Почему ближайшую к Земле планету сложнее всего посетить

Меркурий, как правило, находится ближе всего к Земле. Удивлены? Я — да! Безусловно, Венера подбирается к нам ближе Меркурия, на расстояние сорок целых две десятых миллиона километров. Венера — это вторая планета от Солнца, как-никак, а Земля — третья. Даже Марс бывает ближе к Земле, чем Меркурий. Красная планета окажется в пятидесяти шести целых трех десятых миллиона километров от нашего дома в две тысячи двести восемьдесят седьмом году. Среднее расстояние от Земли до Меркурия составляет семьдесят семь миллионов километров. Тем не менее он обычно находится ближе к Земле, чем другие планеты. Дело в том, что на протяжении ста двенадцати дней Венера находится где-то по другую сторону Солнца, а Марс, как правило, очень далеко на своей вытянутой эллиптической почти двухгодичной орбите.

Выходит, Меркурий, что пролетает между Землей и Солнцем каждые сорок четыре дня, обычно ближе к Земле, чем Венера или Марс. Отличный вопрос для викторины, чтобы перехитрить друзей! Двадцать два космических аппарата совершили успешные полеты к Венере, более тридцати — к Марсу, но только двум удалось приблизиться к Меркурию. Неужели туда так сложно добраться? Что ж, всё дело в Солнце. Меркурий не только чаще всего находится ближе к Земле, но и ВСЕГДА находится ближе всех других планет к Солнцу. Если точнее, на расстоянии сорок шесть миллионов километров! Близость к Солнцу, мягко говоря, осложняет навигацию. Любой аппарат, направляющийся к Меркурию, ускоряется за счет колоссальной гравитации Солнца и начинает двигаться слишком быстро, чтобы войти на орбиту вокруг Меркурия. Именно поэтому первый космический аппарат, отправившийся туда, «Маринер-десять», пролетел мимо Меркурия три раза и так и не попытался выйти на его орбиту.

Американскому космическому аппарату «Мессенджер» потребовалось шесть с половиной лет, чтобы добраться до Меркурия. Ничего себе поездочка! «Мессенджер» пробыл на орбите четыре года, перед тем как у него кончилось топливо и он разбился о поверхность Меркурия двадцатого апреля две тысячи пятнадцатого года. Примерно за то же время, которое потребовалось «Мессенджеру», чтобы добраться до Меркурия, другие аппараты долетали до Юпитера. Проблема была в замедлении космического аппарата. Проще говоря, для запуска двигателей в обратном направлении и снижения скорости корабля вопреки гравитации Солнца требуется очень большой запас топлива на борту. При помощи тяги ракетного двигателя замедление для выхода на орбиту Меркурия невозможно. Нужно было найти иной способ затормозить «Мессенджер», где почти не нужно или совсем не нужно горючее.

«Мессенджер», загруженный девятью новейшими элементами научного оборудования, весил тысячу сто килограммов. Пятьдесят пять процентов общего веса, а именно шестьсот пять килограммов, приходилось на горючее. Но его использовали не для замедления аппарата, а для пяти запусков двигателя, связанных с гравитационными маневрами, и для орбитальных корректировок, когда «Мессенджер» достиг Меркурия. Гравитационные маневры выполняются с помощью гравитации планеты и ее орбитальной скорости, чтобы или ускорить, или замедлить корабль. Если корабль подлетит к планете под тем же углом, в направлении которого планета вращается вокруг Солнца, то и гравитация, и скорость движения планеты по орбите дадут кораблю толчок, увеличивая его скорость и меняя направление. Это ускорение может усилиться, если космический аппарат вовремя запустит ракетные двигатели. Оба американских зонда «Вояджер» использовали мощную гравитацию Юпитера, который отбрасывал их к внешним газовым гигантам и впоследствии за пределы Солнечной системы.

Гравитационные маневры можно использовать и для замедления корабля, как в случае с «Мессенджером». Когда космический корабль движется по орбитальной траектории планеты, обгоняя ее, сила гравитации оттягивает его назад и замедляет. Запуск двигателя необходим в этот момент, чтобы вырваться с орбитальной траектории планеты. «Мессенджер» осуществил один гравитационный маневр возле Земли, два возле Венеры и три возле Меркурия. Только тогда он достаточно замедлился, чтобы войти на орбиту вокруг Меркурия. Для этого зонд пролетел невероятные восемь миллиардов километров! Это больше максимального расстояния между Плутоном и Землей. Название «Мессенджер» — это акроним, почти такой же гениальный, как и сложный маршрут его полета на Меркурий. Поскольку Меркурий — самая быстрая планета, древние греки назначили Меркурия посланником богов. Новости и тогда быстро разлетались. «Мессенджер» расшифровывается как «поверхность Меркурия, космическое пространство, геохимия и классификация»... Хмм... Как думаете, был конкурс на лучший вариант?

