Астероид гаспра – все о космосе

История науки: курортный роман в космосе

Астероид гаспра – все о космосе

Ровно четверть века назад произошла встреча двух — его и ее. Он, получивший имя в честь великого астронома, был в две с половиной тысячи раз меньше ее, да и пронеслась она с огромной скоростью мимо него, навсегда оставшись в его памяти.

И он, и она поспешили дальше — он к своей смерти, она — своим привычным маршрутом. Тем не менее эта мимолетная (в самом прямом смысле слова) встреча, стала эпохальной и в истории науки, и в истории всего человечества.

Ведь именно тогда мы впервые лицом к лицу повстречались с астероидом. Но давайте обо всем по порядку.

Он — это конечно же, космический аппарат Galileo. Его целью не было изучение астероидов в целом и Гаспры в частности. Его разработали в NASA с целью изучения Юпитера, самой большой планеты Солнечной системы.

Огромный пятиметровый аппарат без солнечных батарей (Galileo питался от термоэлектрического радиоизотопного генератора) стартовал 19 октября 1989 года с борта космического челнока Atlantis. Он должен был полететь раньше, но помешала катастрофа шаттла Challenger.

Она — это астероид 951 Гаспра. Вообще-то, Гаспра — это курортный поселок в Крыму. Но рядом с ним, всего чуть более чем в десяти километрах, расположена Симеизская обсерватория, где ее и открыл 30 июля 1916 года открыл астроном Григорий Неуймин. Он вообще занимался охотой на астероиды и открыл 63 малых планеты.

Согласитесь, тогда, когда их было известно менее тысячи (сейчас — более полумиллиона), это солидный результат. Кстати, именно так Неуймин увековечил своих близких: астероиды 779 Нина и 789 Лена — это его сестра и мать, 751 Фаина — коллега и первая жена, 824 Анастасия — знакомая, 917 Лика — подруга сестры.

Настоящий мужчина!

До 1991 года никто и никогда не видел близко астероиды. Мы могли предполагать, как они выглядят, мы видели Фобос и Деймос с близкого расстояния и предполагали, что эти булыжники — захваченные астероиды. Но очень хотелось увидеть астероиды в месте их обитания.

И вот, встреча состоялась. По мере приближения Galileo делал снимок за снимком (по ним потом составили анимацию вращения), самые четкие получились с расстояния 1200 километров, при этом взаимная скорость аппарата и астероида составила 8 километров в секунду.

Теперь мы видим Гаспру во всех деталях. У нас есть карта видимой с Galileo части 12-километрового астероида, на ней поименован 31 кратер. А поскольку Гаспра — это курорт, то и все объекты на ней — курорты.

Так в поясе астероидов появились Ялта, Алупка, Баден-Баден, Карлсбад, Мариенбад, Саратога, Криница… Странно, что нет Гоа, Анталии и Шарм-эль-Шейха, но быть может, когда-то мы увидим другую сторону Гаспры.

Что же было дальше? С тех пор Гаспра семь с половиной раз обернулась вокруг Солнца. А Galileo в 1993 году встретил еще одну. Точнее — еще один астероид. А точнее — еще два.

Мимо него пролетел астероид 243 Ида, но, когда аппарат сблизился с ней, на его фотографиях астрономы увидели, что и у астероидов бывают спутники: вокруг 32-километровой Иды вращается 1,4-километровый Дактиль.

Он стал первым открытым спутником астероида.

В 1994 году Galileo прибыл на орбиту Юпитера и стал первым аппаратом, в деталях изучившим эту планету и ее спутники. Только летом 2016 года ему на смену прибыл аппарат Juno.

А Galileo трудился 8 лет, передал огромное количество научной информации, сбросил в Юпитер спускаемый аппарат, увидел уникальное столкновение планеты-гиганта с кометой, а в конце миссии погрузился в Юпитер сам.

Но первой незнакомкой, увиденной им в глубоком космосе, стала Гаспра.

Словарь астронома :: Астероиды

Астероид гаспра – все о космосе

ВЕСЬ СЛОВАРЬ | А Б В Г Д Ж З К Л М Н О П Р С Т Ф Ц Ч Э

Астероиды – малые планеты Солнечной системы, чаще всего неправильной формы, имеющие средний диаметр меньше 1500 км.

