• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
23 января
Илья Ведмеденко
17
88 331

Миссия Psyche – долгое путешествие, способное изменить жизнь на Земле

3.8

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

(16) Психея / ©elementy
(16) Психея в представлении художника / ©elementy

Ядро как начало всего

Первая половина 2021 года ознаменовалась целой серией важнейших событий, связанных с исследованием космоса. Восемнадцатого февраля на Красную планету высадился марсоход Perseverance – самый крупный из всех планетоходов в истории человечества. В очередной раз заставил о себе говорить Китай, который доставил к Марсу исследовательский аппарат «Тяньвэнь-1»: на орбиту он вышел 10 февраля. Вместе с постоянными упоминаниями о Марсе со стороны Илона Маска и различных популяризаторов науки может показаться, что в рамках изучения нашей планетной системы это цель номер один. Такой подход не лишен оснований, если учесть расстояние до Марса и его относительное «сходство» с Землей. Но не нужно забывать, что есть не менее интересные объекты для исследований, помимо Красной планеты и спутника нашей планеты.

В феврале NASA вновь напомнило всем об этом, направив взоры землян к далекому и таинственному астероиду (16) Психея. После тщательного анализа прогресса проекта в создании научных инструментов и инженерных систем Psyche получила разрешение перейти к тому, что космическое ведомство США назвало фазой D ее жизненного цикла. По факту речь идет о заключительной стадии операции перед запланированным запуском в августе 2022 года. Забегая немного вперед, стоит сказать, что это будет далеко не рядовое событие даже по меркам NASA: на кону стоит примерно 10 квинтиллионов долларов, или 10 000 000 000 000 000 000. Чтобы было понятнее: это приблизительно в 10 тысяч раз больше объема мировой экономики в 2019-м.

Изображение астероида (16) Психея, полученное с помощью Очень большого телескопа / ©wikipedia

Но можно выдохнуть: это не цена миссии, а расчетная стоимость «золотого» астероида, состав которого по меньшей мере сильно впечатляет. «Мы видели метеориты, которые в основном состоят из металла, но Психея уникальна тем, что полностью состоит из железа и никеля», — рассказал Трейси Беккер, планетолог из Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио.

По оценкам специалистов, запасы благородных металлов в породах Психеи могут составлять около 110 миллиардов тонн. Но дело не только (вернее, не столько) в номинальной цене объекта, тем более что физических возможностей добывать там полезные ископаемые у землян пока попросту нет. Психея представляет собой прежде всего научно-исследовательскую ценность. Это один из тех объектов, которые, что называется, могут ответить «сразу и на все». Ну или, во всяком случае, на вопросы о происхождении планет и формировании на них жизни.

Где же находится Психея и почему именно она может в такой степени поведать о процессах, которые происходили и происходят в нашей системе? Астероид расположен в области, которую знают как «пояс астероидов». Находится она между орбитами Марса и Юпитера. В сумме масса главного пояса составляет примерно четыре процента от массы Луны, причем больше половины из этого приходится на такие относительно крупные объекты, как Веста, Церера, Паллада и Гигея. Церера — так называемая карликовая планета. Остальные вышеупомянутые тела — астероиды.

Орбита астероида Психея и его положение в Солнечной системе / ©wikipedia

Понятие пояс астероидов ввели в обиход начале 1850-х, а конкретно Психею открыл в 1852 году итальянский астроном Аннибале де Гаспарис. Свое название объект получил в честь олицетворения души в мифологии древних греков. На фоне тысяч других объектов Пояса астероидов он выделяется хотя бы классом: Психея относится к так называемому спектральному классу M, изученному относительно плохо. Такие объекты обладают умеренно большим альбедо (термин из фотометрии, показывающий, какую часть световых лучей поверхность отражает).

Собственно, герой нашей статьи — самый большой астероид этого класса из всех известных. Он входит в десятку самых массивных астероидов Главного пояса: на него приходится примерно один процент массы всех его тел, массу объекта оценивают в 2,72E19 килограмма.

