Ледяной дождь. Америка тратит миллиарды на поиски инопланетной жизни
Ледяной дождь. Америка тратит миллиарды на поиски инопланетной жизни
НАСА запланировало отправить к Европе, наименьшему Галилееву спутнику Юпитера, миссию Europa Clipper. Эта научная программа обещает стать одной из самых амбициозных и дорогих для американского космического агентства. Именно Europa Clipper должна выяснить, есть ли жизнь в подледном океане Европы. Если НАСА напрямую или косвенно обнаружит биологические организмы в спутнике Юпитера, человечество столкнется с серьезным вызовом.

Существование жидких подледных океанов ученые подозревают у многих небесных тел Солнечной системы, в частности — на спутниках Юпитера Европе, Каллисто и Ганимеде, на лунах Сатурна — Энцеладе и Титане, а также на других спутниках — например, Мимасе. Все эти луны покрыты слоем льда (водяного или углеводородного), под которым могут быть океаны. Условия в таких водоемах могут оказаться похожими на антарктическое озеро Восток, однако в отличие от земного водоема жидкость на спутниках может существовать в основном из-за разогревающих приливов.

Ледяная Европа

В 1997 году Европу исследовала американская станция Galileo, совершившая 11 пролетов вблизи юпитерианской луны. Миссия показала, что под ледяной корой спутника может быть глобальный подледный океан или несколько озер. В первом случае соленой воды в недрах луны может оказаться в два раза больше, чем в Мировом океане на Земле. Более того, учет приливной энергии, обусловленной гравитационным взаимодействием Юпитера и Европы, показал, что локальные участки подповерхностного океана последней могут прогреваться до комфортных даже для земных организмов температур. Однако ученые не исключают, что вместо жидкой воды в недрах Европы находится вязкий лед.

Криовулканизм на Европе впервые обнаружил в декабре 2012-го космический телескоп Hubble. В мае 2018-го использование современных методов моделирования, недоступных 20 лет назад, подтвердило существование водяного выброса, который еще в 1997-м впервые обнаружил магнитометр Galileo с расстояния около 200 километров от поверхности Европы.

Снимок Hubble гейзеров Европы
Снимок Hubble гейзеров Европы

Особый интерес представляет исследование Коннемарского хаоса — участка поверхности спутника, сформированного молодыми блоками льда. Динамика таких структур на Европе напоминает тектонику Земли. Фактически ученые заявляют о наличии на поверхности Европы зон субдукции, в которых одни тектонические плиты (ледяные пласты) заходят под другие, а наружу выходит мантия (в случае ледяной луны — вода). Таким образом, ледяной спутник Юпитера оказывается третьим небесным телом внутри орбиты Нептуна (после Меркурия и Земли), у которого обнаружена активная тектоника.

Первый полетел

Ожидается, что Europa Clipper, стартовая масса которой оценивается в шесть тонн (вместе с топливом), будет вращаться вокруг Юпитера в течение трех лет. За это время станция 45 раз приблизится к Европе на расстояние от 25 до 2,7 тысячи километров. Ученые надеются, что Europa Clipper, пролетев над гейзерами Европы, возьмет образцы и определит состав вещества, поступившего из ее недр.

Научные инструменты орбитальной станции включают в себя камеры и спектрометры, позволяющие получать в высоком разрешении изображения поверхности Европы и определять ее строение и состав, — в частности, на борту Europa Clipper есть радар, который определит толщину ледяной оболочки спутника и поищет подледные озера, и магнитометры, которые исследуют магнитное поле спутника, а также определят соленость и глубину его океана. Предполагается и инструмент для анализа теплового излучения Европы, который поможет обнаружить воду в разреженной атмосфере спутника.

Общий бюджет миссии (без стоимости средства выведения) оценивается минимум в два миллиарда долларов. Станцию предполагают отправить в космос при помощи тяжелых ракет (Atlas 5 или Delta 4 Heavy) или сверхтяжелых носителей — Falcon Heavy, которая ко времени запуска наверняка успеет пройти сертификацию, или, что предпочтительнее, разрабатываемой SLS (Space Launch System). В последнем случае Europa Clipper почти в 2,5 раза быстрее (за 2,7 года) достигнет Европы, чем на Atlas 5, однако стоимость запуска возрастет в пять-десять раз — до миллиарда долларов.

Второй следом

Также Конгресс США (в рамках миссии Europa Clipper) выделил финансирование на создание зонда Europa Lander, который спустится на поверхность Европы и проведет бурение ее ледяной коры на глубину до 10 сантиметров. Запуск спускаемого зонда, масса которого (вместе с топливом) оценивается в 10 тонн, может стать одним из самых амбициозных проектов НАСА. Europa Lander должна получить всего 33 килограмма научного оборудования, срок работы его оценивается в 20 земных суток.

За это время спускаемый зонд потратит 1600 ватт-часов энергии и передаст на Землю всего 600 мегабит данных. Требования к миссии объясняются суровыми условиями на Европе: температура поверхности спутника, находящегося в пределах радиационного пояса Юпитера (с дозой ионизирующего излучения в 5,4 зиверта — в сотни тысяч раз больше земной), варьируется от минус 210 (на полюсах) до минус 160 (на экваторе) градусов Цельсия.

