Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) отправит к Фобосу (луне Марса) зонд Martian moons Exploration в 2024 году. У ученых уже есть план, что там искать. Как образцы грунта помогут астрономам понять природу Марса и Солнечной системы. Что вообще известно о Фобосе? И почему его изучение так важно?
Читайте «Хайтек» в
Как открыли Фобос?
В начале XVII века немецкий астроном Иоганн Кеплер предположил, что у Марса могут находиться две луны. Теория ученого основывалась на том, что Красная планета находится между Землей и Юпитером. На тот момент было известно, что у нашей планеты есть один спутник, а у Юпитера — четыре. Для наблюдения были доступны лишь Европа, Ганимед, Каллисто и Ио.
На 2019 год уже известны 79 спутников Юпитера. Кроме того, у газового гиганта есть своя система колец.
Итак, несмотря на теорию о том, что у Марса должны быть свои луны, как и у его соседей, никаких свидетельств их существования найти не удавалось. И все же американский астроном Асаф Холл провел методическое исследование в Военно-морской обсерватории США в Вашингтоне, округ Колумбия. Он искал спутники ближе к планете, чем предыдущие исследователи. Однако его поиски были безуспешными.
Фобос спутник Марса
Кстати, несколько исследований Фобоса и его спутника выявили не только их причудливые несферические формы.
После наблюдения за этой парой лун ученые пришли к выводу, что они созданы из материала, аналогичного углеродистым хондритам I или II типа. Именно из него состоят астероиды и карликовые планеты. В итоге некоторые ученые пришли к выводу, что Фобос и Деймос появились из пояса астероидов, когда гравитация Юпитера миллиарды лет назад подтолкнула их на орбиту Марса.
Однако астрономы не уверены, именно оттуда появились луны Марса. У обеих почти круговая орбита, что очень необычно для захваченных гравитацией планеты объектов. Кроме того, эти луны не такие плотные, как объекты в поясе астероидов.
Возможно, Фобос и Деймос сформировались из пыли и камней с орбиты Марса, соединенных вместе под действием силы тяжести.
Орбита Фобоса уменьшается на 1,8 см в год. В течение 50–100 миллионов лет луна либо столкнется со своей родительской планетой, либо будет разорвана на щебень и рассеяна кольцом вокруг Марса. Мрачное будущее Фобоса закрепило за ним прозвище «обреченная луна Марса».
Как Фобос изучался ранее?
По мере новых и новых исследований ученые смогли узнать больше о спутниках, вращающихся вокруг Марса. Орбитальные аппараты «Викинг» пролетели мимо них в конце 1970-х годов. Советская миссия «Фобос-2», программа NASA Mars Global Surveyor и европейский Mars Express — все это дало больше подсказок о двух любопытных лунах. Миссии Spirit, Opportunity и Curiosity обеспечивали изображения спутников с поверхности Марса.
В 2011 году Россия попыталась отправить миссию на марсианский спутник под названием «Фобос-Грунт», который должен был вернуться на Землю в 2014 году с небольшим образцом луны. Однако космический корабль остался на околоземной орбите из-за технических неполадок. В итоге спутник упал на Землю в начале 2012 года в Тихий океан.
Зачем нужна новая миссия?
Квентин Ненон (Quentin Nénon) из Лаборатории космических наук Калифорнийского университета в Беркли и его коллеги полагают, что в верхних слоях реголита, покрывающего марсианский спутник Фобос, могли накапливаться ионы кислорода, аргона, углерода и азота, которые в течение миллиардов лет покидали атмосферу Марса.
Чтобы прийти к такому выводу, команда Ненона проанализировала данные космического корабля НАСА MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN, «Атмосфера Марса и летучая эволюция»). MAVEN собирает данные с орбиты Марса более шести лет, чтобы помочь ученым выяснить, как планета потеряла свою атмосферу, и предоставить другие важные научные данные об эволюции климата планеты. Поскольку космический корабль пересекал орбиту Фобоса примерно пять раз за один земной день, когда он кружил вокруг Марса во время своей основной миссии, ученые решили использовать измерения MAVEN, чтобы узнать что-то о Фобосе. Тем более, что это цель новой предстоящей миссии, которую планируют в Японии.