До недавнего времени считалось, что около 98 % их орбит расположено между орбитами Марса и Юпитера, точнее, в интервале 2,1-4,3 астрономических единиц.

Еще две давно известные группы астероидов Греки (Greek) — около 700 штук — и Троянцы (Trojan) — около 200 штук — находятся вблизи точек либрации (L4 и L5) системы Солнце — Юпитер.

Они вращаются вокруг Солнца по орбите Юпитера, Греки на 600 впереди, а Троянцы на столько же позади этой планеты. Кроме того, было открыто несколько десятков малых планет, которые пересекают земную орбиту и достаточно близко подходят к Солнцу. По некоторым оценкам таких астероидов имеется не меньше тысячи штук.

Недавно был обнаружен еще один пояс астероидов названный именем Койпера. Он расположен за орбитой планеты Нептун и в нем уже обнаружено несколько сотен малых планет. Среди них найдено несколько астероидов с размерами более 1000 километров.

Это обстоятельство породила в среде астрономической общественности дискуссию на тему: следует ли считать Плутон большой планетой или астероидом. Полное количество объектов, имеющих размер более 100 километров, в этом поясе оценивается в 70 тысяч.

Средние радиусы их орбит лежат в интервале от 30 до 50 астрономических единиц. Есть подозрения о существовании еще одного пояса астероидов, орбиты которых находятся внутри орбиты Земли.

Таким образом, судя по всему, малые планеты можно встретить в любом месте Солнечной системы.

Существует гипотеза о том, что внутри орбиты Меркурия имеется еще один их пояс состоящий из небольших астероидов с размерами менее 20 километров.

Всего достоверно обнаружено более 18 тысяч астероидов, точные орбиты определены примерно для 5 тысяч из них.

Двести тридцать шесть астероидов в поясе между Марсом и Юпитером имеют диаметры более 100 км, а свыше тысячи малых планет — более 30 км.

Самые крупные из них в поясе между Марсом и Юпитером — Церера с диаметром 933 км, Паллада — 524 км, Веста — 520 км и Юнона — 133 км.

Самые мелкие из известных имеют диаметр в нескольких десятков метров. К маленьким астероидам, например, относится Икар, который время от времени сближается с Землей. По некоторым оценкам несколько миллионов астероидов должны иметь диаметр один километр и более. Однако мелкие астероиды обнаружить очень трудно.

Все астероиды не имеют атмосферы, т.к. не могут удержать ее своим слабым гравитационным полем. Блеск астероидов изменяется, что говорит об их неправильной форме и вращении вокруг собственной оси.

Гипотеза о неправильной форме астероидов подтверждается их снимками, полученными с помощью автоматических космических аппаратов. Например, получены изображения астероида Гаспра с расстояния 1660 км и астероида Ида с расстояния 2400 км.

Оба имеют вытянутую неправильную форму — Гаспра с размерами 19 км по длине и 12 км по диаметру, Ида с размерами 52 км по длине и 23 км по диаметру. Их поверхности испещрены кратерами от ударов метеороидов.

С расстояния несколько километров подробно изучен астероид Эрос с размерами 33 км по длине и 13 километров по диаметру. Исследования проводились с космического аппарата, выведенного на орбиту вокруг этого астероида.

На поверхности Эроса кроме кратеров обнаружены свободно лежащие камни и глыбы, что загадочно, т.к. скорость убегания от этого астероида составляет всего несколько метров в секунду.

Не совсем ясно, как Эрос захватил их в таком количестве и как они удержались на его поверхности при ударах крупных метеороидов.

С космического же аппарата впервые у астероида был обнаружен его естественный собственный спутник. Каменная глыба неправильной формы с размерами 1,6 км по длине и 1,2 км по диаметру, вращающаяся вокруг Иды, получила название Дактиль.

У астероида Евгения также был обнаружен спутник, получивший название Маленький принц. Он был найден с помощью наземного телескопа.

В последующее время, в связи с вводом в строй наземных и орбитальных телескопов с большими диаметрами объективов, открытия спутников астероидов и получение фотографий астероидов как протяженных объектов продолжилось.

Несколько наиболее ярких астероидов в период их противостояний имеют визуальные звездные величины порядка плюс 6-8. Их можно наблюдать в небольшой телескоп, но как точечные источники. Эти астероиды перемещаются на фоне звездного неба со скоростью, достигающей несколько десятков угловых минут в сутки.

