На сайте EurekAlert опубликован пресс-релиз, в котором сообщается, что миссия NASA по исследованию троянских астероидов Юпитера “Люси” (Lucy) прошла финальную фазу проектирования и так называемый системный обзор — System Integration Review (SIR). SIR проводится перед финальной сборкой космического зонда, тестированием всех необходимых приборов и их установкой на аппарат. Системный обзор определяет, готово аппаратное обеспечение и научные инструменты к “слиянию” с зондом или нет. К сборке самого аппарата инженеры приступят в конце августа 2020 года.

“Люси” — первая в истории космических исследований миссия, которая должна будет изучить популяцию троянских астероидов, вращающихся вокруг Солнца вместе с Юпитером («впереди» и «позади» планеты). Газовый гигант достаточно массивен, чтобы “рассеивать” все астероиды в своих окрестностях, но из-за гравитационного баланса Солнца и Юпитера некоторые астероиды попадают в “ловушку” — оказываются в области равновесия, или иначе точках Лагранжа L₄ и L₅. Такие объекты называют троянскими, в честь героев Троянской войны, описанных в гомеровской «Илиаде».

Малые тела, попавшие в L₄ или L₅, будут находиться в неподвижном состоянии относительно газового гиганта и обращаться вместе с ним вокруг звезды миллиарды лет. Это происходит, потому что в одной точке меньшее тело притягивается с одинаковой силой как к планете, так и к звезде, в другой гравитационные силы, действующие на объект с меньшей массой, уравновешиваются центробежной силой инерции.

На иллюстрации показаны орбиты аппарата. Сперва он посетит астероид (52246) Donaldjohanson в 2025 году, потом, в точке L4 в 2027-2028 годах астероиды (3548) Eurybates (белый цвет) и его спутник, (15094) Polymele (розовый цвет), (11351) Leucus (красный цвет), и (21900) Orus (красный цвет). В точке L5 в 2033 году станция приблизится к двойному астероиду (617) Patroclus-Menoetius (розовый цвет)

Стоит отметить, что точки Лагранжа есть не только у системы Юпитер-Солнце, но, например, и у системы Земля-Солнце, Нептун-Солнце и так далее. Исследователи считают, раз “троянцы” существуют в области равновесия миллиарды лет, то эти астероиды могут быть остатками того же первичного материала, который сформировал внешние планеты Солнечной системы. В таком случае “троянцы” являются “капсулой времени”, изучив эти тела, ученые получат ценные данные об истории ранней Солнечной системы. Возможно, что с помощью таких астероидов специалисты раскроют тайну происхождения органических материалов в космосе и даже жизни на Земле.

Миссию NASA планирует отправить в космос в октябре 2021 года. Свое название она получила в честь австралопитека по имени Люси, скелет которого нашли в Эфиопии в 1974 году.

«Подобно тому, как Люси дала ученым уникальную информацию об эволюции человечества, одноименная миссия NASA произведет революцию в изучении происхождения планет и образования Солнечной системы», — говорится на сайте проекта.

Аппарат “Люси” и полезная нагрузка

“Люси” — это космическая станция длиной более 13 метров. Значимую часть зонда займут две солнечные панели, каждая длиной не менее 6 метров, они будут служить источником питания корабля, когда тот выйдет на орбиту Юпитера. 

На своем борту аппарат будет нести 4 научных инструмента:

— L’Ralph — состоит из двух приборов: многоспектральной камеры (MVIC), работающей в области спектра 0,4-0,85 микрон, и инфракрасного спектроскопического картографа (LEISA), работающего в области спектра 1-3,6 микрон. MVIC будет делать цветные изображения троянских астероидов, а LEISA будет исследовать силикаты, искать лед и органические вещества на поверхности “троянцев”.

— L’LORRI — разведывательный сканер дальнего радиуса действия с высоким пространственным разрешением. Это панхроматическая камера, улавливающая длины волн 0,35–0,85 микрон. Благодаря L’LORRI ученые получат самые детальные изображения поверхности “троянцев”.

— L’TES — тепловой инфракрасный спектрометр, работающий в области спектра 6-75 микрон. Инструмент позволит узнать тепловые характеристики астероидов, а также состав и структуру материала их поверхности.

— High Gain Antenna — 2-метровая высокочастотная антенна, предназначенная для радиосвязи с Землей. С помощью нее ученые также попытаются измерить доплеровский сдвиг и таким образом узнать массу “троянцев”.

