Небезпечна зустріч Lucy з астероїдом

Космічний апарат NASA Lucy невпинно наближається до своєї другої важливої цілі — астероїда Дональдйохансон, що обертається у головному поясі між Марсом та Юпітером. Станом на сьогодні, апарат знаходиться лише за шість днів та менш ніж 80 мільйонів кілометрів від точки максимального зближення з цим небесним тілом. Ця подія є не просто черговим етапом довготривалої подорожі Lucy, а комплексною генеральною репетицією, що має на меті відпрацювати всі ключові маневри та наукові операції перед початком основної фази місії — безпрецедентного дослідження групи Троянських астероїдів, які ділять орбіту з Юпітером.

Перший досвід близького контакту Lucy отримала 1 листопада 2023 року, пролетівши повз крихітний астероїд головного поясу Дінкінеш та його несподівано виявлений супутник Селам. Той проліт став для команди місії цінною можливістю перевірити роботу всіх бортових систем в умовах реального космічного польоту. Тепер, під час зближення з Дональдйохансоном, інженери та науковці планують не лише закріпити отриманий досвід, але й відпрацювати складніші процедури спостережень, максимально наближені до тих, що будуть застосовуватися під час візитів до значно віддаленіших Троянських астероїдів.

Максимальне зближення Lucy з астероїдом Дональдйохансон відбудеться 20 квітня о 13:51 за східноамериканським часом (EDT) на мінімальній відстані близько 960 кілометрів. Приблизно за 30 хвилин до цього моменту апарат виконає важливий маневр: він розвернеться таким чином, щоб його наукові інструменти були спрямовані на астероїд для безперервного відстеження. Однак під час цього маневру його головна антена високого підсилення неминуче відвернеться від Землі, що призведе до тимчасової втрати зв'язку з центром управління. У цей період Lucy діятиме повністю автономно, покладаючись на свою систему термінального відстеження, яка автоматично коригуватиме орієнтацію апарата, щоб утримувати Дональдйохансон у полі зору камер.

Під час цього автономного польоту Lucy виконає значно складнішу послідовність наукових спостережень, ніж та, що використовувалася під час прольоту Дінкінеша. Усі три основні наукові інструменти будуть задіяні синхронно, виконуючи програми, дуже схожі на ті, що заплановані для Троянських астероїдів. Це чорно-біла камера високої роздільної здатності L’LORRI (Lucy Long Range Reconnaissance Imager), кольорова камера та інфрачервоний спектрометр L’Ralph, а також спектрометр далекого інфрачервоного діапазону L’TES (Lucy Thermal Emission Spectrometer). Разом вони зберуть дані про форму, геологію поверхні, склад та теплові властивості астероїда.

Проте, на відміну від зустрічі з Дінкінешем, під час прольоту Дональдйохансона виникне унікальна геометрична складність. За 40 секунд до точки максимального зближення Lucy припинить відстеження астероїда і здійснить маневр, щоб захистити свої надзвичайно чутливі інструменти від інтенсивного сонячного світла. «Якби ви сиділи на астероїді та спостерігали за наближенням апарата Lucy, вам довелося б затуляти очі, дивлячись на Сонце, поки Lucy не вийде з його сліпучого сяйва. Після того, як Lucy мине астероїд, позиції зміняться, тому ми повинні захистити інструменти аналогічним чином,» — пояснює Майкл Вінсент з Південно-західного дослідницького інституту (SwRI) у Боулдері, штат Колорадо, керівник фази зближення. «Ці інструменти розроблені для фотографування об'єктів, освітлених сонячним світлом, яке у 25 разів слабше, ніж на Землі, тому прямий погляд на Сонце може пошкодити наші камери.» На щастя, це єдина із семи запланованих зустрічей Lucy з астероїдами, яка має таку складну геометрію. Під час прольотів Троянських астероїдів, як і у випадку з Дінкінешем, апарат зможе безперервно збирати дані протягом усього періоду зближення.

Після проходження точки максимального зближення апарат виконає маневр «розвороту назад», переорієнтувавши свої великі сонячні панелі знову на Сонце для максимального вироблення енергії. Приблизно через годину після цього Lucy відновить орієнтацію своєї антени на Землю та відновить сеанс зв'язку з центром управління.

«Одна з дивних речей, яку важко усвідомити у цих місіях у глибокому космосі, — це наскільки повільною є швидкість світла,» — продовжує Вінсент. «Lucy знаходиться на відстані 12,5 світлових хвилин від Землі, що означає, що будь-якому сигналу, який ми надсилаємо, потрібно стільки часу, щоб досягти апарата. Потім минає ще 12,5 хвилин, перш ніж ми отримаємо відповідь від Lucy, яка підтверджує, що нас почули. Отже, коли ми віддамо команду на передачу даних після максимального зближення, пройде 25 хвилин з моменту нашого запиту, перш ніж ми отримаємо перші зображення на Землі.»

Після підтвердження штатного стану всіх систем апарата інженери дадуть команду Lucy розпочати передачу наукових даних, зібраних під час зустрічі. Цей процес, враховуючи обмежену пропускну здатність каналу зв'язку на такій великій відстані, триватиме кілька днів.

Сам астероїд Дональдйохансон є надзвичайно цікавим об'єктом для вивчення. Вважається, що він є уламком, що утворився в результаті космічного зіткнення близько 150 мільйонів років тому. Це робить його одним із наймолодших астероїдів головного поясу, які коли-небудь відвідував космічний апарат. Вивчення таких «молодих» фрагментів може надати унікальну інформацію про процеси зіткнень та еволюцію астероїдів у Сонячній системі.

«Кожен астероїд має розповісти свою власну історію, і ці історії сплітаються разом, щоб намалювати картину історії нашої Сонячної системи,» — зазначає Том Статлер, програмний науковець місії Lucy у штаб-квартирі NASA у Вашингтоні. «Той факт, що кожен новий астероїд, який ми відвідуємо, вражає нас до глибини душі, означає, що ми лише починаємо розуміти глибину та багатство цієї історії. Телескопічні спостереження натякають, що Дональдйохансон матиме цікаву історію, і я цілком очікую, що буду здивований — знову.»

Місія Lucy є складним багаторічним проектом, реалізованим завдяки співпраці кількох центрів NASA та наукових установ. Центр космічних польотів імені Годдарда NASA у Грінбелті, штат Меріленд, розробив та побудував інструмент L’Ralph, а також забезпечує загальне управління місією, системну інженерію та контроль безпеки. Головним науковим керівником місії є Хел Левісон з офісу SwRI у Боулдері, штат Колорадо. SwRI, штаб-квартира якого знаходиться в Сан-Антоніо, також очолює наукову команду, планування наукових спостережень та обробку даних. Компанія Lockheed Martin Space у Літтлтоні, штат Колорадо, побудувала сам космічний апарат, розробила початкову орбітальну траєкторію та забезпечує управління польотом. Центр Годдарда та компанія KinetX Aerospace відповідають за навігацію апарата Lucy. Лабораторія прикладної фізики Університету Джона Гопкінса в Лорелі, штат Меріленд, розробила та побудувала інструмент L’LORRI. Університет штату Аризона в Темпі розробив та побудував інструмент L’TES. Lucy є тринадцятою місією в рамках програми NASA Discovery, якою керує Центр космічних польотів імені Маршалла NASA в Хантсвіллі, штат Алабама.