Чтобы оценить их возможное количество, исследователи проанализировали данные, собранные анализатором сверхгорячего и горячего ионного состава (STATIC), на борту орбитального аппарата MAVEN. Они обнаружили, что самый верхний слой поверхности ближней к Марсу стороны Фобоса подвергается воздействию марсианских ионов в 20–100 раз больше, чем его противоположная сторона.
Японское аэрокосмическое агентство (JAXA) готовит миссию Martian Moons eXploration (исследование марсианских спутников, MMX). Само собой, миссия будет сфокусирована на марсианских лунах. Космический аппарат будет выполнять дистанционное зондирование крупным планом и наблюдения на месте обеих лун, а также собирать образцы с одной из них, чтобы доставить их на Землю. Планируется, что миссия будет наблюдать две луны Марса, Фобос и Деймос, и вернется на Землю с образцом, взятым с одной из этих лун.
Миссия MMX нацелена на запуск зонда в начале 2020-х годов, и сейчас проводятся исследования и разработки. Ориентировочная дата запуска — 2024 год. Зонд выйдет на квази-спутниковую орбиту (QSO) марсианских лун, а затем будет наблюдать за ними и собирать образцы. Сейчас изучается возможный сценарий возвращения зонда на Землю с его образцами после того, как зонд завершит свои наблюдения и сбор.
Есть надежда, что эти исследования и разработки приведут к усовершенствованию технологий, необходимых для будущих планетных и лунных зондов, к оптимальным коммуникационным технологиям с использованием новых наземных станций зондов, передовой технологии отбора проб с поверхности астрономических объектов и к технологиям для путешествий между Марсом и Землей.
Миссия также поможет выяснить процесс эволюции Марса и получить ключ к пониманию тайн образования планет в этой области Солнечной системы.
Кроме того, НАСА рассматривает возможность осуществления миссии Phobos Surveyor, в рамках которой на поверхность Луны будут отправлены небольшие зонды. Миссия финансируется в рамках программы NASA Innovative Advanced Concepts — института передовых концепций НАСА. Она создана для разработки далеко идущих, долгосрочных передовых и совершенно новых аэрокосмических концепций.
Читать далее
Источник: hightech.fm
Фобос – искусственный спутник или новые загадки Марса
В 1877 году американский астроном Асаф Холл открыл два спутника Марса – Фобос и Деймос. Фобос – единственный спутник в Солнечной системе, у которого период обращения вокруг планеты меньше, чем период её обращения вокруг Солнца. Обе луны находятся строго на экваториальной плоскости Марса.
Фобос и Деймос невелики. Диаметр Фобоса 20 км, диаметр его «брата-близнеца» намного меньше. Это самые маленькие спутники во вселенной. Долгое время они считались астероидами, захваченными Марсом примерно 500 миллионов лет назад. В 1959 году советский астрофизик Иосиф Шкловский из-за особенностей движения Фобоса предположил, что он полый внутри.
Фантасты моментально превратили спутник Марса в искусственный объект, созданный инопланетянами для наблюдения за Марсом. Об этой теории быстро забыли.
Только в начале XXI века астрономы получили данные от АМС «Марс-экспресс», позволившие утверждать, что Фобос всё-таки имеет внутри полости. В сумме с другими странностями Фобоса это позволило утверждать, что он имеет искусственное происхождение.
Фобос: странности спутника красной планеты
Первое, на что обращают внимание астрономы, – это орбита Фобоса. Она представляет собой почти идеальный круг. Вряд ли такое возможно, если Марс просто захватил астероид. К тому же орбита расположена точно в экваториальной плоскости, что делает официально-естественную версию происхождения Фобоса маловероятной.
«Марс-экспресс» передал данные, которые позволили выяснить, что внутри Фобос практически на треть пустой. Пустоты в нём имеют правильную форму и их слишком много, чтобы Фобос оставался целым. В семидесятые годы прошлого века американский аппарат «Викинг» заснял цепочки кратеров на Фобосе. Они представляют собой абсолютно ровные линии.