Изначально инфракрасная орбитальная обсерватория IRAS (InfraRed Astronomical Satellite) определила максимальный размер Психеи в 253 километра, а более детальные наблюдения, проведенные в начале 2000-х, идентифицировали его как эллипсоид с размерами в 214×181×145 километров. Еще позже ученые оценили размеры объекта в 277×238×168 километров. Средняя температура поверхности астероида составляет 160 кельвинов (минус 113 °C). Расстояние до Солнца – 2,834 астрономической единицы.

Как возникла Психея и почему она выделяется на фоне других объектов пояса? Ответы на все эти вопросы мы получим нескоро: пока у людей есть лишь размытое изображение, сделанное в 2018 году комплексом Very Large Telescope, или VLT. А еще есть данные, которые позволяют говорить, что на поверхности астероида заметны признаки наличия воды или гидроксила. Скорее всего, Психея — не что иное, как металлическое ядро протопланеты или его фрагмент. Она могла разрушиться в самом начале формирования нашей системы, столкнувшись с более крупным объектом. Вероятно, после столкновения силикатные породы оболочек, которые окружали металлическое ядро, откололись и разлетелись.

На поверхности Психеи есть кратеры, и не исключено, что они вулканического происхождения

Компьютерное моделирование позволило выявить на поверхности Психеи кратеры, однако их природа ученым неясна. Одна из версий предполагает, что они возникли вследствие импактного воздействия, то есть столкновения с другими космическими телами. Существует еще одна гипотеза: согласно ей, кратеры Психеи имеют вулканическое происхождение.

Изображения (16) Психеи, полученные с помощью Очень большого телескопа / ©NASA

Нельзя сказать, что за минувшие годы наших знаний о Психее не прибавилось. Не так давно Венди К. Колдуэлл из Лос-Аламосской национальной лаборатории и другие ученые провели двухмерную и трехмерную симуляцию появления самого большого ударного кратера астероида диаметром 67 ± 15 километров. Моделирование позволило подтвердить ранее полученные оценки химического состава небесного тела. В рамках одной из симуляций объект состоял из монеля, а коэффициент его пористости составлял 30-50 процентов. При этом ученые признают, что Психея, вероятно, неоднородное пористое тело с более сложной структурой, чем можно подумать.

Вообще, интерес научного мира выходит далеко за рамки определения структуры астероида. Можно сказать, что, добравшись до Психеи, ученые смогут увидеть «прообраз» ядра Земли, который, вероятно, тоже состоит из никеля и железа. А в перспективе исследователям удастся ответить и на более общие вопросы о формировании планет нашей (и не только) системы.

Работа над космическим аппаратом Psyche / ©nasaspaceflight

Если максимально упростить, то в рамках миссии ученых более всего интересуют следующие вопросы:

  • Формирование железного ядра планет на примере Психеи;
  • Строение относительно малоизученных астероидов класса M;
  • Возраст областей поверхности астероида;
  • Условия его образования;
  • Характеристика топографии Психеи.

Попутно специалисты хотят разобраться и в ряде других вопросов. Например, если (16) Психея была лишена своей мантии, когда и как это произошло? И если астероид когда-то был расплавлен, то затвердел ли он изнутри или снаружи? Другие вопросы касаются, в частности, охлаждения магнитного поля небесного тела и основных элементов, существующих в металлическом железе сердечника.

Дорога к цели

Амбициозные цели ставят перед инженерами NASA трудные вызовы. Путешествие будет долгим: на орбиту космический аппарат должен выйти 31 января 2026 года. То есть полет к цели займет без малого три с половиной года. Расчетные сроки изучения астероида — 21 месяц.