Коннемарский хаос на Европе
Коннемарский хаос на Европе

Первоначальная стоимость Europa Lander оценивалась в четыре миллиарда долларов (помимо двух миллиардов на Europa Clipper), однако формально такую сумму удалось снизить — в частности, за счет упрощения системы связи, которая данные со спускаемого зонда будет передавать непосредственно на Землю, а не через орбитальную станцию, а также размещения более простых научных инструментов, которые рассчитаны на обнаружение биологических сигналов настоящей и прошлой жизни, а не непосредственно живых организмов. Однако в перспективе расходы на спускаемый зонд могут вырасти — причиной тому уникальность оборудования, которое должен получить спускаемый зонд.

Под ударом

У миссии Europa Clipper есть несколько проблем. Прежде всего, не определены сроки старта и ракета-носитель. Хотя официально запуск заявлен на июнь 2022-го, он может сдвинуться на июль 2023-го, август 2024-го или даже сентябрь 2025-го (наиболее выгодные с позиции небесной механики окна старта располагаются с интервалом в 13 месяцев друг от друга). Проблема эта связана с регулярными переносами первого старта SLS.

Спускаемый аппарат Europa Lander
Спускаемый аппарат Europa Lander

Есть опасения, что даже если ракета в первый раз полетит раньше июня 2022-го, то времени на последующее техническое обслуживание ее мобильной пусковой установки будет недостаточно, чтобы успеть к старту Europa Clipper именно к июню 2022-го, а перенос миссии на июль 2023-го, в свою очередь, по срокам совпадает с первым пилотируемым запуском лунно-марсианского корабля Orion. В таком случае НАСА необходимо ускорить работы по первой миссии SLS, получить финансирование на создание второй мобильной пусковой установки (около 400 миллионов долларов) или перенести запуск астронавтов к Луне. Пока в Конгрессе и НАСА оптимистично придерживаются первого варианта.

Другие проблемы связаны с конфигурацией и финансированием миссии к Европе. В настоящее время наиболее предпочтительным вариантом считается раздельный запуск Europa Clipper (в 2022-м) и Europa Lander (2024-м), хотя не исключен и вариант их одновременной отправки. Несмотря на то что американские планетологи и инженеры имеют достаточный опыт для того, чтобы в течение трех-четырех лет (до июня 2022-го) завершить создание орбитальной станции, завершить в срок такие работы возможно лишь при наличии стабильного финансирования.

Орбитальная станция Europa Clipper
Орбитальная станция Europa Clipper

Данный момент является скорее политическим, а не научным вопросом, а потому трудно прогнозируем. Программа получила расширенное финансирование в 2019-м финансовом году; если в последующие несколько лет миссии будет оказываться такая же поддержка, то аппараты Europa Clipper и Europa Lander будут готовы в срок (к 2022 и 2024 годам соответственно). Однако и тут есть риски, связанные с возможной сменой администрации президента США в 2021-м. Если к этому времени почти готовый Europa Clipper вряд ли будет отменен, то Europa Lander может оказаться под ударом.

Компромисс

Открытие жизни в Европе, если оно случится, вместе с одновременной ограниченностью в возможностях ее исследования, создаст серьезный вызов для человечества. Во-первых, это поставит множество вопросов перед эволюционной биологией. Возникла ли жизнь на Земле независимо от жизни в Европе или у организмов на небесных телах был общий родственник? Если верно последнее, то каково его происхождение — откуда он попал в Солнечную систему? В любом случае, у биологов возникнет слишком много вопросов, чтобы появление жизни на Земле связывать с популярной в настоящее время гипотезой мира РНК.

Во-вторых, в случае открытия жизни в недрах Европы наверняка начнется планирование новых миссий и к другим ледяным лунам, прежде всего Энцеладу, в которых будут заинтересованы не только США, но и, прежде всего, КНР, страны ЕС и Япония, а также, вероятно, Индия. Выльется ли такое планирование в конкуренцию между Китаем и Соединенными Штатами или превратится в сотрудничество, не важно, поскольку в обоих случаях приведет к интенсификации разработок средств выведения космических аппаратов, в частности ракет-носителей сверхтяжелого класса, а также, вероятно, космических кораблей с ядерной энергетической установкой. Хотя именно об Энцеладе в настоящее время, после миссии Cassini, известно больше, чем о Европе, лететь к ней, исходя из современных возможностей, ближе и потому дешевле.

В-третьих, открытие жизни на Европе наверняка спровоцирует всплеск интереса к исследованиям глубин Мирового океана и недр Антарктиды, условия в которых хотя бы частично напоминают таковые в ледяных спутниках газовых гигантов. В-четвертых, наконец, создание обитаемых станций на Луне и Марсе, вероятно, начнет рассматриваться как само собой разумеющееся, поскольку освоение этих небесных тел, расположенных сравнительно недалеко от Земли, несравненно легче, чем проникновение в глубины Европы или Энцелада.

НАСА обещает найти следы внеземной жизни до 2025 года. Наряду с отправкой человека на Луну и Марс агентство считает это одной из своих главных задач.Источник: Лента.ru
Опубликовано 28 мая 2018 | Прочтений 559

Комментарии
Периодические издания






Информационная рассылка:

Рассылка The X-Files ... все тайны эпохи человечества



Электронный журнал:

THE X-FILES...
Все тайны эпохи человечества