Дата обнаружения Фобоса тоже кажется странной. Как известно, его открыли 18 августа 1877 года. Спутники Юпитера, который находится значительно дальше от Земли, наблюдал ещё в 1610 году Галилео Галилей, а первый спутник Сатурна астрономы открыли ещё в 1655 году. Луны Урана впервые увидели в 1787 году, а Нептуна – в 1846 году.
То есть спутники Марса, находящегося к Земле ближе, чем газовые гиганты, открыли позже, чем луны внешних планет. Шкловский предположил, что Фобос и Деймос обнаружили спустя небольшое время после их появления.
В 1989 году была запущена советская программа «Фобос», которая должна была помочь астрономам лучше исследовать этот уникальный спутник. Аппарат «Фобос-1» даже не добрался до Фобоса, связь с ним была потеряна. Второй аппарат сообщил о прибытии к месту назначения и начал передавать снимки. 27 марта связь с ним была потеряна. По официальной версии он ничего не сообщил в этот день.
Аппарат «Фобос-Грунт» был запущен, но из-за непредвиденной ситуации упал в Тихий океан. Второй аппарат этой программы хотели запустить в 2024 году, но дата пуска перенесена на неопределённый срок.
Засекреченные данные
Считается, что «Фобос-2» не передал на Землю ни одного снимка 27 марта 1989 года. Но есть мнение, что он был уничтожен неизвестным объектом, фотографии которого хранятся в самых секретных архивах. На одной из фотографий наблюдалась тень. Её же было видно в инфракрасном диапазоне. На следующем снимке отчётливо просматривается сигарообразный объект около 20 км.
В этот момент «Фобос-2» должен был запустить на спутник модули для исследования поверхности.
В НАСА хранится фотография монолита на поверхности Фобоса. Американский астронавт Эдвин Олдрин утверждает, что этот монолит не естественного происхождения, и в этом могут убедиться все, кто посмотрит на снимок. Следует отметить, что НАСА никак не комментирует наличие этой фотографии в своих архивах.
Инопланетная станция или простой астероид?
Так чем же на самом деле является Фобос? Ответ далеко не очевиден. Идеальная орбита и её положение в экваториальной плоскости вызывает сомнения в захвате Марсом астероида и превращении его в спутник. Ровные цепочки кратеров в равной степени могут быть следствием необычного падения метеоритов и каркасом инопланетной станции.
Монолит может оказаться осколком упавшего на поверхность Фобоса метеорита. Существуют ли те самые снимки аппарата около Марса и монолита, до сих пор точно неизвестно. Пустоты – ещё один спорный момент. Их существование доказано, но их форма и количество пока под вопросом.
Сейчас Фобос приближается к Марсу со скоростью несколько метров в год. Со временем он настолько приблизится к планете, что разорвётся на части. если к тому моменту о его происхождении ничего не прояснится, оно навсегда останется тайной.
Источник: 7factov.ru
Автоматические межпланетные станции «Фобос-1» и «Фобос-2»
После неутешительных результатов 1973 года и 15 лет отсутствия на марсианской сцене, Советский Союз возвращается к исследованию красной планеты в 1988 году с двумя автоматическими межпланетными станциями нового поколения. Главной целью этих двух машин была не сама планета Марс, а один из ее спутников, который дал название обоим зондам – «Фобос».
Миссии к луне Марса
Интерес научного сообщества к малым телам (астероидам и кометам) Солнечной системы действительно значительно возрос, и марсианский спутник Фобос был основной целью. Малые тела, которые являются одними из самых примитивных материалов Солнечной системы, являются необходимыми элементами для понимания ее происхождения и эволюции.
Считается, что Фобос – не более чем странствующий астероид, захваченный гравитационным полем Марса. Больший спутник Марса, также имеет значительное преимущество с точки зрения доступности. Энергия, которая должна подаваться на космический корабль, предназначенный для марсианского спутника, намного ниже, чем требуется для достижения Луны или Марса. Более того, спутник принадлежит марсианской системе, и красная планета была выбрана в качестве направляющей нити для советской программы исследования планет после 1990 года. Таким образом, миссия на луну красной планеты была предшественником следующих советских попыток.
