Япония решила завершить полет, который провалил «Роскосмос», — и отправила миссию к Страху и Ужасу Нет, это не имена чудовищ из далекой галактики, а всего лишь спутники Марса. Еще в 1960-х ученые считали их кораблями пришельцев!

Поздно вечером по московскому времени 19 октября к Марсу отправился научный аппарат Martian Moons eXploration (MMX), разработанный Японским космическим агентством JAXA. Задача — исследовать спутники Красной планеты, Фобос и Деймос, и доставить с одного из них образец грунта. Миссия важна для всей мировой космонавтики. Ученые еще никогда не держали в руках грунт с марсианской орбиты, а в образцах Фобоса может быть значительный процент вещества самой Красной планеты. Провернуть подобную миссию еще в 2011 году планировал «Роскосмос», но тогда амбициозный план российских ученых разбился об ошибку при запуске — и аппарат «Фобос-Грунт» сгорел в атмосфере.

Главная загадка Фобоса и Деймоса (они же Страх и Ужас) — их происхождение. В какой-то момент астрономы думали, что это корабли инопланетян

В открытых источниках часто можно встретить утверждение, что о спутниках Марса впервые написал Джонатан Свифт — еще за 150 лет до того, как их по-настоящему открыли ученые, — поэтому кратеры и структуры на Фобосе названы в честь героев «Путешествий Гулливера». В этой книге, вышедшей в 1726 году, говорится, что астрономы летающего города Лапуты

Помимо Свифта, открытие Фобоса и Деймоса приписывалось Галилею. В 1610 году он наблюдал Сатурн в телескоп и впервые обнаружил его кольца. Чтобы не выдать раньше времени суть открытия, ученый опубликовал такую зашифрованную анаграмму:

Когда Иоганн Кеплер попробовал ее расшифровать, вышла фраза salve umbistineum geminatum martia proles. В переводе с латыни это значит: «Привет вам, близнецы, Марса порождение». Позже выяснилось, что Кеплер ошибся и с расшифровкой, и с «близнецами». На самом деле Галилей закодировал в сообщении фразу altissimum planetam tergeminum observavi — «самую далекую планету тройную наблюдал».

Как луны Марса Фобос и Деймос были впервые описаны американским астрономом Асафом Холлом, причем относительно недавно — в 1877 году. Имена же сыновей Ареса и Афродиты — в переводе на русский они означают Страх и Ужас — спутники получили по предложению британца Генри Мадана.

Как поздравить «Медузу» с 12-летием? Есть очень простой способ — пишите нам! В конце каждой публикации есть кнопка «Напишите нам». Кликните по ней, чтобы поделиться своими идеями, мнениями или пожелать нам чего-то приятного. Ваше сообщение упадет в специальный канал в нашем мессенджере, где его увидят сотрудники «Медузы». Другие бесплатные способы поздравить «Медузу» ищите тут.

Довольно долго о Фобосе и Деймосе было мало что известно, но в конце 1950-х они неожиданно оказались в центре внимания благодаря советскому астроному Иосифу Шкловскому. Он пытался объяснить эволюцию орбиты Фобоса, которая по неясной причине со временем заметно снижалась. Перебрав все варианты, Шкловский пришел к выводу, что единственным объяснением может быть трение Фобоса об атмосферу Марса. Эта на первый взгляд разумная гипотеза привела к еще большему затруднению: чтобы разреженная газовая оболочка Красной планеты могла так заметно тормозить спутник, масса последнего должна была быть исключительно маленькой. А это, в свою очередь, требовало настолько низкой плотности, что объяснить наблюдения можно было, только если допустить, что Фобос внутри совершенно пустой.

Такая цепочка рассуждений логически привела Шкловского к идее, что спутники Марса — это не что иное, как искусственные тела, построенные инопланетянами. Впервые ученый высказал эту гипотезу в интервью «Комсомольской правде», а в 1966 году она вошла в его с Карлом Саганом совместную книгу «Разумная жизнь во Вселенной».

Дальнейшие исследования показали, что темпы эволюции орбит спутников Марса были совсем не так велики, как казалось из первых наблюдений. Однако идея огромных пустотелых искусственных объектов, построенных инопланетянами, настолько впечатлила общественность, что широко разошлась по фантастической литературе. Например, «два гигантских сателлита» упоминает герой рассказа братьев Стругацких «Ночь на Марсе».

Сегодня главная загадка «сателлитов» — это их происхождение. Относительно небольшой размер Фобоса и Деймоса (13 и 7 километров в диаметре соответственно), неправильная форма, а также близость Марса к главному поясу астероидов заставила астрономов в 1960-е предполагать, что эти спутники образовались совсем не так, как Луна. Гипотеза была в том, что они представляют собой захваченные тяготением Красной планеты бывшие астероиды, а не тела, выброшенные из протопланеты столкновением.