Все астероиды исследованные космическими аппаратами

Астероид гаспра – все о космосе

По состоянию на 2018 г., астрономы обнаружили почти 800 тыс. астероидов в Солнечной системе. Но это лишь самые крупные тела, которые можно разглядеть в телескопы или которые время от времени сближаются с нашей планетой на относительно небольшую дистанцию. В реальности же астероидов намного больше. Скорее всего, их счет идет на сотни миллионов, а то и миллиарды.

Земные аппараты посетили лишь горстку малых планет. Недавно их список пополнился еще одним объектом. Японская станция «Хаябуса-2» приступила к изучению 900-метрового астероида Рюгу. В честь этого события планетолог Эмили Лакдавалла (Emily Lakdawalla) опубликовала инфографику, на которой представлены сравнительные размеры астероидов и комет, исследовавшихся космическими аппаратами.

Все астероиды и кометы Солнечной системы, посещавшиеся космическими аппаратами. Источник: Emily Lakdawalla. Data from NASA / JPL / JHUAPL / UMD / JAXA / ESA / OSIRIS team / Russian Academy of Sciences / China National Space Agency.

На инфографике запечатлены следующие тела:

  • Астероид Лютеция (21 Lutetia). Аппарат Rosetta, 2010 г., пролет.
  • Астероид Матильда (253 Mathilde). Аппарат NEAR Shoemaker, 1997 г., пролет.
  • Астероид Ида (243 Ida). Аппарат Galileo, 1993 г., пролет.
  • Астероид Дактиль (спутник астероида Ида). Аппарат Galileo, 1993 г., пролет.
  • Астероид Эрос (433 Eros). Аппарат NEAR Shoemaker, 2000 — 2001 г., изучение с орбиты и посадка.
  • Астероид Гаспра (951 Gaspra). Аппарат Galileo, 1991 г., пролет.
  • Астероид Аннафранк (5535 Annefrank). Аппарат Stardust, 2002 г., пролет.
  • Астероид Таутатис (4179 Toutatis). Аппарат «Чанъэ-2», 2012 г., пролет.
  • Астероид Брайль (9969 Braille). Аппарат Deep Space 1, 1999 г., пролет.
  • Астероид Штейнс (2867 Šteins). Аппарат Rosetta, 2008 г., пролет.
  • Астероид Итокава (25143 Itokawa). Аппарат «Хаябуса», 2005 – 2006 гг., изучение с орбиты, посадка и взятие проб грунта.
  • Астероид Рюгу (162173 Ryugu). Аппарат «Хаябуса-2», 2018 – 2019 (план), изучение с орбиты, посадка и взятие проб грунта.
  • Астероид Бенну (101955 Bennu). Аппарат OSIRIE-REx, 2018 – 2021 (план), изучение с орбиты, посадка и взятие проб грунта.
  • Комета Галлея (1P/Halley). Аппараты «Вега», Giotto, «Суйсэй», «Сакигакэ», 1986 г., пролет.
  • Комета Борелли (19P/Borrelly). Аппарат Deep Space 1, 2001 г., пролет.
  • Комета Темпеля (9P/Tempel 1). Аппарат Deep Impact, 2005 г., пролет и бомбардировка, аппарат Stardust, 2011 г., пролет.
  • Комета Вильда (81P/Wild). Аппарат Stardust, 2004 г., пролет и сбор вещества из хвоста и комы.
  • Комета Хартли (103P/Hartley). Аппарат Deep Impact, 2010 г., пролет.
  • Комета Чурюмова-Герасименко (67P/Churyumov–Gerasimenko). Аппарат Rosetta, 2014 – 2016 г., изучение с орбиты, высадка спускаемого аппарата.

Изображение в полном разрешении доступно по следующей ссылке.

Стоит отметить, что на представленном выше изображении нет двух крупнейших объектов Главного пояса астероидов Цереры и Веста, изучавшихся с орбиты аппаратом Dawn. Согласно нынешней классификации МАС, Церера считается карликовой планетой.

Что касается Весты, то ее также часто называют  протопланетой, уцелевшей с момента формирования Солнечной системы.