Космический аппарат Psyche / ©spacenews

Бюджет проекта составляет 450 миллионов долларов — безусловно, огромная сумма, но в то же время нужно понимать, что есть и более дорогие программы. За примером далеко ходить не надо: цена нового орбитального телескопа James Webb Space Telescope давно перевалила за десять миллиардов долларов. А стоимость всей программы МКС превышает 150 миллиардов (новая лунная орбитальная станция Gateway, вероятно, догонит и даже перегонит прародительницу).

Одна из самых удивительных космических миссий в истории – полет европейской автоматической станции Rosetta к комете 67P/Чурюмова – Герасименко. Первая мягкая посадка спускаемого аппарата на поверхность кометы состоялась 12 ноября 2014 года. Основной зонд завершил миссию через несколько лет, 30 сентября 2016-го, разбившись о поверхность 67P/Чурюмова – Герасименко.

Перейдем к плану полета. Для запуска Psyche используют сверхтяжелую Falcon Heavy от SpaceX. Это самая мощная ракета из всех, которые сейчас есть. Совершивший первый запуск 6 февраля 2018-го носитель подтвердил свою надежность, хотя за все годы выполнил только три запуска, все успешные. К 2022 году (когда должны запустить Psyche) у американцев будет даже более мощная ракета — комплекс Space Launch System. Однако на сегодня вопрос с выбором носителя уже решен и прямой необходимости менять его не наблюдается.

Falcon Heavy / ©SpaceX

Psyche запустят с площадки Launch Complex 39A, расположенной на территории Космического центра Кеннеди. Согласно плану полета, космический аппарат должен вращаться на уменьшающихся режимах. Во время первого станция выйдет на орбиту А высотой 700 километров: это позволит определить магнитное поле и провести предварительное картографирование. После этого Psyche спустится на орбиту B (290 километров), что позволит провести более детальные исследования этих же вопросов. Следующий этап — орбита с высотой 170 километров: в это время космический аппарат проведет анализ гравитации и магнитного поля астероида. Наконец, заключительный этап — орбита D высотой более 80 километров. Благодаря максимальному сближению с Психеей станция проанализирует химический состав поверхности астероида.

Вместе с Psyche в космос отправится и программа Janus – исследование двойных астероидов.

Вместе с Psyche ракета-носитель Falcon Heavy выведет на орбиту дополнительную полезную нагрузку. Речь идет о программе Janus, призванной исследовать двойные астероиды. В состав вторичной нагрузки ранее также входил EscaPADE для исследования атмосферы Марса, но в 2020-м году его запуск перенесли из-за неподходящей траектории полета.

Космический аппарат Psyche / ©nasaspaceflight

Что представляет собой станция? Построенный на платформе SSL 1300 аппарат будет довольно большим: его масса составит 2608 килограммов. Электричество должны генерировать двусторонние солнечные батареи в форме буквы X, имеющие пять панелей на каждой стороне. Аппарат получит двигатель SPT-140 на эффекте Холла (разновидность электростатического ракетного двигателя), работающий на ксеноне. Двигатель номинально рассчитан на рабочую мощность 4,5 киловатта. Концепцию разработали в российском ОКБ «Факел», но впоследствии американцы существенно ее дообработали. Первые испытания Соединенные Штаты провели еще в 2002 году, в рамках программы внедрения ракетных движителей в интересах Военно-воздушных сил.

Двигатель Холла / ©NASA

Станция Psyche будет иметь новую систему лазерной космической связи Deep Space Optical Communications (DSOC), предназначенную для улучшения характеристик связи от 10 до 100 раз по сравнению с нынешней радиочастотной технологией без увеличения массы, объема или мощности. Управлять проектом будет Лаборатория реактивного движения — научно-исследовательский центр NASA, расположенный рядом с городами Пасадена и Ла-Каньяда-Флинтридж.

Полезная нагрузка космического аппарата включает в себя несколько инструментов:

  • Многоспектральная камера;
  • Гамма- и нейтронный спектрометр;
  • Магнитометр;
  • Аппаратура X-band Gravity Science Investigation.

