исследования астероидов, приближающихся к Земле, таких, как Бенну, мы сможем на одном аппарате посетить окрестности сразу пяти из них.

Космический аппарат с электроракетным двигателем. Фото: «Астрономический вестник».

– 11-12 лет, это так много. Что если использовать для разгона ядерный буксир?

– Мы делали расчеты и для нашего разрабатываемого ядерного буксира «Зевс», о котором много говорят. Конечно, он доставил бы наш аппарат, а может, сразу несколько аппаратов к астероидам на порядок быстрее, ведь это настоящий аналог АЭС, ядерного ледокола или подводной лодки, только для космоса. И расслабляться нам не стоит, – ведь за рубежом, в Англии, уже испытывают подобный буксир.

 – Да, не хотелось бы упустить шанс хотя бы в этом стать первыми…  

– Да мы могли бы и к астероидам первыми добраться, ведь проекты, подобные тем, что сейчас осуществляют США и Япония, разрабатывались у нас еще в советское время. Ведь малые тела Солнечной системы могут дать нам не только полезные ископаемые или знания о происхождении планет, они могут открыть нам тайну рождения самого Солнца! Многие из них появились из газопылевой туманности, из которой потом образовалась и наша звезда около 6 миллиардов лет назад.

Источник: www.mk.ru