Кроме того, “Люси” будет использовать свою систему T2CAM, представляющую собой специальную камеру с усовершенствованной оптикой, цифровой логикой и программным обеспечением,чтобы определить формы астероидов.

Монохромная камера ECAM-M50 с объективом NFOV. Камера T2CAM практически будет выглядеть аналогично

Цели “Люси”

Аппарат исследует шесть астероидов системы Юпитер-Солнце с разных расстояний.

Первое тело, которое посетит “Люси” — (52246) Donaldjohanson. Это астероид С-класса. Астрономы открыли его в 1981 году. Считается, что он представляет собой углеродистый объект, диаметром около 4 километров. К “троянцам” он не относится. Зонд пролетит мимо этой цели в апреле 2025 года.

Специалисты предполагают, что (52246) Donaldjohanson откололся от некого объекта после того, как тот столкнулся с крупным телом около 130 миллионов лет назад. Ученые думают, что в результате этой “космической аварии” появились астероиды семейства Эригона (Erigone) — очень темные объекты Главного пояса астероидов (область между орбитами Марса и Юпитера).

Вторая цель “Люси” — троянский астероид C-класса (3548) Eurybates, расположенный в точке Лагранжа L4. Этот объект намного крупнее первой цели, его диаметр около 64 километров. Ученые предполагают, что, как и (52246) Donaldjohanson, астероид Eurybates появился после столкновения, случившегося 130 миллионов лет назад.

Исследование этой цели поможет астрономам разгадать тайну “троянцев”, а именно ответить на ряд вопросов: — почему среди “троянцев” чаще встречаются астероиды C-класса?

— почему астероидов С-класса в центральной части главного пояса больше, чем во внешней и внутренней областях?

— почему среди 8 000 открытых «троянцев» в Солнечной системе, больше 90% находится на орбите Юпитера?

— почему астероиды D-класса встречаются в главном поясе крайне редко? Может быть, астероиды D-класса распадаются? Или, может быть, при столкновении с другими телами каким-то образом становятся астероидами C-класса?

В январе 2019 года команда “Люси” узнала, что у (3548) Eurybates есть спутник диаметром около 1 километра. В августе 2027 года зонд исследует и этот объект.

Третья цель “Люси”— астероид (15094) Polymele — самый маленький известный “троянец”. Его диаметр 21 километр. Это астероид P-класса с низкой отражательной способностью. Ученые считают, что тела этого класса богаты органикой. Зонд приблизится к (15094) Polymele в сентябре 2027 года.

Четвертый объект, который исследует “Люси” — (11351) Leucus, астероид D-класса, диаметром 34 километра. Астрономы считают, что, в отличие от других астероидов, это тело вращается вокруг своей оси очень медленно, полный оборот делает за 466 часов. Сравнив (11351) Leucus с другими объектами D-класса, специалисты больше узнают о материалах, из которых состоят подобные астероиды. Аппарат прибудет к цели в апреле 2028 года.

В ноябре 2028 года “Люси” приблизится к очередному астероиду — (21900) Orus. Этот объект, диаметром 51 километр, относят к D-классу астероидов и считают одним из 100 крупнейших “троянцев” Юпитера. Аппарат исследует (21900) Orus и проведет его сравнительный анализ с меньшим объектом, (11351) Leucus.

Снимок двойного троянского астероида (617) Patroclus и Menoetius, сделанный телескопом Хаббл в 2018 году

Последняя цель “Люси” — двойной троянский астероид (617) Patroclus и Menoetius. Это “троянцы” P-класса с диаметром 113 км и 104 км, соответственно. Ученые предполагают, что “космическая парочка” сформировалась во времена молодой Солнечной системы 4 миллиарда лет назад, из материала, из которого образовались внешние планеты. “Люси” подойдет к цели в марте 2033 года.

Планируется, что миссия “Люси” продлится 12 лет. За это время аппарат изучит состав и свойства реголита троянских астероидов, определит минералы, органику и количество льда на поверхностях этих тел, узнает их массу и плотность, а также попробует найти кольца и спутники у таких астероидов.

источник severnymayak / eurekalert

Когда речь заходит о космических путешествиях, как правило, представляются бравые пилоты и инженеры, которые отважно преодолевают технические трудности, самоотверженно подвергают себя повышенным дозам ионизирующего излучения и постоянно занимаются научной работой. Но скорее всего немалую долю своего времени они будут тратить на борьбу с микробами, потому что в космосе эти микроскопические организмы становятся настоящими смертельно опасными монстрами, гораздо более страшными, чем на Земле.