Многоспектральная камера позволит получать изображения с высоким разрешением: для различения металлических и силикатных компонентов используют разные фильтры. Благодаря гамма- и нейтронному спектрометру ученые смогут провести анализ, отобразив элементный состав (16) Психеи. Магнитометр поможет изучить магнитное поле объекта: обнаружение следов остаточной намагниченности можно назвать одной из главных целей миссии. В свою очередь, X-band Gravity Science Investigation обеспечит радиосвязь рентгеновского диапазона для измерения гравитационного поля Психеи и определения внутренней структуры.

Иллюзия богатства

Вернемся к тому, с чего начинали, а именно — к практической стороне (если, конечно, здесь уместно употребить такое слово). Научные открытия важны, однако сейчас все активнее говорят о «коммерциализации» космоса. Знаменитый американский популяризатор науки Нил Деграсс Тайсон заявил несколько лет назад, что первый в истории триллионер сделает свой капитал именно на космических ресурсах.

Как мы уже упоминали, Психея в этом случае — самый вероятный кандидат на то, чтобы изменить экономику планеты. «Добыча ресурсов на астероидах будет иметь революционный эффект в масштабах мировой экономики. Когда индустрия наберет вес, мы увидим, как тонны грузов из космоса будут прибывать на Землю, и мир начнет переход к постдефицитной модели относительно многих редких сейчас металлов», — отметил ранее Митч Хантер-Скаллион, создатель компании Asteroid Mining Corporation.

Космический аппарат Psyche / ©nasaspaceflight

Конечно, не все так радужно: о технических проблемах мы уже говорили вскользь. «Экономически оправданным использование внеземных ресурсов является только при их применении непосредственно в космосе. Расходы, связанные с добычей и доставкой сырого ресурса, будь то редкоземельные или драгоценные металлы, из космического пространства на Землю, делают такое предприятие экономически нерентабельным. Другой вопрос — создание товаров с высокой добавленной стоимостью непосредственно в космосе: от крупногабаритных конструкций до заводов, производящих товары, которые возможно создать только в условиях микрогравитации, — например, биопечати запасных человеческих органов. Использование внеземных ресурсов экономически выгодно только вне Земли, поэтому риски, связанные с ценами на редкоземельные элементы, представляются крайне надуманными», — приводит издание Esquire слова Ивана Косенкова, проектного менеджера фонда «Сколково» по космическому направлению.

Примечательна оценка известного российского популяризатора науки и специалиста в ракетно-космической сфере Виталия Егорова: «… Если у нас появятся масштабные потребности, то такие космические ресурсы покажут свою рентабельность. Зависеть это будет от стоимости запуска и цены оборудования. Не стоит забывать и про экологическую компоненту: сегодня те же дата-центры начинают оказывать серьезное влияние на климат, они могут быть вынесены в космос и работать за счет солнечной энергии».

Космический аппарат Psyche / ©nasaspaceflight

Возможная добыча ресурсов на астероидах повлечет за собой новые вопросы политического или, как сейчас модно говорить, геополитического плана. Можно максимально упростить вопрос: как ведущие страны будут «делить» космос и его ресурсы? Вне зависимости от технологических возможностей их добычи, этот вопрос будет решаться на Земле и напрямую зависеть от расстановки на мировой арене. Пока коллективный Запад и набирающий силу Китай выглядят основными из возможных первопроходцев. Вероятно, через несколько десятилетий ситуация несильно изменится, хотя нельзя исключать появления на арене новых игроков.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 16:14
Александр Березин

Флот продемонстрировал возможность наносить неперехватываемые ракетные удары на расстоянии, делающим его опасным для авианосных групп противника.

Позавчера, 16:09
ТГМУ

Кукольный мультфильм «Чертенок №13» в этом году отмечает свое сорокалетие. За приключениями маленького чертенка когда-то с интересом наблюдали и дети, и взрослые, он выходил в сборниках лучших советских мультфильмов. Не забыли о нем и сегодня. В Тюменском государственном медицинском университете фильм получил вторую жизнь и теперь служит обучающим материалом для иностранных студентов.

