Инженеры НАСА тратят много времени и усилий на то, чтобы космические аппараты были достаточно прочными, чтобы выдержать опасности космоса. Однако иногда ракеты или зонды специально проектируют так, чтобы они разбивались!
В 2022 году произошел ряд заметных космических аварий, как запланированных, так и незапланированных. В то время как неожиданные события могут быть опасными, запланированные аварии могут предоставить важную информацию о нашей Солнечной системе, открывая такие разнообразные особенности, как атмосфера планеты или химические вещества на поверхности астероида. Они также прокладывают путь для будущих космических миссий, тестируя новые технологии. А столкновение аппарата с космическим камнем может даже дать данные, которые в один прекрасный день могут быть использованы для защиты Земли от угрожающего астероида.
История освоения космоса богата авариями - первые путешествия человечества на Луну основывались на столкновениях для детального изучения лунной поверхности, как, например, российский аппарат "Луна-2", ставший первым космическим аппаратом, коснувшимся поверхности Луны в 1959 году, и программа НАСА "Рейнджер", вернувшая первые снимки Луны крупным планом в 1960-х годах. Эту десятилетнюю традицию продолжают и современные миссии - от Deep Impact, врезавшегося в комету в 2005 году, до DART, облетевшего астероид в 2022 году. Вполне вероятно, что в будущем будут происходить и другие преднамеренные столкновения.
Наземный аппарат НАСА, предназначенный для падения
Одной из самых рискованных частей полета на Марс является посадка. Многие механические части и программы должны работать правильно, чтобы избежать подобной ситуации - компьютерный сбой привел к катастрофическому падению европейского марсохода в 2016 году. До сих пор НАСА решало эту проблему с помощью различных технологий: гигантских прыгающих подушек безопасности, парашютов, предназначенных для замедления аппарата в разреженной марсианской атмосфере, и даже сложной системы небесного крана - по сути, реактивного ранца, который мягко опускает лендер на поверхность, - которую использовал марсоход Perseverance.
Прототип базы для SHIELD, сминаемого устройства НАСА для аварийной посадки на Марс. NASA/JPL-CaltechКакими бы успешными ни были эти технологии, они также дороги. Инженеры Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) работают над новой технологией, которая может снизить затраты - устройством, предназначенным для падения, известным как SHIELD. Они называют его аттенюатором удара, то есть устройством, которое призвано поглощать всю силу удара и защищать чувствительную электронику внутри. Он сделан из стали и имеет форму перевернутого свадебного торта. При ударе о землю он сминается, поглощая удар, подобно "зоне смятия" современных автомобилей.
Хотя для самых крупных и амбициозных миссий всегда будут нужны традиционные шасси, их подготовка также занимает много времени. Технология SHIELD позволяет проводить более мелкие и частые миссии в дополнение к этим. Лу Гирш, инженер-механик из JPL и руководитель проекта SHIELD, говорит, что это устройство может "увеличить скорость научных открытий", сделав миссии на Марс более быстрыми и дешевыми. "Это своего рода дополнение к более традиционной высадке на Марс", - добавляет Гирш.
В августе 2022 года команда впервые испытала SHIELD на полной скорости высадки на Марс - колоссальные 110 миль в час, пристегнув к нему смартфон. Смартфон выжил и остался полностью работоспособным даже после удара о стальную плиту толщиной два дюйма, которая гораздо тверже марсианской грязи.
НАСА надеется, что подобные технологии позволят ему отправлять на Марс больше небольших миссий, возможно, даже создать сеть зондов по всей Красной планете. Они могут стать подобием местных метеостанций, которые мы используем на Земле. Однажды ученые-атмосферники смогут сообщать вам местные ежедневные прогнозы для Олимп-Монс или кратера Скиапарелли. Возможность наблюдать за всем земным шаром одновременно позволит узнать больше о пыли Марса, его атмосфере и даже о марсотрясениях - и все это может произойти после нескольких успешных аварийных посадок.
Таинственная ракета на Луне
В этом году астрономы ломали голову над неожиданной аварией, когда 4 марта в Луну врезался обломок ракеты. Позже космический аппарат НАСА Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) заметил странный двойной кратер, образовавшийся в результате столкновения. Хотя некоторые астрономы надеялись, что это столкновение может дать им новую информацию о лунной поверхности, ничего особенного, кроме охоты за виновником падения ракеты, из этого не вышло.