Следующие инфографики демонстрирует сравнительные размеры Цереры, Весты, а также некоторых астероидов и объектов Солнечной системы.

Сравнение размеров Цереры, Весты и некоторых тел Солнечной системы. Источник: NASA/JPL/Bianchino DanieleСравнение размеров Цереры, Весты и Эроса. Источник: NASA/JPLСравнение размеров Весты и некоторых астероидов. Источник: NASA/JPL-Caltech/JAXA/ESA

Добыча полезных ископаемых в космосе

Астероид гаспра – все о космосе

Астероиды – это начальный материал, оставшийся после образования Солнечной Системы.

Они распространены везде: некоторые пролетают совсем близко к Солнцу, другие обнаружены неподалеку от орбиты Нептуна.

Огромное количество астероидов собрано между Юпитером и Марсом – они формируют так называемый Пояс астероидов. На сегодняшний день было обнаружено около 9000 объектов, проходящих рядом с орбитой Земли.

Многие из таких астероидов находятся в зоне доступа и многие же содержат огромные запасы ресурсов: начиная от воды, заканчивая платиной. Их использование даст практически бесконечный источник, который установит стабильность на Земле, увеличит благосостояние человечества, а также создаст основу для присутствия и исследования космоса.

Невероятные ресурсы

Существует более 1500 астероидов, до которых также легко добраться, как и до Луны. Их орбиты пересекаются с орбитой Земли. Такие астероиды обладают небольшой силой тяжести, что облегчает задачи посадки и взлета.

https://www.youtube.com/watch?v=qTvFAR-OgJY

Ресурсы астероидов обладают рядом уникальных особенностей, что делает их еще более привлекательными. В отличие от Земли, где тяжелые металлы расположены ближе к ядру, металлы на астероидах распределены по всему объекту. Таким образом, извлекать их намного легче.

Астероиды содержат драгоценные и полезные минералы, например, железо, никель, воду, МПГ, золото. Зачастую их концентрации могут сравниться с концентрациями на богатейших месторождениях Земли.

Человечество только начинает понимать невероятный потенциал астероидов.

Первый контакт космического аппарата с одним из них произошел в 1991 году, когда аппарат «Галилео» пролетел рядом с астероидом Гаспра на его пути к Юпитеру.

Наше знание таких небесных соседей было революционизировано немногочисленными международными и американскими миссиями, предпринятыми с тех пор. Во время каждой из них наука об астероидах заново переписывалась.

Об открытии и количестве астероидов

Миллионы астероидов пролетают мимо орбит Марса и Юпитера, чьи гравитационные пертурбации выталкивают некоторые объекты ближе к Солнцу. Таким образом и появился класс околоземных астероидов.

Пояс астероидов

Когда говорят об астероидах, большинство людей представляют именно их Пояс. Миллионы объектов составляющих его, образуют похожий на кольцо район меду орбитами Марса и Юпитера. Несмотря на то, что эти астероиды очень важны с точки зрения понимания истории возникновения и развития Солнечной Системы, по сравнению с околоземными, добраться до них не так легко.

Околоземные астероиды

Околоземные астероиды определяются как астероиды, чья орбита или ее часть находится в промежутке от 0,983 до 1,3 астрономических единиц от Солнца (1 астрономическая единица – расстояние от Земли до Солнца).

На 1960 год было известно лишь о 20 околоземных астроидах. К 1990 году число выросло до 134, а на сегодняшний день их количество оценивается в 9000 и растет все время. Ученые уверены, что на самом деле их более миллиона. Среди наблюдаемых сегодня астероидов 981 из них больше 1 км в диаметре, остальные – от 100 м до 1 км. 2800 – меньше 100 м в диаметре.

Околоземные астероиды классифицируются на 3 группы в зависимости от их расстояния от Солнца: Атоны, Аполлоны и Амуры.

Два околоземных астероида посещались космическими аппаратами-роботами: миссия НАСА посетила астероид 433 Эрос, а японская «Hayabusa» астроид 25143 Итокава. В настоящее время НАСА работает над миссией «OSIRIS-Rex», цель которой – полет к углеродному астероиду 1999 RQ36 в 2019 году.

Состав астероидов

Околоземные астроиды широко варьируются по своему составу. Каждый их низ в различных количествах содержит воду, металлы и углеродистые материалы.