Большое количество исследований за последние три десятилетия были посвящены тому, как микрогравитация и среда космических лабораторий влияют на микроорганизмы. Например, еще в 2013 году группа немецких ученых установила, что стафилококки и энтерококки побывавшие в космосе становятся гораздо более устойчивыми к антибиотикам. В этой же работе было отмечено, что аналогичный эффект был обнаружен и в культурах, выращиваемых на антарктической исследовательской станции Конкордия.

Иными словами, жизнь в экстремальных условиях заставила эти бактерии не только приспособиться к ним в общем, но и повысить защитные механизмы против антибиотиков. Что еще более пугает, микроскопические вредители сохраняют свои «улучшенные» свойства по возвращении на Землю. Не насовсем, но на достаточный срок, чтобы успеть навредить людям или другим организмам.

Кроме того, как выяснили американские биологи в 2017 году, бактерии в космосе мутируют заметно быстрее. Это касается, в первую очередь, механизмов приспособления, но и на заразность с тяжестью вызываемых заболеваний может повлиять. Понятное дело, что для некоторых такие выводы могли показаться очевидными, но, вообще-то именно этим наука и занимается — регулярно проверяет гипотезы и теории, пусть даже самые очевидные. Вдруг они на самом деле окажутся когнитивным искажением и полной ложью?

Условия среды на орбитальных станциях так сильно влияют на любые организмы не столько из-за повышенной дозы радиации (это важный фактор, но не ключевой), а из-за практически полного отсутствия силы притяжения. Микрогравитация заставляет многие базовые для жизни физические процессы протекать совершенно иначе. Например, в космосе, даже при наличии стабильной атмосферы, оседание частиц в растворах, их равномерное растворение, конвекция жидкостей и газов, а также плавучесть — минимизированы.

Формируя биопленки бактерии начинают вести себя так, будто являются не отдельными организмами, а тканью (в биологическом смысле). Их функции дифференциируются, они начинают «общаться» и производить ряд специальных веществ, не свойственных для них в «индивидуальном полете». В итоге это приводит к гораздо более деструктивному поведению такой колонии, чем если бы на ее месте было аналогичное количество «отдельных» бактерий.

Зато такие явления, как поверхностное натяжение жидкостей и капиллярные силы проявляются сильнее и начинают играть гораздо более важную роль. Все это приводит к тому, что бактерии начинают вести себя несколько иначе. Например, у них чаще наблюдается групповое поведение — формирование биопленок. Это также повышает их устойчивость к антибиотикам и способствует росту на поверхностях внутри космических лабораторий.

Недавнее исследование микроскопических обитателей МКС подтверждает вышеуказанные выводы. В качестве заключения индийские ученые предлагают разработать и применять на станции новые уникальные обеззараживающие средства на основе благородных металлов, к которым бактерии не смогут выработать устойчивость.

Отдельная проблема — бактерии угрожают людям не только напрямую, но и ускоряя износ оборудования. Образуемые ими биопленки провоцируют коррозию металлов и других материалов, из-за чего такое критически важное оснащение станций, как системы жизнеобеспечения и электроснабжения могут выйти из строя раньше заложенного в них ресурса. Такие эффекты были обнаружены еще отечественными космонавтами на орбитальной лаборатории «Мир».

Это не означает, что исследования в космосе для человечества заказаны — нет, ученые обязательно найдут решение. Тем более, что постоянное присутствие обитаемых станций на орбите Земли или других планет позволяет проводить уникальные исследования, пока еще недоступные роботам. Однако этот простой пример наглядно показывает, какие неожиданные неприятные сюрпризы способна преподносить жизнь на новых рубежах познания мира и вселенной.

источник Василий Парфенов | популярная механика

На этой неделе к Марсу отправится третья за последний месяц исследовательская автоматическая станция. Американская миссия «Марс-2020» (марсоход Perseverance) будет запущена в четверг 30 июля в 14:50 мск (11:50 UTC) на ракете-носителе «Атлас-5».