Правда, уже тогда были высказаны возражения против этой идеи. Орбиты обоих тел были слишком близки к круговым; к тому же они находились почти в экваториальной плоскости к планете. Такая картина больше соответствовала гипотезе формирования спутников из обломков прото-Марса путем сгущения (аккреции), ведь у захваченных астероидов орбиты наверняка были бы гораздо более вытянутыми и наклоненными.

У Фобоса и Деймоса давняя и прочная связь с советской и российской наукой. Первый должны были исследовать аппараты последней межпланетной миссии СССР — «Фобос-1» и «Фобос-2». Оба стартовали в июле 1988 года.

Первый из аппаратов был утрачен уже в сентябре. Сначала зонд потерял ориентацию, из-за чего его солнечные батареи перестали заряжать аккумуляторы. В конце концов связь с ним была прервана. Как потом выяснилось, причиной стала ошибка ПО — аварию вызвала замена всего одного символа в переданной на борт программе управления.

Судьба второго аппарата оказалась более успешной. Он долетел до Марса, вышел на круговую орбиту и провел серию сближений с Фобосом. «Фобос-2» сделал 37 снимков спутника, однако незадолго до сброса на поверхность долгоживущей станции и ровера также перестал выходить на связь.

Следующая попытка исследовать Фобос была предпринята уже в постсоветской России — в 2011 году к Марсу стартовал аппарат «Фобос-Грунт». Миссия задумывалась как крайне амбициозный проект, особенно если учесть, что это была первая за 15 лет межпланетная программа «Роскосмоса».

«Фобос-Грунт» должен был не только высадить на поверхность спутника посадочный аппарат, но и забрать пробы грунта — около 200 граммов — и доставить их на Землю. Миссия провалилась: вскоре после запуска зонд пережил сбой, в результате которого остался на низкой околоземной орбите. На связь с аппаратом выйти так и не удалось, несмотря на усилия ученых и инженеров по всему миру. Через несколько месяцев «Фобос-Грунт» сгорел в атмосфере. Провал заставил «Роскосмос» пересмотреть всю межпланетную программу и, в частности, привел к сотрудничеству с Европейским космическим агентством.

В Японии идея отправить зонд к Фобосу возникла в середине 2010-х. Масаки Фудзимото, директор агентства ISAS/JAXA и отец проекта MMX, так вспоминал историю исследования:

С самого начала японские инженеры понимали, что для высадки на Марс потребуется значительный объем новых инженерных решений и исследований. Например, без них невозможно было бы представить мягкую посадку. С другой стороны, подступались к этой задаче в JAXA не с нуля. У агентства за спиной был успешный опыт исследования астероидов в рамках миссий «Хаябуса» и «Хаябуса-2», а Фобос до некоторой степени похож на астероид. Кроме того, в JAXA понимали, что полеты и орбитальные исследования в окрестностях Марса могут дать необходимый опыт для будущей большой марсианской миссии. Таким образом, проект MMX должен был стать связующим звеном между исследованием астероидов и изучением Красной планеты, считали в агентстве.

Фобос, словно эмблема «Барселоны», состоит из синих и красных частей. Но откуда взялись эти полосы, никто не знает

Ученые до сих пор задаются вопросом: действительно ли Фобос и Деймос — это украденные Марсом астероиды или они образовались из обломков, выброшенных на орбиту после столкновения планеты с неким космическим телом? Именно последний сценарий — гипотезу гигантского импакта — сегодня считают наиболее правдоподобной версией образования Луны.

Внутри этих предположений тоже есть разные варианты. Некоторые исследователи, например, допускают, что спутники могли разрушаться под действием приливных сил и собираться из обломков снова. Наконец, не исключено, что Фобос и Деймос образовались по-разному.

Чтобы выбрать или хотя бы сузить круг гипотез, нужно проанализировать образцы грунта с Фобоса. Это позволит понять его минеральный состав, определить, есть ли там вода или лед, оценить степень пористости, найти органику (если она там есть) и в целом изучить геологическую структуру — ведь многие астероиды по конструкции похожи скорее на груду камней, чем на монолитное тело.

Еще одна задача, напрямую связанная с первой, — исследование природы «синих» и «красных» областей на Фобосе. Так ученые назвали две зоны поверхности спутника, которые сильно отличаются друг от друга по спектральным свойствам. «Красная» занимает большую часть поверхности, а к «синей» относится область в районе кратера Стикни. При этом важно, что кратер «синий» и внутри чаши, и вдоль ее границы. То есть разница спектров указывает не на отличия в составе поверхностных и глубинных слоев Фобоса, а скорее на то, что спутник в целом состоит из разнородных кусков.

