Название миссии OSIRIS-REx представляет собой сокращение от Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer. Ее цель — изучение астероида Бенну и его химического состава. Сокращение этих слов дает имя египетского бога Осириса, что неслучайно. Осирис в мифологии умирал и воскрешался, оборачиваясь птицей Бенну, а астероид, выбранный учеными для изучения, одновременно проливает свет на происхождение Земли и угрожает нашей планете гибелью: он богат органикой, а его полет, как гласят расчеты, где-то между 2175-м и 2199-м может закончиться столкновением с Землей.
Созданный компанией Lockheed Martin аппарат был запущен к своей цели с мыса Канаверал в сентябре 2016 года. «Осирис» в отличие, скажем, от японского зонда «Хаябуса» или американского Dawn оснащен не ионными, а ракетными двигателями, поэтому большую часть своего двухлетнего перелета он провел без включения двигательной установки. Сделав примерно два оборота вокруг Солнца, аппарат приблизился к Бенну, орбита которого являет собой эллипс между орбитами Земли и Марса, и сейчас ему предстоит полтора года работы на орбите вокруг этого малого небесного тела.
За время работ на орбите установленные на борту «Осириса» камеры вкупе с лазерными дальномерами составят подробную трехмерную карту Бенну, а спектрометры (инфракрасный и рентгеновский) определят состав поверхности астероида. Эта информация пригодится при выборе места посадки, или, что будет корректнее, касания Бенну с последующим забором грунта.
Сила тяжести на Бенну составляет примерно одну стотысячную от земной. «Осирис» там весит, как несколько десятирублевых монет, поэтому уверенно встать на грунт будет непросто. Вес космонавта в скафандре будет на астероиде один грамм по земным меркам; масса при этом останется, разумеется, без изменений, и слишком быстрое сближение с поверхностью может быть опасным.
Ученые рассчитывают набрать по меньшей мере 60 граммов вещества, а при хорошем раскладе «Осирис» привезет в 2023 году до двух килограммов образцов. Зачерпнуть грунт планируется специальным устройством, работающим на сжатом азоте. Это не лопата или бур, а нечто вроде пылесоса, только использующего не всасывание, а задувание песка и камней внутрь подставленного раструба: подставили трубу перед кучкой грунта, дунули на нее азотом с другой стороны, чтобы ее забросило в трубу, — потом закрываем ее и везем домой.
Бенну — астероид класса B: у него довольно тусклая поверхность с голубоватым оттенком (астероиды делятся на классы по спектральным характеристикам). Эрос, к которому в 2000 году прибыл аппарат NEAR Shoemaker (NASA; первая в истории посадка на астероид), был представителем класса S, равно как и Итокава, посещенная японским зондом «Хаябуса» в 2005 году. Веста и Церера, крупнейшие астероиды Солнечной системы и объекты изучения миссии Dawn (NASA), относятся к классам V и G; наконец, Рюгу, куда несколько месяцев назад прибыл «Хаябуса-2», — класс C.
Астероиды класса B пока что никто вблизи не рассматривал, а весь собранный человечеством астероидный грунт в земных лабораториях представляет собой полторы тысячи пылинок диаметром менее сотой доли миллиметра — столько осело внутри отсека аппарата «Хаябуса». Без микроскопа разглядеть эти образцы невозможно: первый в истории забор грунта с астероида прошел не слишком удачно.
Что там интересного?
А рассмотреть там есть что. Предполагаемое наличие органики делает Бенну интересным объектом для планетологов, которые хотят разобраться в происхождении Солнечной системы в целом и пригодных для жизни планет в частности. Астероид, сформированный, по всей видимости, до появления Земли и «хранившийся» все это время в вакууме, настоящая находка для желающих выяснить состав первичного строительного материала нашего мира. И это еще не все причины посетить именно Бенну: он вдобавок летает по космическим меркам очень близко к Земле. Даже слишком близко с точки зрения возможных рисков для наших потомков.
Расчеты показывают, что с вероятностью 1/4000 Бенну может упасть на Землю во второй половине XXII столетия. Падение полукилометрового астероида приведет к взрыву мощностью более тысячи мегатонн в тротиловом эквиваленте — в десятки раз больше самой большой термоядерной бомбы в истории. Посмотреть на самый опасный (или «опасный») объект Солнечной системы стоит хотя бы ради того, чтобы найти способ защиты от него.