На разработку миссии к ушло восемь лет, и за это время было сделано много изменений. Поначалу Советский Союз рассматривал возможность посадки на поверхность спутника. Сложный маневр, но с большим научным потенциалом, исследование поверхности на месте может дать больше результатов, чем любой удаленный анализ. Но сама посадка создавала серьезные технические проблемы.
Миссия претерпела изменения, а сценарий, включающий модули орбитального и спускаемого механизма, был сохранен:
- Сначала автоматический зонд – «Фобос» должен был быть размещен вокруг Марса на экваториальной эллиптической орбите.
- Затем маневры ракетного топлива изменили бы форму орбиты, чтобы сделать ее круглой и приблизить ее к спутнику. Более точные настройки позволили космической станции, находится от марсианской луны на расстояниях 50 – 100 метров.
- Во время одного из своих близких полетов, станция должна была сбросить два небольших модуля на поверхность спутника для проведения экспериментов на месте.
- Межпланетная станция «Фобос» также должна была, воспользоваться эстакадой на малых высотах для изучения испарения части поверхности луны Марса, благодаря лазерному и ионному лучу. Пролетая сквозь облако высвободившегося вещества, появившиеся от удара лазером по поверхности, можно было бы собрать данные спектрометрами орбитального аппарата.
Цели двух станций были на самом деле множественными. Помимо изучения поверхности марсианского спутника, орбитальный аппарат должен был выполнять второстепенные задачи:
- Изучение межпланетной среды.
- Наблюдение за солнцем.
- Определение характеристик плазменной среды в окрестностях планеты.
- Исследование поверхности.
- Исследование марсианской атмосферы.
Большинство научных приборов присутствовало на обоих зондах, но некоторые были отправлены только в одном экземпляре, на «Фобос-1» или «Фобос-2». Научная нагрузка на зонды была в значительной степени международной, и в ней приняли участие многие страны. В миссии принимали участие 14 стран.
Автоматические межпланетные зонды «Фобос-1,2»
Межпланетные станции в основном состояли из герметичной тороидальной секции под давлением (охватывающей электронные системы), окруженной цилиндрическим модулем, который поддерживал научные приборы. Под этот набор было закреплено четыре сферических резервуара, заполненных гидразином.
После того, как основной двигатель должен был быть сброшен, гидразин питал двигатели системы управления ориентацией и использовался для регулировки орбиты. Оба зонда были стабилизированы по всем трем осям. Солнечные и звездные датчики позволили расположить автоматический космический корабль в космосе. Система управления ориентацией имела в своем распоряжении 28 двигателей маневра (24 развивают тягу в 50 ньютонов и 4 тяги в 10 ньютонов). Они были установлены на сферических баках, а дополнительные двигатели были установлены на корпусе космического корабля и солнечных панелях.
Миссия «Фобос» включал в себя два спускаемых аппарата:
- Первый, DAS, имел продолжительный срок службы (1 год) но было статичным. После того как этап посадки закончится, он не мог изменить место.
- Второй, названный Hopper, был намного подвижнее. Его продолжительность жизни составляла всего несколько дней, но он мог вести себя как настоящий космический исследователь. Прыгая по окрестностям марсианской луны, он мог двигаться как ему угодно. Амплитуда каждого прыжка была максимум 20 метров, и наш прыгающий робот мог выполнить дюжину прыжков.
Автоматические станции «Фобос» несли несколько приборов:
- Солнечные рентгеновские и ультрафиолетовые телескопы.
- Нейтронный спектрометр и радиолокационный эксперимент Гранта, предназначенные для изучения рельефа планеты.
- Спускаемый аппарат имел рентгеновский альфа-спектрометр для получения информации о химическом элементном составе грунта.
- Сейсмометр для определения внутренней структуры.
- Датчики температуры.