Одна из заметных черт Фобоса — длинные параллельные борозды, которые покрывают значительную часть поверхности. Чтобы понять геологическую историю спутника, нужно разобраться с тем, что это такое. Трещины? Следы падения обломков? Что-то еще? Чтобы найти ответ, понадобится детальная съемка с орбиты.

Экспедиция поможет узнать что-то новое и о Марсе. Ученые полагают, что в составе проб с Фобоса может оказаться заметная доля марсианского вещества, заброшенного на спутник, например, в результате падения метеоритов. По расчетам, на долю такого ингредиента придется до одной сотой от общего объема образцов.

Если это так, то пробы с Фобоса станут первым марсианским веществом в руках земных ученых. И нельзя исключить, что там могут быть найдены следы марсианской жизни. Об этом говорит, например, ведущий ученый миссии Киёси Курамото, планетолог Университета Хоккайдо: «Я считаю вполне возможным, что в этом образце могут содержаться химические следы биологической активности [на Марсе]».

Аппарат Martian Moons eXploration состоит из трех модулей. В составе миссии есть ровер размером с микроволновку

Аппарат MMX состоит из трех отдельных модулей:

• двигательного, который будет обеспечивать управление и коррекцию орбиты при перелете к Марсу и маневрах;
• посадочного, который должен будет опуститься на поверхность Фобоса;
• возвращаемого аппарата, задача которого — оторваться от поверхности Фобоса и долететь до Земли.

Большая часть научных приборов находится на борту посадочного аппарата. Самые важные из них — это пробоотборники. Именно они должны будут собрать около 10 граммов грунта, которые затем попадут в руки ученых на Земле.

Один из этих приборов, P-sampler, предназначен для сбора частиц прямо с поверхности. Он работает по принципу, напоминающему пылесос: сначала струей азота поднимает грунт, а затем засасывает его внутрь. Второй пробоотборник, C-sampler, — это миниатюрная буровая установка. Она должна будет получить пробу с глубины в несколько сантиметров.

Помимо этого, на борту модуля установлены инфракрасные и гамма-спектрометры для изучения минерального состава марсианских лун и поиска на них льда и органики, камеры для съемки с высоким разрешением и широкоугольные камеры — для исследования тех самых «красных» и «синих» областей. В нагрузку к ним MMX несет лазерный высотометр и, конечно, камеры, разработанные для съемки Марса и спутников в форматах 4K и даже 8K.

В полете будут работать монитор радиационной обстановки и устройства для изучения пыли — они будут заниматься поиском следов комет и пылевых колец вокруг Красной планеты.

Наконец, еще один важнейший элемент миссии — франко-германский четырехколесный мини-ровер IDEFIX размером с небольшую микроволновку и массой около 25 килограммов. Его задача — разведать зону посадки. Для этого у него есть свой комплект приборов. В него входят спектрометр для определения минералов, радиометр для измерения температуры и теплофизических свойств, а также навигационные стереокамеры.

Миссия рассчитана на несколько лет. Возвращение на Землю в случае успеха программы ожидается в 2031 году

Старт состоялся 20 октября с японского космодрома Танегасима в 04:41 по местному времени (19 октября в 22:41 по Москве). Носитель — ракета H3-24L.

Дальше события должны развиваться по следующему сценарию:

• Август 2027 года — прибытие в систему Марса. Здесь MMX должен выйти на околомарсианскую орбиту, после чего двигательный модуль отделяется. Далее — сближение с Фобосом, переход на его орбиту и начало съемки. Одновременно будет проводиться спектральное картографирование и изучение минерального состава, чтобы найти безопасную и в то же время интересную площадку для высадки.
• Декабрь 2028 года — высадка ровера IDEFIX. Затем — около 100 земных суток работы: съемка, изучение минералов, температуры и механических свойств грунта. Эти данные помогут подготовить посадку большого аппарата. После выбора и проверки площадки MMX начнет спуск. После того как аппарат встанет на поверхность, будут собраны образцы с поверхности и глубины, которые потом будут перенесены в контейнер возвращаемой капсулы. Затем запланирована вторая посадка, чтобы получить материал с другого участка, но, если первый отбор окажется успешным, от второй посадки могут отказаться, чтобы не подвергать аппарат и уже добытые образцы повторному риску. После посадочных операций MMX продолжит исследования Фобоса, Марса и окружающего пространства. Затем аппарат расширит орбиту и выполнит серию пролетов Деймоса.
• Ноябрь 2030 года — отлет к Земле возвращаемого модуля с капсулой образцов.
• Июль 2031 года — прибытие к Земле и посадка в Австралии.

Перед прибытием капсула под названием SRC отделится от возвращаемого модуля, войдет в атмосферу и спустится на парашюте. Сам аппарат пролетит мимо Земли.