Вода

Вода с астероидов – это ключевой ресурс в космосе. Воду можно превратить в ракетное топливо или снабжать ей людские нужды. Кроме того, она может кардинальным образом изменить способ исследования космоса.

Один богатый водой астероид шириной 500 м содержит в 80 раз больше воды, чем может поместиться в самый крупный танкер, а если ее превратить в топливо для космических аппаратов, то получится в 200 раз больше, чем требовалось для запуска всех ракет в истории человечества.

Редкие металлы

Однажды получив доступ, научившись добывать, извлекать и использовать водные ресурсы астероидов, добыча на них металлов станет намного реальнее. Некоторые околоземные объекты содержат МПГ в таких высоких концентрациях, какими могут похвастаться лишь богатейшие земные рудники.

Один богатый платиной астероид шириной 500 м содержит почти в 174 раза больше этого металла, чем добывается на Земле в год и в 1,5 раза больше всех известных мировых запасов МПГ. Такого количества достаточно для того, чтобы заполнить баскетбольную площадку на 4 раза выше кольца.

Другие ресурсы

Астроиды также содержат более распространенные металлы, например, железо, никель, кобальт. Иногда в невероятных количествах. Кроме того, на них можно встретить летучие вещества, например, азот, CO, CO2 и метан.

Использование астероидов

Вода – важнейший элемент Солнечной Системы. Для космоса вода, помимо своей критической гидратационной роли, предоставляет и другие важные преимущества.

Она может защитить от солнечной радиации, использоваться в качестве топлива, давать кислород и т.д.

На сегодняшний день, вся вода и связанные с ней ресурсы, необходимые для космических полетов, транспортируются с поверхности Земли по безмерно высоким ценам. Среди всех ограничений на человеческую экспансию в космос, это самое важное.

Вода – ключ к Солнечной Системе

Воду с астероидов можно как конвертировать в ракетное топливо, так и поставлять в специальные хранилища, расположенные в стратегических местах на орбите для заправки космических кораблей. Такой вид топлива, поставляемый и продаваемый, даст огромный толчок к развитию космических полетов.

Вода с астероидов может значительно сократить затраты на космические миссии, поскольку все они зависят, в первую очередь, от топлива. Например, намного более выгодно транспортировать литр воды с одного из астероидов на орбиту Земли, чем доставить этот же литр с поверхности планеты.

На орбите воду можно использовать для заправки спутников, увеличения грузоподъемности ракет, обслуживания орбитальных станций, предоставлять защиту от радиации и т.д.

Стоимость вопроса

Богатый водой астероид шириной 500 м обладает водой стоимостью $50 миллиардов. Ее можно доставить на специальную космическую станцию, где будут заправлять аппараты для полетов в дальний космос. Это весьма эффективно даже при скептических предположениях, что: 1. Извлекаться будет всего 1% воды, 2.

Половина добытой воды будет использовать при доставке, 3. Успешность коммерческих космических полетов приведет к 100-кратном снижению стоимости запуска ракет с Земли. Конечно, при не столь консервативном подходе, ценность астероидов вырастет на многие триллионы или даже десятки триллионов долларов.

Экономика операций по разработке астероидов может также быть улучшена при  использовании «местного» топлива. То есть горнодобывающий аппарат может летать между планетами с помощью воды от того астероида, на котором она добыта, что приведет к высокой окупаемости.

От воды к металлам

При условии успешности добычи воды, разработка других элементов и металлов станет намного более реальной. Другими словами, добыча воды позволит добывать металлы.

МПГ на Земле встречаются очень редко. Они (как и похожие на них металлы) обладают специфическими химическими свойствами, которые делают их невероятно ценными для промышленности и экономики 21 века. Кроме того, их изобилие может дать начало к новому, еще не изведанному, их применению.

Использование металлов с астероидов в космосе

Кроме доставки на Землю, металлы, добытые на астероидах, могут использоваться прямо в космосе. Такие элементы, как, например, железо и алюминий, можно будет применять при строительстве космических объектов, защиты аппаратов и т.д.

Целевые астероиды

Доступность

Более 1500 астероидов можно достигнуть также легко, как и Луны. Если брать в расчет обратный пути, то цифра увеличивается до 4000. Вода, извлекаемая на них, может быть использована для обратного полета на Землю. Это еще больше увеличивает доступность астероидов.