- Акселерометр для проверки физического состояния и механические свойства поверхности.
Автоматические межпланетные станции «Фобос» по-прежнему являются одними из самых тяжелых, когда-либо запущенных. Каждый зонд весил 6200 кг, в том числе 3600 кг вес силовой установки и 500 кг научной нагрузки. Это новое поколение зондов показало значительные улучшения по сравнению с предыдущими советскими зондами. Но неосведомленность диспетчеров с изменениями, внесенными в зонды, привели к фатальным ошибкам.
Фобос 1
«Фобос-1» вылетел с космодрома Байконур 7 июля 1988 года. Полет на Марс был без особых проблем до 2 сентября 1988 года, когда связь была внезапно прервана. Несмотря на отчаянные попытки восстановить контакт с зондом, «Фобос-1» упорно молчал.
Более позднее исследование покажет, что человеческая ошибка является причиной потери зонда. 29 и 30 августа «Фобос-1» получил инструкцию для одного из своих научных инструментов. К сожалению, управление было неверно истолковано бортовым компьютером, который отключил двигатели маневрирования от системы управления ориентацией. Не в состоянии удерживать свое положение в пространстве, станция начала медленно вращаться сама по себе, и солнечные панели потеряли свою ориентацию к солнцу. Не в состоянии воспользоваться солнечной энергией, зонд исчерпал предельные запасы энергии, содержащиеся в его батареях, прежде чем замолчать навсегда.
Сегодня, когда происходит необычное событие (получение набора ошибочных команд), космические зонды переводят себя в режим резервного копирования. Машина немедленно останавливает всю свою деятельность, направляет свои солнечные панели в направлении Солнца, чтобы иметь возможность продолжать подпитывать его энергией бортовые системы, а затем терпеливо ждать инструкций от Земли. Инженеры анализируют ситуацию, исправляют возможную ошибку и выводят зонд из режима ожидания. К сожалению, «Фобос-1» не был разработан, чтобы вести себя, таким образом в случае критических сбоев.
Фобос 2
«Фобос-2» вылетел 12 июля 1988 года, через 5 дней после своего близнеца, и работал должным образом во время его круиза на Марс. Он достиг красной планеты 29 января 1989 года и успешно вышел на эллиптическую орбиту.
С этой первой орбиты «Фобос-2» начинает наблюдать планету Марс и изучать ее плазменную среду. В середине февраля орбита меняется дважды, и зонд располагается на практически круговой орбите, расположенной немного за пределами орбиты марсианского спутника. Исследование Марса продолжается, пока станция получает первые изображения луны. Три дополнительных исправления выводят советскую машину на синхронную орбиту с Фобосом на расстоянии от 200 до 600 км. Но 27 марта, когда космический корабль готовится завершить этап своей миссии, то есть пролет над спутником в пределах 50 метров и выпуском двух посадочных модуля, контакт с зондом был потерян.
Чтобы определить орбиту луны красной планеты, станция использовала свою камеру. При съемке, солнечные панели больше не были ориентированы на солнце, а «Фобос-2» работал на батарейках. Через регулярные промежутки времени станция должна была вращаться, чтобы солнечные батареи оказались перед солнцем и перезаряжались. Считается, что во время последнего навигационного маневра на станцию попал всплеск частиц, испущенных солнечной вспышкой, что вызвало неисправность бортового компьютера и обрыв связи с кораблем. Как и в случае с «Фобос-1», аппарат быстро разрядил свои батареи и окончательно отключился.
Но есть и другая версия, по которой межпланетная станция была намеренно уничтожена.
Научные результаты
Несмотря на потерю, «Фобос-2» в кульминации миссии, было получено много значительных результатов за 52 дня, проведенных на марсианской орбите, и эту миссию нельзя назвать неудачной.