Позавчера, 15:38
Михаил Орлов

Яички большинства млекопитающих находятся снаружи, поскольку высокая температура в брюшной полости нарушает сперматогенез — процесс образования сперматозоидов. Более того, воздействие высокой температуры может вызвать временную стерилизацию. Механизмы этого феномена не вполне понятны, однако новое исследование указало на важную роль в нем двухцепочечных разрывов ДНК.

Вчера, 16:14
Александр Березин

Флот продемонстрировал возможность наносить неперехватываемые ракетные удары на расстоянии, делающим его опасным для авианосных групп противника.

Позавчера, 16:09
ТГМУ

Кукольный мультфильм «Чертенок №13» в этом году отмечает свое сорокалетие. За приключениями маленького чертенка когда-то с интересом наблюдали и дети, и взрослые, он выходил в сборниках лучших советских мультфильмов. Не забыли о нем и сегодня. В Тюменском государственном медицинском университете фильм получил вторую жизнь и теперь служит обучающим материалом для иностранных студентов.

Позавчера, 15:38
Михаил Орлов

Яички большинства млекопитающих находятся снаружи, поскольку высокая температура в брюшной полости нарушает сперматогенез — процесс образования сперматозоидов. Более того, воздействие высокой температуры может вызвать временную стерилизацию. Механизмы этого феномена не вполне понятны, однако новое исследование указало на важную роль в нем двухцепочечных разрывов ДНК.

25 мая
Александр Березин

Скорее всего, это первое полноценное использование принципиально нового истребителя по его прямому назначению.

Вчера, 16:14
Александр Березин

Флот продемонстрировал возможность наносить неперехватываемые ракетные удары на расстоянии, делающим его опасным для авианосных групп противника.

6 мая
Кирилл Отавин

Приходилось ли вам готовиться к тяжелым экзаменам в школе? А в институте? Или корпеть над срочным рабочим отчетом, который нужно сдать уже «‎вчера»? Конечно же, приходилось. В такие моменты хочется немного «завести» мозги, заставить их работать на всю катушку. И сосед или знакомый говорят вам: «‎А про ноотропы приходилось слышать? А вот фенотропил принимали? Это может помочь». Naked Science решил разобраться, что это такое, как оно помогает и помогает ли вообще.

[miniorange_social_login]

