Спуск DAVINCHI+ в атмосфере Венеры по представлению художника. Источник: NASA
Быстрее, лучше, дешевле! Этот лозунг придумал в 1992 году руководитель NASA Дэниел Голдин, когда запустил программу Discovery. Её суть — быстрая подготовка и проведение проектов по исследованию космоса, которые сфокусированы на единственной научной задаче. Их бюджет ограничен несколькими сотнями миллионов долларов.
Раз в несколько лет NASA собирает предложения по любым научным темам, проводит их рецензирование и выбирает самые интересные проекты для реализации. За почти три десятилетия существования программы Discovery американское космическое агентство запустило по ней 12 космических аппаратов. В их число входят такие знаковые проекты, как Mars Pathfinder с первым успешным марсоходом Sojourner, первый искусственный спутник Меркурия MESSENGER, автоматическая межпланетная станция Dawn, которая исследовала с низкой орбиты Цереру и Весту — два крупнейших тела Главного пояса астероидов, космический телескоп Kepler, который открыл несколько тысяч экзопланет, ныне действующая на Марсе станция InSight и многие другие. Ещё два аппарата, Lucy и Psyche, целью которых станут астероиды, готовятся к запускам в ближайшие годы.
В 2019 году начался очередной конкурс в рамках программы Discovery. 13 февраля 2020 года NASA отобрало четырёх финалистов, из которых в следующем году выберет только два, которые и будут реализованы. В финал попали следующие проекты:
DAVINCI+ (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble Gases, Chemistry, and Imaging). Этот проект уже выдвигался на предыдущий конкурс, но проиграл концептам Psyche и Lucy. Он предусматривает исследование химического состава атмосферы Венеры во время часового спуска зонда под парашютом. Для этих целей инженеры планируют его оснастить масс-спектрометром, лазерным спектрометром, набором атмосферных датчиков и фотокамерой, похожей на те, которые установлены на марсоходе Curiosity. Его могут запустить в течение нескольких лет, и благодаря близости Венеры аппарат очень быстро достигнет своей цели.
IVO (Io Volcano Observer). Этот проект предусматривает запуск в 2026-2028 годах космического аппарата, которой за пять лет достигнет Юпитера, выйдет на орбиту возле газового гиганта и будет с пролётной траектории изучать его спутник Ио, знаменитый своей вулканической активностью. Аналогичные концепции предлагались в 2010 и 2015 годах, но не прошли финального отбора. Основная научная цель IVO — объяснение механизма приливного разогрева Ио гравитационным полем Юпитера. Космический аппарат будет сближаться с вулканическим миром на расстояние от 200 до 500 км, чтобы проанализировать его магнитное, гравитационное поле и амплитуду либрации — небольшого «покачивания» спутника по мере его движения по орбите. IVO изучит химический состав лавы, распределение температур поверхности в полярных областях, а также ионизированную плазму и нейтральный газ в окрестностях Ио. Для этих задач космический аппарат оборудуют широкоугольной, узкоугольной и инфракрасной камерами, магнитометрами и масс-спектрометром. Продолжительность работы на орбите около Юпитера ожидается порядка 47 месяцев.
Пролёт IVO возле Ио в представлении художника. Университет Аризоны/Альфред Мак Ивэн
Trident. Этот проект сфокусирован на исследовании крупнейшего спутника Нептуна и одного из самых странных тел Солнечной системы — Тритона. Trident может стать новым космическим аппаратом, который посетит систему восьмой от Солнца планеты. Его предшественник, Voyager 2, пролетел возле Нептуна и Тритона в 1989 году и обнаружил на поверхности последнего криовулканы. Вместо расплавленных скальных пород они извергали холодную воду и летучие вещества. После запуска в 2026 году Trident совершит серию гравитационных манёвров у Земли и Венеры и отправится к Юпитеру. Крупнейшая планета Солнечной системы будет находиться в выгодной орбитальной конфигурации для перелёта к Нептуну, которая случается только раз в 13 лет. 28 июня 2032 года Trident совершит последний гравитационный манёвр у Юпитера и направится к своей финальной цели, куда прилетит только через 10 лет. Он пройдёт в 500 км над поверхностью Тритона, внутри его необычайно активной ионосферы, изучит её состав при помощи спектрометров и определит магнитную индукцию спутника для поиска признаков подповерхностного океана. Во время единственного сближения Trident составит практически полную карту поверхности с помощью узкоугольной и широкоугольной камер, а также изучит её состав с помощью ИК-спектрометра. Странности Тритона представляют огромный научный интерес: это единственный спутник в Солнечной системе, который обращается вокруг своей материнской планеты в направлении, противоположном её вращению. Наклон его орбиты составляет 23 градуса — это позволяет сделать вывод, что когда-то Тритон был захвачен притяжением Нептуна из пояса Койпера. Несмотря на древность Тритона, его поверхность почти лишена кратеров. Это означает, что её возраст не превышает 10 миллионов лет. Из-за чрезвычайной удалённости следующая возможность для изучения Тритона появится только через десятки лет.
Концепт космического аппарата Trident. NASA
VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy). Этот проект был в числе финалистов предыдущего конкурса программы Discovery, но тоже уступил Lucy и Psyche. Орбитальный аппарат VERITAS будет оборудован двумя научными приборами: ИК-спектрометром, который работает на таких длинах волн инфракрасного диапазона, для которых атмосфера Венеры прозрачна, и радар-интерферометром с активной фазированной антенной решёткой. Он займётся получением радарных снимков, составлением топографической карты второй от Солнца планеты, исследованием состава ее поверхности и распределением температур на ней. В совокупности эти научные данные позволят взглянуть на тектоническую и вулканическую историю Венеры, узнать подробности о её гравитационном поле, геохимии и вулканической активности. Пространственное разрешение радарных снимков поверхности составит рекордные 30 метров. Для сравнения, типичное разрешение предыдущего американского аппарата Magellan, который исследовал Венеру в 1990-1994 годах, составило 75 метров на пиксель. VERITAS могут запустить в 2026 году.
VERITAS возле Венеры в представлении художника. NASA
Какими интересными бы ни были все эти проекты, NASA выберет лишь два из них. Как вы думаете, какие?