В конце маневров по коррекции орбиты, которые имели место 21 марта, «Фобос-2» был настолько близко к марсианскому спутнику, что стали ощущаться гравитационные возмущения. Орбита станции была слегка изменена, что позволило точно определить массу марсианской луны. Имея массу, было легко получить плотность, которая оказалась ниже ожидаемой. Плотность спутника действительно ниже, чем у астероидов класса углеродистых хондритов, его внутренняя часть должна быть более или менее пористой или богатой льдом. Напомним, что Фобос и Деймос, вероятно, являются астероидами, захваченными планетой Марс, и что их состав должен быть близок к составу тел пояса астероидов, из которого они происходят.
Спектральный анализ поверхности луны марса был получен как KRFM с пространственным разрешением 1 км, так и ISM. Ни один из двух спектров не соответствовал спектру углеродистых хондритов. Существенные неоднородности были обнаружены обоими инструментами, и состав поверхности Фобоса будет менее однородным, чем ожидалось. KRFM также измерил температуру поверхности Фобоса и тепловую инерцию поверхности.
Система обработки изображений «Фобос-2» сделала 37 фотографий хорошего качества на расстоянии от 200 до 1000 километров. Эти изображения были добавлены к тем, которые были получены с помощью станций Mariner 9 и Viking . Разрешение лучших снимков достигает 40–80 метров на пиксель. Они особенно охватывают область к востоку от кратера Стикни.
Сканирующий радиометр TERMOSKAN получил изображения поверхности в инфракрасном поле, которые впоследствии были связаны с изображениями, снятыми в видимом диапазоне. Большинство экваториальных областей планеты были нанесены на карту с пространственным разрешением 2 км. Инфракрасные изображения обычно демонстрируют те же характеристики поверхности, что и обычные фотографии, но с лучшей контрастностью, что свидетельствует о важности атмосферного тумана для наблюдений на поверхности. Эта завеса, которая почти постоянно покрывает марсианский ландшафт, поглощает часть видимого света, оставаясь прозрачной для инфракрасного излучения.
Инфракрасный спектрометр ISM собрал мультиспектральные изображения планеты Марс. Этот чрезвычайно мощный спектрометр был впервые использован в глобальной исследовательской миссии. Для каждого пикселя на земле он мог записать 128 спектральных пикселей!
Пространственное разрешение варьировалось от 5 км, когда «Фобос-2» двигался по своей эллиптической орбите на расстоянии 30 км по круговой орбите. Этот спектрометр провел довольно полное минералогическое картирование экваториальных областей и наблюдал практически все геологические образования красной планеты (такие как Валлес Маринер или вулканы купола Тарсис), кроме полюсов.
Единственное атмосферное исследование было проведено спектрометром AUGUSTE, который работал в двух спектральных областях: ультрафиолетовой и инфракрасной. Этот спектрометр наблюдал исчезновение и постепенное повторное появление Солнца в марсианской атмосфере во время затуманивания, что позволило ему, среди прочего, изучить свойства озонового слоя в ультрафиолетовом спектре и изменения высоты в инфракрасном диапазоне.
Наконец, «Фобос-2» завершил одно из самых полных исследований на сегодняшний день о взаимодействии между солнечным ветром и марсианским магнитным полем. Он получил новую информацию о ключевых элементах, таких как магнитопауза, ударная волна, магнитосферный хвост. Был открыт новый процесс потери атмосферы, т.е. утечки элементов в космосе.
Русские никогда не отказывались от изучения красного соседа, не говоря уже об изучении спутника Фобос. В конце 1999 года они представили новую автоматическую межпланетную станцию «Фобос Грунт». Он должен был прибыть через 28 месяцев и приземлится на луне четвертой планеты, прежде чем начнет копать поверхность, и доставит несколько сотен грамм образцов на Землю в апреле 2008 года.
К сожалению, миссия была провалена аппарат не смог преодолеть околоземную орбиту. Но эти неудачи не останавливают Российских ученых. Мы строим новые планы покорения красного соседа!
Пригодилась информация? Плюсани в социалки!
- Вернер фон Браун — экспедиция на Марс, причины провалов
- Передвигаться по Марсу – Воздушное путешествие на шаре
- Миссия ЭкзоМарс 2020 — марсоход Франклин (Franklin)
Источник: marsplaneta.ru