Расстояние от Земли

В определенных случаях, особенно во время первых миссий, следует нацеливаться на астероиды, которые проходят в районе Земля-Луна. Большая их часть не пролетает так близко, но есть и исключения.

Благодаря стремительному уровню обнаружения новых околоземных астероидов и увеличению возможностей их исследования, весьма вероятно, что большинство доступных объектов еще предстоит открыть.

Planetary Resources

Все выше перечисленное интересует многие организации и отдельных людей. Многие видят в этом будущее добычи в целом и Земли в частности.

Именно такими людьми была основана компания Planetary Resources, официально объявленная цель которой заключается применении коммерческих, инновационных технологий для исследования космоса.

Planetary Resources собирается развивать недорогие роботизированные космические аппараты, которые позволят открывать тысячи богатых ресурсами астероидов.

Компания планирует использовать природные богатства космоса для развития экономики, строя, таким образом, будущее всего человечества.

Ближайшая цель Planetary Resources – значительным образом сократить стоимость разработки астероидов. При этом будут объединяться все самые лучшие коммерческие аэрокосмические технологии. Как заявляют в компании, их философия позволит быстро развивать частное, коммерческое изучение космоса.

Технологии

Большая часть технологий Planetary Resources – их собственные. Технологический подход компании обусловлен несколькими простыми принципами. Planetary Resources объединяет современные инновации в области микроэлектроники, медицины, информационных технологий, роботостроения.

Arkyd series 100 LEO

Исследование космоса ставит специфичные преграды в деле строительства космических аппаратов. Критически важными аспектами в этом вопросе являются оптические коммуникации, микродвигатели и т.д.

Planetary Resources активно работает над ними в сотрудничестве с НАСА. Сегодня уже создан космический телеском Arkyd series 100 LEO (рис.слева).

Leo – это первый частный космический телескоп и средство достижения околоземных астероидов.  Он будет находиться на низкой земной орбите.

Arkyd series 200 – Interceptor

Будущие усовершенствования телескопа Leo откроют дорогу для следующего этапа – запуска миссии аппарата Arkyd series 200 – Interceptor (рис.слева).

В стыковке со специальным геостационарным спутником, Interceptor пройдет позиционирование и отправится к целевому астероиду для сбора всех необходимых данных о нем. Два или более аппарата Interceptor могут работать вместе.

Они позволят определять, отслеживать и сопровождать объекты, пролетающие между Землей и Луной. Миссии Interceptor позволят Planetary Resources быстро получить данные о нескольких околоземных астероидах.

Arkyd series 300 Rendezvous Prospector

Дополнив Interceptor возможностью лазерной коммуникации в глубоком космосе, Planetary Resources сможет приступить к миссии аппарата под названиемArkyd series 300 Rendezvous Prospector (рис.слева), целью которой являются более дальние астероиды.

Встав на орбиту одного из них, Rendezvous Prospector будет собирать данные о форме астероида, вращении, плотности, составе поверхности и недр.

Применение Rendezvous Prospector продемонстрирует относительно небольшую стоимость возможности межпланетных полетов, что соответствует интересам НАСА, различных научных организаций, частных компаний и т.д.

Добыча на астероиде

Добыча и извлечение металлов и других ресурсов в условиях микрогравитации – дело, которое будет зависеть от значительных исследований и вложений.

Planetary Resources будет работать над критически важными технологиями, которые позволят получать на астероидах как воду, так и металлы.

Вкупе с недорогими аппаратами для исследования космоса, это дает возможность устойчивого развития этой области.

Команда Planetary Resources

В состав Planetary Resources входят выдающиеся в своем деле люди: ученые инженеры, специалисты в самых разных сферах. Основателями компании считаются бизнесмена и пионера коммерческой космической индустрии Эрик Андерсон и Питер Диамандис.

Среди других членов команды Planetary Resources есть бывшие специалисты НАСА Крис Левицки и Крис Вурхиз, знаменитый кинорежиссер Джеймс Кэмерон, бывший астронавт НАСА Томас Джонс, бывший технический директор Microsoft Дэвид Васкевич и другие.

Источник: http://www.planetaryresources.com Перевод: Верхозин С.С. http://zolotodb.ru

Adblock
detector