Хорошие новости! Прямо сейчас полным ходом идет новая миссия на Меркурий. Это совместная космическая миссия Европейского и Японского агенств по выведению двух спутников на орбиту. В этой миссии для названия космического аппарата не использовался акроним. У него есть настоящее имя: «БепиКоломбо». Нет, это не герой мультфильма... Доктор Джузеппе Коломбо, в честь которого назвали аппарат, был итальянским математиком и профессором прикладной механики. Он работал с НАСА над миссией «Маринер-десять». Бепи — это детское прозвище Джузеппе, которое ему очень нравилось. НАСА было довольно одним пролетом возле Меркурия, самым первым, но профессор Бепи подсчитал, что, если скорректировать траекторию «Маринера-десять» для совершения гравитационного маневра у Венеры, он сможет пролететь мимо Меркурия еще несколько раз на разных орбитах вокруг Солнца. Благодаря Бепи НАСА осуществило три пролета мимо Меркурия по цене одного!

Аппарат «БепиКоломбо» должен осуществить девять гравитационных маневров: один возле Земли, два возле Венеры и шесть у самого Меркурия. Каждое торможение замедляет «БепиКоломбо» относительно скорости движения Меркурия вокруг Солнца. Это сделает возможным выход на орбиту. В противном случае «БепиКоломбо» угодил бы в Солнце. Будучи на орбите вокруг Меркурия, меркурианский перелетный модуль «БепиКоломбо» (сокращенно ЭмПэЭм) выпустит два аппарата: один европейский, ЭмПэО — меркурианский планетный орбитальный аппарат, и один японский, ЭмЭмО — меркурианский магнитосферный орбитальный аппарат. Предполагается, что оба пробудут на орбите один год. В целом объединенный меркурианский космический корабль состоит из ЭмПэО, ЭмЭмО, ЭмПэЭм, а также конструкции, которая защищает корабль от Солнца и вмещает электротехнику ЭмЭмО.

Этот алфавитный суп из элементов миссии в очередной раз подчеркивает сложность полета на Меркурий. Помимо шести гравитационных маневров, шести запусков двигателя, восемнадцати орбит вокруг Солнца, шести с половиной лет в полете и расстояния в четырнадцать с половиной миллиардов километров нужно доставить специальный комплекс оборудования. Это как устроить пикник в горах: туда нельзя просто доехать — придется взбираться пешком по непростой горной тропе со средством для отпугивания насекомых, солнцезащитным кремом и шляпой. Ах да, еще едой и напитками! Это не так просто. «БепиКоломбо» уже всё собрал. И обед тоже. Ладно, шучу. У него очень сложная конструкция. Ни одна часть не должна быть обращена к Солнцу, даже солнечные панели.

Солнечные панели должны быть повернуты почти под прямым углом к Солнцу, иначе жар и поток частиц разъест солнечные элементы. А без электричества ничего не выйдет. Поэтому расположенные под прямым углом к Солнцу панели должны быть очень длинными. Будто солнечного света совсем чуть-чуть. Длина солнечных панелей «Бепи» — пятнадцать целых две десятых метра. Солнечный экран должен постоянно корректировать свое положение относительно Солнца, чтобы инструменты всегда находились в тени, а то, за чем они ведут наблюдение, оставалось в их зоне видимости. Инструментов много: пять на японском орбитальном аппарате и одиннадцать на европейском. Ого, вот это пикничок!

Цель научной миссии — дополнить те знания, что мы уже имеем после двух предыдущих полетов на Меркурий. Данные, собранные «БепиКоломбо», позволят ученым изучить внутреннее строение планеты и ее состав, а также геологию и морфологию поверхности Меркурия, его магнитное поле и историю эволюции, взаимодействие с солнечными ветрами и в целом окружающую обстановку. Будучи планетой, богатой металлами, Меркурий может содержать огромные богатства минералов, которые не удалось обнаружить «Мессенджеру». «БепиКоломбо» был запущен в октябре две тысячи восемнадцатого года. Ему предстоит проделать длинный путь, прежде чем он достигнет орбиты Меркурия. Однако «Бепи» уже пролетел мимо планеты один раз и сделал несколько снимков.

Европейское космическое агенство радуется своей первой «горячей» миссии. Все предыдущие были «холодными» — на отдаленные космические объекты, такие как Марс, пояс астероидов, кометы и другие далекие места нашей Солнечной системы. Что я могу сказать? Успехов «БепиКоломбо»! Надеюсь, миссия на Меркурий при четырехстах двадцати семи градусах Цельсия пройдет хорошо, а длинный хвост Меркурия из газов экзосферы, натрия, магния и калия, сдуваемый с поверхности планеты солнечными ветрами, не затуманит объективы и не покроет солнечные панели. Отличного полета. Чао, малыш!