Что будет при падении?
Точный эффект падения астероида предсказать сложно в силу неопределенности угла входа Бенну в атмосферу и точного места падения. «Чердак» воспользовался специальным калькулятором и рассчитал три сценария.
Если Бенну упадет на один из континентов и будет входить в атмосферу под углом 45°, в месте столкновения появится кратер сложной формы (астероид прибудет к поверхности, уже развалившись на части) диаметром примерно пять километров. В радиусе 150 километров от кратера будут наблюдаться заметные разрушения.
Проще говоря, такое попадание уничтожает любой мегаполис со всеми окрестностями. Но столкновение с Сахарой, Чукоткой или Антарктидой может пройти с незначительными для всей планеты последствиями.
Сценарий падения в воду под тем же углом — наиболее вероятный — может оказаться заметно хуже. Если глубина в месте падения будет три километра, то есть вполне типичной для Мирового океана, волна цунами достигнет высоты в несколько метров даже на удалении в две тысячи километров. Другое дело, что объект подобного размера совершенно точно не подберется к планете незаметно, поэтому о месте падения будет известно заранее и в отличие, например, от катастрофического цунами 2011 года у жителей прибрежной полосы окажется запас времени на эвакуацию.
Наконец, вход в атмосферу по очень пологой, в несколько градусов, траектории приведет к сгоранию большей части Бенну и большому атмосферному взрыву. В радиусе ста километров от взрыва вылетают стекла и падают деревья, а непосредственно вблизи места взрыва разрушаются почти все постройки. Для густонаселенного региона это будет катастрофой, но уже над океаном подобное падение большой опасности представлять не будет.
Что можно сделать и при чем тут «Осирис»?
Бенну заметно крупнее и челябинского, и тунгусского астероидов, поэтому хорошо бы иметь возможность избежать падения. В популярном представлении — тут мы вспоминаем голливудский «Армагеддон» — такие астероиды пытаются взрывать, но расчеты показывают, что взрыв даже термоядерной бомбы может не возыметь желаемого эффекта. Прочный астероид может просто прибыть к Земле с дополнительным кратером в боку, а непрочный — просыпаться грудой обломков, которые в совокупности причинят не меньший, а больший ущерб.
Более эффективным должен быть заблаговременный увод опасного астероида в сторону, и тут уже предложена масса вариантов — от буксиров с ионными двигателями до покраски астероида белой краской.
Последнее не шутка: краска заставит солнечные лучи отражаться от поверхности и за счет этого увеличит давление света на астероид в целом — малое, но зато постоянное и не требующее затрат топлива. Покрашенный лет за тридцать до предполагаемой даты столкновения, астероид слегка изменит свою орбиту и в итоге пролетит мимо, и отправлять на угрожающий цивилизации камень команду нефтяников нам не потребуется.
Но и покраска, и взрыв, и буксировка в сторону немыслимы без представления об устройстве небесного тела. Собранные «Осирисом» данные и образцы грунта позволят разработать эффективные стратегии борьбы с Бенну на тот случай, если его траектория все-таки угрожает нашей планете, а риск в 1/4000 был занижен.
Коммерческий интерес
Еще один повод лететь к астероидам — это разведка полезных ископаемых. Безусловно, в ближайшие десятилетия добыча чего-либо в дальнем космосе останется фантастикой, но в будущем ситуация может поменяться.
Полет к астероиду и обратно даже с не самыми экономичными ракетными двигателями потребует от «Осириса» менее полутора тонн топлива против более 300 тонн, потраченных ракетой Atlas V при старте, и эти цифры не отражают одноразовости ракеты как весьма дорогого и высокотехнологичного изделия. Сейчас килограмм любого груза на орбите обходится в тысячи долларов, так что таскать многоразовыми буксирами металлы, топливо, кислород и воду с астероидов будет явно дешевле.
Но для добычи чего-либо надо вначале представлять условия на астероидах и научится привозить нечто большее, чем горстку микроскопических пылинок. «Осирис» с этой точки зрения важен не только как исследовательский, но и как инженерно-промышленный проект, отсюда и слова Resource Identification («выявление ресурсов») в его названии.
Алексей Тимошенко