Перед марсоходом, как и перед его предшественником Curiosity («Любопытство»), стоят задачи по изучению геологии Марса и истории его эволюции. Если предыдущий аппарат, все еще работающий на поверхности планеты, должен был изучить возможность существования жизни на древнем Марсе, то Perseverance («Настойчивость») будет искать следы такой жизни. Помимо этого, он соберет образцы грунта для доставки их на Землю последующими миссиями, а также проведет несколько технологических экспериментов.

Одним из важных инструментов марсохода станет камера Mastcam-Z – улучшенная версия камеры Mastcam, примененной на Curiosity. Она будет делать панорамные снимки поверхности (в т. ч. стереоскопические) с возможностью оптического увеличения. Также камера будет использоваться для определения минералогического состава пород на поверхности Марса. Помимо нее, марсоход несет SuperCam – камеру-спектрометр для определения химического состава пород на поверхности планеты. Более детальный анализ элементного состава будет проводиться при помощи рентгеновского флуоресцентного спетрометра PIXL.

Для поиска органических примесей в грунте и уточнения его минерального состава будет использоваться рамановский спектрометр с ультрафиолетовым лазерным излучателем SHERLOC, включающий камеру высокого разрешения. Также на марсоходе установлена климатическая станция MEDA, предназначенная для измерения температуры воздуха, атмосферного давления, скорости и направления ветра, относительной влажности и размера и формы частиц пыли в воздухе. Наконец, на Perseverance есть радар сверхбольшого диапазона RIMFAX (150 МГц – 1,2 ГГц), предназначенный для обнаружения ближайших подповерхностных слоев пород с шагом 10 см и на глубину до 10 м.

MOXIE – технологическая экспериментальная установка, которая должна подтвердить возможность производства кислорода из углекислого газа, содержащегося в марсианской атмосфере. В дальнейшем эта технология может применяться для снабжения кислородом пилотируемых экспедиций. Другие эксперименты найдут применение на будущих марсоходах. Их список включает отработку автоматического обхода препятствий, новую систему сбора данных при посадке и обновленную систему навигации, которая позволит с увеличенной скоростью перемещаться по пересеченной местности.

Наконец, на борту Perseverance находится экспериментальный вертолет Ingenuity:

Perseverance построен на той же платформе, что и Curiosity, а потому его внешний вид и технические характеристики заметно не изменится. Марсоход имеет массу 1025 кг и размеры 3 x 2,7 x 2,2 м без учета руки-манипулятора. В качестве источника энергии используется радиоизотопный генератор на плутонии-238 мощностью 110 Вт. Он будет заряжать две литиево-ионные батареи: они будут служить источниками энергии при выполнении научных операций, когда потребление марсоходом энергии может возрастать до 900 кВт*ч.

Основным средством связи с Землей станет ультра-высокочастотная антенна, которая будет передавать сигнал через спутники на орбите Марса (MRO, MAVEN и TGO). Обеспечиваемая ей скорость передачи данных – до 2 мбит/с. Также на марсоходе есть узконаправленная антенна для прямой связи с Землей в периоды видимости. Ее скорость составит до 160 бит в секунду на Землю и до 500 б/с с Земли. Третья антенна является малонаправленной. Она предназначена для приема простых сигналов с Земли.

Рука-манипулятор с пятью степенями свободы имеет длину 2,1 м. Помимо спектрометров, на рабочей головке манипулятора установлен небольшой бурильный механизм, способный создавать отверстия диаметром 27 мм и глубиной до 60 мм.

Perseverance доберется до Марса 18 февраля 2021 года и сразу выполнит посадку в кратере Джезеро на западном склоне равнины Исиды – огромного ударного бассейна на севере от экватора Марса. Диаметр кратера составляет 45 км.

Западная часть равнины Исиды сложена древними породами, которые отличаются высоким геологическим разнообразием. Поверхность Марса в этом региона сформировалась 3,6 млрд лет назад. По мнению ученых, в кратере Джезеро располагалась дельта древней марсианской реки. Таким образом, в нем должны находиться речные отложения, принесенные водным потоком со всего бассейна реки.

Обратной стороной геологического разнообразия кратера Джезеро является неровный рельеф. На поверхности кратера находится много булыжников, камней и уступов, которые затрудняют посадку.

Для доставки Perseverance на поверхность Марса будет использоваться не классическая посадочная платформа, а «небесный кран» – устройство, зависающее в воздухе на реактивных двигателях и спускающее марсоход к поверхности на тросе. Для миссии 2020 года точность посадки была увеличена на 50% по сравнению с «краном», использованным для доставки на Марс Curiosity в 2012 году. Район посадки представляет собой эллипс размером 25x20 км. Кроме того, навигационная система «небесного крана» была модернизирована. Теперь он сможет анализировать поверхность перед посадкой, чтобы избегать опасных участков.