Комментарии

17 Комментариев

-
0
+
Умоляю, вы только казахов не пускайте на Психею. А то они и там все полезные ископаемые украдут и продадут как сделали это в Казахстане.
25.01.2022
-
0
+
Ума не приложу что было бы выгодным привозить на Землю из космоса, кроме конечно знаний.По идее это должно быть некое вещество или минерал его содержащий имеющие очень высокую стоимость за очень маленький вес. Но чтобы это могло быть для меня загадка?
    26.01.2022
    -
    1
    +
    Тут нужно посмотреть совсем с другой стороны. Конкистадоры ездили в Америку за золотом. Вот уже 400 лет как это стало абсолютно бессмысленным занятием. Америка стала местом для проживания 600 миллионов людей с экономикой только США больше чем весь «старый мир», посылавший португальские и испанские примитивные корабли. Количество людей и размер экономики в новом «новом свете» рано или поздно превысит всю землю. Вопрос о том, что можно привести из космоса на землю будет смотреться совсем иначе.
    +
      ещё комментарии
      27.01.2022
      -
      0
      +
      Так кроме Земли где ещё можно жить в Солнечной системе? Только она для жизни и пригодна, здесь жизнь и зародилась, и развилась до появления человека, таким образом наша планета это наша же колыбель и дом в котором мы живём. Так что в иных местах в космосе и на иных планетах можно жить только в искусственных условиях которые можно создать за огромные деньги, но для этого надо веский резон который мог бы окупить такие затраты и заставил бы людей проживать там в неестественных и опасных условиях, подвергая себя риску. Вот такого резона я что-то и не вижу, если вы его видите - приведите...
        28.01.2022
        -
        2
        +
        Люди появились в африканской тёплой саванне. С тех пор они покинули те тёплые места и поселились в недружелюбных широтах и даже за полярным кругом. Для африканского предка очутиться в феврале где-нибудь в Анадыре это была бы быстрая смерть. Тем не менее человек придумал одежду, овладел огнём и научился строить жилище в неблагоприятных для жизни условиях. Марс мало чем отличается - поменьше воздуха, похолоднее, но человек это зверь, который научился адаптироваться. Также как мало кто переезжает из Анадыря в саванну в 21 веке, так и людям будет естественно жить на Марсе и не возвращаться обратно в саванну на земле. Когда это произойдёт никто не знает, но раньше или позже, 100%
24.01.2022
-
3
+
Спасибо за статью. Изучение и понимание мира является самодостаточной целью. Когда-то люди думали, что Земля центр вселенной. Со временем открыли, что нет и потом вообще открыли галактики. Это улучшило понимание мира и поместило наше существование в более широкий контекст. Есть люди, которые скажут, что никакой практической пользы от открытия галактик нет. Эти особи находятся на низких уровнях пирамиды потребностей Маслоу. Для них польза это, можно ли это съесть или можно ли этим угрожать другим. Выше они залезть не в состоянии. Польза в познании мира ради знаний или самовыражение для таких людей это пустой звук. Если Психея действительно окажется ядром протопланеты, то это откроет путь к гораздо лучшему пониманию образованию земли и других планет. Это стоит тех сотен миллионов долларов, потраченных НАСА.
24.01.2022
-
3
+
Спасибо, не интересно. Спош теория и домыслы, компьютер вам в помощь. Одно бессовестное враньё
-
0
+
Спасибо, интересно.
24.01.2022
-
1
+
На Земле никак, но заранее застолбить ресурсы для Астропоселений можно. Ещё наверное вымпел несёт с американским флагом, при столкновении можно сказать что Психея наша. Думаю таких металлических астероидов мало, поэтому постараются застолбить Психею.
24.01.2022
-
0
+
Выпустите акции гигантских растений, ой - акции психникеля! Ну а дальше - по Носову... Эти мечтатели пусть железо-марганцевые конкреции со абиссальной равнины океана начнут добывать.
-
0
+
как ведущие страны будут «делить» космос и его ресурсы? Очень важный вопрос, на который нет пока ответа. Похоже, государства понимают, что делить там особо нечего. Что делать потом с приобретенной Психеей? Везти на Землю железо? Выйдет дорого. На месте делат какие-то конструкции? Зачем, для чего, кто там будет жить или основывать станцию? Вот и получается, что Психея, что Марс - чемоданы без ручки. Выбросить жалко, нести тяжело.
    25.01.2022
    -
    0
    +
    видимо кто сможет наладить доставку полезного ресурса тот и собственник, вот только что это может быть за ресурс совершенно не ясно...
23.01.2022
-
0
+
Хотелось бы спросить, ну и как же оно изменит жизнь на земле? Хотелось бы, но ответ не воспоследует) потому что никак.
    -
    4
    +
    Когда Галилей разглядел 4 спутника Юпитера никто не мог предположить, чем это открытие обернется, но нынче события происходят быстрее, так что если вы младше 40 лет, то сможете улыбнуться над своей репликой...
    +
      ещё комментарии
      24.01.2022
      -
      1
      +
      И чем эти псевдооткрытия помогли нам? Как жили в лицемерии, лжи, чинопочитания, раболепия так и живем...
        24.01.2022
        -
        2
        +
        Ну вот вам например вдули эту чушь через какой-нибудь твиттер, а раньше для этого приходилось печатать листовки или живых людей на площадь гонять. Прогресс однако.

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: