Новая миссия NASA к Европе проигнорирует предупреждение Артура Кларка

NASA проигнорирует предупреждение Артура Кларка не исследовать луну Юпитера — Европу. В «Одиссее Два: 2010», научно-фантастическом романе Артура Кларка 1982 года, земная миссия отправляется на исследование льдов Европы, спустя девять лет после провала миссии Discovery One. Поскольку Юпитер собирается превратиться в новую звезду — Люцифер — Дэвид Боумен возвращается на Discovery, чтобы дать HAL последний приказ. HAL начинает многократно отправлять сообщение: «ВСЕ ЭТИ МИРЫ ВАШИ КРОМЕ ЕВРОПЫ НЕ ПЫТАЙТЕСЬ ТАМ ПРИЗЕМЛИТЬСЯ».

Американское космическое агентство объявило о финансировании ранее необычной миссии на Европу, которая будет заключать в себе как поиски воды, так и внеземной жизни.

Европейская миссия направлена на создание гравитационной карты ледяной поверхности луны, поскольку многие ученые полагают, что она скрывает под собой океан. Эта карта позволит «материнскому кораблю» миссии — Cubesat размером с несколько кубиков Рубика вместе взятых — рассеять сотни крошечных чип-спутников в тех местах Европы, где наружу выходит жидкая вода.

Идея «двух миссий в одной» — использование дешевых чип-спутников, которые сами по себе представляют космолеты-на-чипе, позволит миссии быстро реагировать на новые события, происходящие на поверхности Европы, в отличие от более дорогих миссий, отправленных на Луну и Марс в прошлом, которые по большей части были представлены одним большим посадочным модулем или роботизированным марсоходом.

На основе новых данных от Европы, астрономы предполагают, что хлоридные соли пузырятся в мировом океане ледяной луны и достигают замороженной поверхности, где их бомбардирует сера вулканов другого крупного спутника Юпитера — Ио. Новые находки должны ответить на вопросы, которые обсуждались еще со времен миссий «Вояджера» и «Галилео».

«Скажем, мы едем на Европу, измеряем гравитацию луны с помощью квантовых инерциальных сенсоров и находим новые интересные места, где жидкая вода выходит на поверхность, — говорит Бретт Стритман, главный исследователь Draper Laboratory в Кэмбридже. — Вместо того, чтобы ждать новой миссии и финансирования, когда мы сможем спустить роботизированный аппарат в следующий раз, мы уже можем узнать, что происходит на спутнике Юпитера и отправить крошки-спутники».

Программа NASA по инновационным передовым концептам недавно присудила 100 000 долларов лаборатории, чтобы она могла разработать план исследования Европы в ходе этой миссии и заодно и других планет по пути.

Каждый спутник-на-чипе может нести только несколько датчиков, способных обнаруживать присутствие определенных химических элементов, но отсутствие подвижных частей означает, что у спутников-на-чипе есть весьма хорошие шансы выжить после приземления на Европу.

Стритман и Джон Вест, руководитель программы в Draper Laboratory, позаимствовали и улучшили идею спутников-на-чипе у Мэйсона Пека, профессора механики и аэрокосмических наук в Корнельском университете, а также бывшего главного технолога NASA. Draper Laboratory также разрабатывает новый гравитационный сенсор, который сможет создать карту плотности Европы, что позволит выявить внутреннюю структуру Луны и различить жидкую и замерзшую воду на основе ее плотности. Не так давно NASA использовало похожий сенсор в миссии GRAIL, которая должна была изучать гравитационные эффекты на Луне только с помощью двух аппаратов.

Но вместо двух аппаратов Draper Laboratory разработала технологию холодного атомного зондирования, которая сможет работать в качестве гравитационного сенсора. Холодное атомное зондирование использует комбинацию магнитов и лазерных лучей, чтобы захватывать атомы, а затем измерять эффект гравитации на основе положения атома.

«У нас есть настольная модель, которая работает в лаборатории, но, насколько мне известно, никто не испытывал эту технологию ни в одном из известных экспериментов», — говорит Вест.

Такая технология сможет уместиться на космическом аппарате, изготовленном из нескольких спутников Cubesat — небольших спутников в виде куба, всего по 4 дюйма с каждой стороны. Команда лаборатории предполагает, что материнское судно миссии на Европу будет построено на основе трех-шести кубиков Cubesat.