источник kosmolenta / nasa / твит

Американские исследователи выяснили, что микроскопические грибы Cladosporium sphaerospermum могут быть противорадиационным щитом. Такое свойство подтвердили в ходе эксперимента на МКС: оказалось, что грибная пленка толщиной менее двух миллиметров может снизить поток радиации почти на два процента. По расчетам, чтобы довести марсианский уровень ионизирующего излучения до безопасных значений, достаточно будет «щита» толщиной 21 сантиметр. Результаты исследования опубликованы на сервисе препринтов bioRxiv.

Развитие колонии Cladosporium sphaerospermum (в левой половине чашки).

Оказавшись за пределами Земли, человек подвергается значительному воздействию радиации. Например, астронавты за время работы на МКС в среднем получают дозу в 144 миллизиверта, а для участника марсианской экспедиции эта цифра всего за год составит 400 миллизивертов. На поверхности Земли облучение намного менее интенсивное: средняя годичная доза составляет 6,3 миллизиверта.

Хотя влияние космического излучения на здоровье остается плохо изученным, специалисты не сомневаются, что от него необходимо ограждаться. Однако создание механических защитных щитов требует много материалов, в то время как объем полезной нагрузки, которую можно взять с собой в космос, ограничен.

Оригинальное решение этой проблемы предложили Грэм Шанк (Graham K. Shunk) и Ксавье Гомес (Xavier R. Gomez). Первый из них сейчас учится в одной из школ Северной Каролины, а второй поступил в местный университет. Они заметили, что некоторые живые организмы успешно справляются с воздействием радиации. Отдельные виды грибов даже научились поглощать ионизирующее гамма-излучение с помощью пигмента меланина и использовать его для производства собственной биомассы в процессе радиосинтеза. Среди них — Cladosporium sphaerospermum, некоторые штаммы которого выживают даже в разрушенном реакторе Чернобыльской АЭС.

Шанк и Гомес предположили, что слой таких грибов может стать отличным антиадиационным щитом для космических путешественников и марсианских колонистов. Одно из главных его преимуществ заключается в том, что грибы можно вырастить на месте из образца весом несколько граммов, а не везти с собой много расходных материалов типа алюминия или нержавеющей стали.

Эта идея позволила исследователям выиграть конкурс космических инноваций, и в декабре 2018 года колония C. sphaerospermum отправилась на МКС. В течение 30 дней счетчики Гейгера фиксировали поток ионизирующего излучения через две половины чашки Петри, одна из которых была заселена грибами, а вторая была контрольной (ее заполнили агаром).

Колония C. sphaerospermum отлично перенесли заморозку во время полета на орбиту и на МКС быстро начала разрастаться. По мере того, как слой грибов становился толще, радиационный поток через него сокращался. В течение первых 24 часов уровень радиации под «грибной» половиной чашки Петри был на 0,5 процента ниже, чем под контрольной. Однако к концу эксперимента разница увеличилась примерно до двух процентов. Грибы загораживали лишь одну сторону счетчика Гейгера, так что, если бы они окружали его полностью, эту цифру можно было бы удвоить.

Хотя снижение радиационного потока на несколько процентов может показаться незначительным, следует отметить, что этого результата удалось добиться за счет тонкой грибной пленки толщиной 1,7 миллиметра. Согласно расчетам, чтобы снизить поток радиации на Марсе до земных уровней, потребуется грибной щит толщиной 21 сантиметр. По мнению авторов, для его создания лучше всего смешать грибы с марсианским грунтом и периодически поливать талой водой из полярных шапок. Другой вариант — создание композитного материала из местного грунта в сочетании с выделенным из грибов пигментов меланином. Для зашиты от излучения достаточно будет девятисантиметрового слоя такого композита.

Корейские ученые обнаружили способ защитить мышей от лучевой болезни. Они продемонстрировали, что наночастицы диоксида церия с поверхностным слоем смешанного оксида марганца повышают каталитическую активность против реакционноспособных кислородных частиц — одного из косвенных механизмов воздействия радиации на живые организмы. В эксперименте они повысили уровень выживания мышей после высокой дозы радиации до 67 процентов.

источник nplus1