Астроном Билл Грей сначала определил, что это деталь SpaceX, но позже понял, что на самом деле это часть китайской тестовой миссии 2014 года под названием Chang'e 5-T1. Китайские официальные лица отрицают, что это была их ракета-носитель, поэтому ее происхождение остается в некоторой степени загадкой. Самое главное, что здесь можно сделать, это то, что никто не знал точно, что это за деталь и откуда она взялась, и что есть много других потерянных кусков космического мусора, подобных этому.
Хотя эта авария стала потерей для лунных ученых, намеренные удары о Луну происходили и раньше - в частности, в 2009 году миссия LCROSS попала в постоянно затененный кратер на южном полюсе Луны. Астрономы НАСА отправили один космический аппарат для удара по поверхности, за которым вскоре последовал зонд с научными приборами для измерения материалов, взбудораженных ударом. Эта миссия помогла подтвердить факт, который мы сегодня считаем само собой разумеющимся - существование водяного льда на лунной поверхности.
Планетолог Гавайского университета Кьяра Феррари-Вонг отмечает, что данные LCROSS все еще не дают покоя ученым - материалы, обнаруженные на Луне, разительно отличаются от материалов на Меркурии, который также покрыт кратерами. "Мы работаем над тем, чтобы понять, что произошло в уникальной истории каждой планеты, что делает их похожими и в то же время разными", - говорит она.
Разбивание астероидов
Несомненным ярким событием этого года в области космических катастроф является DART - испытание НАСА по перенаправлению двойного астероида - космического аппарата, который столкнулся с астероидом, чтобы сдвинуть его орбиту. Это было первое испытание технологии планетарной обороны, призванной защитить Землю в случае, если к нам устремится астероид.
"К счастью, ни один известный астероид, достаточно большой, чтобы проникнуть в нашу атмосферу, не угрожает столкнуться с Землей в ближайшее столетие", - говорит Анджела Стикл, планетарный ученый из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса и член команды DART. Но если еще не обнаруженный астероид окажется на пути столкновения с Землей, добавляет она, "мы хотим быть готовы".
Целью DART был астероид под названием Dimorphos, который вращается вокруг другого, более крупного астероида под названием Didymos. Измерив изменения во времени, которое требуется Диморфосу для выхода на орбиту Дидимоса до и после столкновения, астрономы смогли определить, насколько сильным был удар их столкнувшегося космического аппарата. Космический аппарат изменил орбитальный период астероида на 32 минуты, что более чем в 25 раз превышает целевое время, установленное НАСА для успешной миссии. "Это было невероятно интересно, и команда все еще работает над деталями того, почему и как", - говорит Стикл.
В ходе этой миссии ученые узнали о самом Дидимосе, который на самом деле представляет собой рыхлое скопление камней, известное как груда обломков, что показывает, насколько разнообразно население астероидов. Чтобы будущие астероидные диверсии были успешными, астрономам необходимо знать, из чего состоит каждый астероид, чтобы знать, насколько сильный толчок ему нужен.
Однако это не первый случай, когда ученые ударяют по астероиду: японская миссия Hayabusa2 в 2019 году выстрелила небольшой пушкой в астероид Рюгу, взорвав поверхность настолько, что обнажились нижние слои грязи, и выбросив обломки в сторону основного космического аппарата для сбора образцов. Но этот удар был гораздо меньшего масштаба, чем DART, и предназначался для совершенно других целей.
Сейчас Hayabusa2 начинает новую миссию, которая будет способствовать достижению целей DART по защите планеты. Он направляется к малоизученному астероиду под названием 2001 CC21. Они не столкнутся; вместо этого космический аппарат будет экспериментировать с точной навигацией вокруг довольно неизвестной цели, что является важнейшим навыком для миссии планетарной обороны, нацеленной на астероид.
"Моей идеальной следующей миссией было бы столкновение космического аппарата с астероидом с одним космическим аппаратом, наблюдающим за всем происходящим", - сказал Стикл о столкновении DART. "Чем больше раз мы сможем проверить эту технологию, тем лучше мы станем".