Большинство таких спутников запускают в виде недорогих миссий на борту ракет, предназначенных для более важных задач. Но предложенная миссия на Европу, скорее всего, будет задействовать собственную выделенную ракету, чтобы вывести ее на соответствующую траекторию для достижения луны Юпитера. Тем не менее Draper Laboratory надеется, что с использование малозатратных спутников Cubesat удастся значительно снизить стоимость космического полета.

Если Draper Laboratory справится с предварительным планированием будущей миссии, она получит второй транш финансирования от NASA в размере 400 000 долларов. Лаборатория не будет производить специальное аппаратное обеспечение во время первой стадии, но представит примеры и прототипы устройств.

Стритман и Вест выбрали Европу в качестве пункта назначения, поскольку ледяная луна давно интересует ученых. Особый интерес представляет возможное наличие жидкой воды, скрывающейся под замерзшей поверхностью. Ученые надеются, что их миниатюрная миссия ускорит процесс исследования Луны в ближайшее десятилетие или два.

«Каждый раз, когда мы смотрим туда, мы находим интересный материал, которого не ожидаем найти, — говорит Стритман. — И всегда остается больше вопросов, нежели ответов».

Это предложение — не единственная идея использовать мелких роботов для исследования Европы. Другая концепция, поступившая от Лаборатории реактивного движения NASA в Калифорнии и Университета Упсалы в Швеции, заключается в использовании небольшой роботизированной подводной лодки размером в две банки, которая займется поисками внеземной жизни в океанах Европы.

На протяжении веков Европа постоянно оставляла загадки. Кульминацией этого стал, возможно, уникальный взрыв в декабре 2012 года, когда облако водяного пара поднялось на 30 километров над южным полюсом луны. Это извержение было крошечным в космических масштабах, но вызвало настоящий переполох в среде астробиологов.

Вне Земли Европа может стать самым гостеприимным домом для жизни в Солнечной системе. Четыре миллиарда лет приливного нагрева и жидкий океан могли породить нечто, что мы можем определить как жизнь. Искусственный спутник в системе Юпитера сможет потенциально захватить следы этой жизни в водяном паре, поднимающемся с поверхности Европы. Тем не менее, несмотря на интерес научного сообщества, отдельная миссия к Юпитеру с такой целью не запускалась уже давно.

Хотя Европа была открыта более 400 лет назад, мы не могли ее разглядеть вблизи, пока спутники глубокого космоса не предоставили нам хорошее зрелище одного из самых ярких объектов в Солнечной системе. В период с 1973 по 1993 годы восемь спутников пролетело мимо Европы. Каждый из них развеял некоторые неопределенности, связанные с этим таинственным телом, вращающимся в 628,3 миллионах километров от нас.

Первый прибыл в 1973 году. Спутник «Пионер-10» отправил обратно первую фотографию яркой луны. Европа отражает в космос порядка 64 процентов света, который попадает на ее поверхность. В отличие от Европы, светоотражательная способность Земли, или альбедо, составляет 33 процента. У Венеры — 76 процентов.

Что создает такую яркость? Поскольку Солнце в 2000 раз дальше от Европы, чем от нас, Европа не покрыта жидкой водой, как Земля. Говоря об облаках, Европа немногим меньше Луны. Ей не хватает силы тяжести, чтобы удерживать существенную атмосферу. Спутник покрыт твердой коркой льда, как показали наблюдения «Пионера», но не стоит выбрасывать один важный факт: приливную силу Юпитера. Близость Европы к Юпитеру означает, что она может очень хорошо нагреваться изнутри, расплавляя часть льда, по крайней мере недалеко от центра.

Незадолго до прибытия следующего спутника в систему Юпитера было выдвинуто другое предположение: у Европы может быть три слоя. В этой модели внутреннее ядро состоит из кремнезема. Внешнее — изо льда. Давление Юпитера каждые 3,5 дня может генерировать достаточно приливных сил, чтобы поддерживать существование жидкого океана под коркой льда.

Благодаря «Пионеру», «Вояджеру» и «Галилео» мы узнали больше за тридцать лет, чем за предыдущие пять веков. Яркость льда стала результатом постоянного обновления поверхности. Огромные трещины появляются по мере того, как Юпитер тягает Европу. Кроме того, под ледяной поверхностью может существовать большой океан соленой воды. Хотя Европа находится за полмиллиарда километров, в галактических масштабах она находится у нас на заднем дворе, а значит, нам во что бы то ни стало нужно ее исследовать.

В 1977 году на глубине земных океанов были обнаружены гидротермальные источники. Это стало первым доказательством того, что жизнь может развиваться и в отсутствие света, используя тепло в качестве источника химической энергии. А если так, то Европа — один из лучших кандидатов на поддержание жизни.