Напередодні запуску: міжпланетна станція Lucy

16 жовтня NASA планує провести запуск ракети-носія Atlas V 401 з автоматичної міжпланетної станції Lucy. Остання відправиться на орбіту Юпітера, де вивчатиме т.зв. троянці. Передбачається, що така місія тривалістю не менше 12 років дозволить зібрати нові дані про об’єкти Сонячної системи, а також уточнити історію формування планет.

На шляху в космос

У лютому 2014 р NASA відкрило прийом конкурсних заявок на проведення 13 і 14 місій в рамках програми досліджень Сонячної системи Discovery. Найбільш вдалі проєкти повинні були отримати підтримку Агентства. За умовами конкурсу, запуск планувалося провести до кінця 2021 р На конкурс надійшло майже три десятки заявок. У вересні 2015 р NASA вибрало п’ять проєктів для подальшої розробки, а на початку 2017 го стали відомі переможці. Так, 13-й місією в рамках «Діскавері» вибрали проєкт під назвою Lucy. Він отримав повну підтримку, і почалася повноцінна розробка самої АМС і приладів для неї. Загальне керівництво проєктом доручили Центру космічних польотів ім. Р. Годдарда.

На початку 2019 року була обрана ракета-носій для запуску «Люсі», нею стало виріб Atlas V 401 від ULA. Старт запланували на жовтень-листопад 2021 року під час пускового вікна тривалістю 23 діб. Саме ці дати пуску дозволять вивести «Люсі» на оптимальну траєкторію і вирішити всі сміливі завдання.

Станція побудована на основі прямокутного корпусу, всередині й зовні якого поміщаються елементи різних систем і цільове навантаження. На його бортах встановлені дві розкладаються сонячні батареї діаметром 7,3 м. На передній частині передбачена основна антена зв’язку діаметром близько 2м, прикрита легким захистом. На протилежній поверхні розміщена платформа з дослідницькими приладами.

Шляхом застосування складних елементів габарити АМС вдалося привести у відповідність до вимог ракети-носія. У транспортній конфігурації висота станції не перевищує 3,8 м, а діаметр – 2,8 м. Після розкриття всіх елементів ширина станції збільшується до 14,25 м, а висота визначається діаметром сонячних батарей.

Однією з головних завдань проєкту Lucy було забезпечення достатнього енергозабезпечення на всіх ділянках траєкторії. Для цього використані сонячні батареї великого діаметра. За розрахунками, навіть на максимальній розрахунковій відстані від Сонця вони будуть виробляти понад 500 Вт, що досить для роботи всієї апаратури.

Також батареї відрізняються високою живучістю і стійкістю. Станція буде отримувати енергію навіть при виході з ладу значної частини елементів.

Цільове навантаження станції включає всього три приладу. Перший – тепловий інфрачервоний спектрометр Lucy Thermal Emission Spectrometer (L’TES) розробки Університету Арізони. З його допомогою визначать теплові характеристики астероїдів і встановлять склад їх поверхні. За допомогою камери високої роздільної здатності Lucy Long Range Reconnaissance Imager (L’LORRI) від Університету Дж. Гопкінса будуть отримані якісні зображення поверхні троянців.

Центром Годдарда розроблений і виготовлений прилад L’Ralph, що включає два інструменти. Це інфрачервоний спектрографічний картограф Linear Etalon Imaging Spectral Array (LEISA) і кольорова камера Multi-spectral Visible Imaging Camera (MVIC).

Фотографування та проведення різних вимірів буде здійснюватися під час прольотів поруч з астероїдами. Навіть за обмежений час кілька приладів з різними функціями зможуть зібрати найрізноманітніші дані. Крім того, слід пам’ятати, що «Люсі» – перший апарат, який досліджує троянців, і тому доступний обсяг відомостей про них в будь-якому випадку виросте.

Програма польоту

Станція Lucy повинна буде вивчити троянці – дві групи об’єктів, що знаходяться біля орбіти Юпітера біля точок Лагранжа L4 і L5. Передбачається, що ці астероїди представляють собою залишки речовини, що брав участь у формуванні планет Сонячної системи. Відповідно, їх вивчення дозволить уточнити процеси появи Землі та інших небесних тіл. Дослідження троянців з нашої планети по ряду причин ускладнене, і тому такі завдання поклали на АМС.

Спочатку планувалося, що «Люсі» досліджує тільки два астероїди. Однак подальші розрахунки показали, що апарат можна вивести на оптимальну траєкторію, яка забезпечить проліт повз восьми, в т.ч. що представляють особливий інтерес. Це буде рекордом за всю історію космічних досліджень – жодна АМС які раніше не вивчала стільки об’єктів в одному польоті.

16 жовтня або пізніше станція за допомогою ракети-носія підніметься на низьку опорну орбіту, зробить розгортання і підготується до польоту. До грудня 2024 р АМС залишатиметься за НГО, після чого змінить орбіту, отримає розгін і відправиться до першої групи троянців. У квітні 2025 р апарат пройде через головний пояс астероїдів в 922 км від об’єкта (52246) Дональдджохансон.

У серпні 2027-го очікується прибуття в точку L4, де знаходяться троянці «ахейского табору». Протягом декількох тижнів будуть виконані дослідження астероїдів (3548) Еврібат (із супутником Квіта) і (15094) Полімел. Після цього траєкторія зміниться, і «Люсі» почне рухатися до Сонця. Шляхом цього квітні наступного року відбудеться зближення з (11351) Левко, а в листопаді – з (21900) Орус.

У грудні 2030 р станція повернеться до Землі, отримає новий розгін і полетить до точки L5, біля якої зосереджені астероїди «троянського табору». У березні 2033-го дослідження піддадуться астероїд (617) Патрокл і його супутник Менетій.

Подальші плани будуть визначені за результатами проведених робіт. Станцію Lucy можуть знову відправити до «ахейцам» для нових досліджень – таку подорож займе ще 5-6 років. Після вироблення ресурсу АМС продовжить некерований політ і залишиться на сталій траєкторії. За розрахунками, вона зможе продовжувати польоти повз Землю від однієї групи астероїдів до іншої протягом десятків і сотень тисяч років.

Ключ на старт!

Запуск ракети Atlas V з автоматичної міжпланетної станції Lucy відбудеться найближчим часом, і це дасть старт одній з найцікавіших космічних місій останнього часу. Дані, зібрані нової АМС, розкажуть багато про маловивчені об’єкти на орбіті Юпітера, а також прояснять історію формування нашої планетарної системи. Подібна інформація має особливе значення для науки.

На жаль, перші результати нової місії доведеться чекати кілька років. «Люсі» пройде через головний пояс астероїдів у 2025 р, а до основних цілей долетить тільки у 2027-му і у 2033-му.