Tàu thăm dò lơ lửng trong một khoảng không băng giá. Đã 3 năm trôi qua kể từ khi nó ra mắt tại Baikonur và một con đường dài trải dài sau một tỷ km. Vành đai tiểu hành tinh đã được vượt qua một cách an toàn, các công cụ mỏng manh đã chống chọi với cái lạnh khắc nghiệt của không gian thế giới. Và phía trước? Những cơn bão điện từ khủng khiếp trong quỹ đạo của Sao Mộc, bức xạ chết người và một cuộc hạ cánh khó khăn trên bề mặt của Ganymede - vệ tinh lớn nhất của hành tinh khổng lồ.
Theo giả thuyết hiện đại, dưới bề mặt của Ganymede là một đại dương ấm áp khổng lồ, có thể là nơi sinh sống của những dạng sống đơn giản nhất. Ganymede cách xa Trái đất gấp 5 lần, lớp băng 100 km che chở một cách đáng tin cậy "cái nôi" khỏi cái lạnh vũ trụ, và trường hấp dẫn khổng lồ của sao Mộc liên tục làm "rung chuyển" lõi của vệ tinh, tạo ra một nguồn nhiệt vô tận. năng lượng.
Tàu thăm dò của Nga sẽ hạ cánh nhẹ xuống một trong những hẻm núi trên bề mặt băng giá của Ganymede. Trong một tháng, anh ta sẽ khoan băng ở độ sâu vài mét và phân tích mẫu - các nhà khoa học hy vọng sẽ xác định được thành phần hóa học chính xác của các tạp chất trong băng, từ đó đưa ra một số ý tưởng về cấu trúc bên trong của vệ tinh. Một số người tin rằng sẽ có thể tìm thấy dấu vết của sự sống ngoài Trái đất. Một cuộc thám hiểm liên hành tinh thú vị - Ganymede sẽ trở thành thiên thể thứ bảy *, trên bề mặt mà các tàu thăm dò trái đất sẽ ghé thăm!
"Europe-P" hoặc mặt kỹ thuật của dự án
Nếu những lời của Phó Thủ tướng Rogozin về "cuộc hạ cánh lên Mặt Trăng" của Trạm Vũ trụ Quốc tế có thể được coi là một trò đùa, thì tuyên bố năm ngoái của người đứng đầu Roscosmos Vladimir Popovkin về sứ mệnh sắp tới lên Sao Mộc có vẻ là một quyết định nghiêm túc. Những lời của Popovkin hoàn toàn trùng khớp với ý kiến của Viện sĩ Lev Zeleny, Giám đốc Viện Nghiên cứu Không gian RAS, người vào năm 2008, đã công bố ý định gửi một chuyến thám hiểm khoa học đến các mặt trăng băng giá của Sao Mộc - Europa hay Ganymede.
Bốn năm trước, vào tháng 2 năm 2009, một thỏa thuận quốc tế đã được ký kết để bắt đầu chương trình nghiên cứu toàn diện về Sứ mệnh Hệ thống Sao Mộc Europa, trong đó, ngoài trạm liên hành tinh của Nga, JEO của Mỹ, JGO của Châu Âu và trạm JMO của Nhật Bản sẽ đi đến Sao Mộc. Đáng chú ý là Roskosmos đã chọn cho mình phần đắt nhất, phức tạp và quan trọng nhất của chương trình - không giống như những người tham gia khác, những người chỉ chuẩn bị cho các quỹ đạo để nghiên cứu bốn vệ tinh "lớn" của Sao Mộc (Europa, Ganymede, Callisto, Io) từ không gian, trạm của Nga nên thực hiện thao tác khó nhất và nhẹ nhàng "hạ cánh" xuống bề mặt của một trong các vệ tinh đã chọn.
Các nhà du hành vũ trụ của Nga đang hướng tới các vùng bên ngoài của hệ mặt trời. Còn quá sớm để đặt dấu chấm than ở đây, nhưng bản thân tâm trạng cũng đang rất phấn khích. Các báo cáo từ sâu không gian trông thú vị hơn nhiều so với các báo cáo từ Riviera của Pháp, nơi một số quan chức Nga vui đùa trong kỳ nghỉ.
Như trong bất kỳ dự án đầy tham vọng nào, trong trường hợp tàu thăm dò của Nga để nghiên cứu Ganymede, có rất nhiều hoài nghi, mức độ dao động từ những cảnh báo có thẩm quyền và chính đáng đến những lời mỉa mai hoàn toàn theo kiểu "bổ sung nhóm quỹ đạo của Nga tại đáy của Thái Bình Dương."
Câu hỏi đầu tiên và có lẽ là đơn giản nhất: tại sao Nga cần siêu thám hiểm này? Trả lời: nếu chúng ta luôn được hướng dẫn bởi những câu hỏi như vậy, nhân loại vẫn còn ngồi trong hang động. Nhận thức và khám phá Vũ trụ - có lẽ đây là ý nghĩa chính của sự tồn tại của chúng ta.
Còn quá sớm để mong đợi bất kỳ kết quả cụ thể và lợi ích thiết thực nào từ các cuộc thám hiểm liên hành tinh - cũng giống như yêu cầu một đứa trẻ ba tuổi phải tự kiếm sống một cách độc lập. Nhưng sớm hay muộn thì một bước đột phá sẽ xảy ra và kiến thức tích lũy được về các thế giới vũ trụ xa xôi chắc chắn sẽ có ích. Có lẽ ngày mai "cơn sốt tìm vàng" không gian sẽ bắt đầu (được điều chỉnh cho một số Iridium hoặc Helium-3) và chúng ta sẽ có động lực mạnh mẽ để làm chủ hệ mặt trời. Hoặc có thể chúng ta sẽ ở lại Trái đất thêm 10.000 năm nữa, không thể bước ra ngoài không gian. Không ai biết khi nào điều này sẽ xảy ra. Nhưng điều này là không thể tránh khỏi, được đánh giá bởi sự giận dữ và nghị lực bất khuất mà một người thay đổi những vùng lãnh thổ mới, trước đây không có người ở trên hành tinh của chúng ta.
Câu hỏi thứ hai, liên quan đến chuyến bay đến Ganymede, nghe có vẻ khắc nghiệt hơn: liệu Roscosmos có khả năng thực hiện một chuyến thám hiểm tầm cỡ này không? Rốt cuộc, cả các trạm liên hành tinh của Nga và Liên Xô đều chưa từng hoạt động ở các vùng bên ngoài của hệ mặt trời. Các nhà du hành vũ trụ trong nước chỉ giới hạn trong việc nghiên cứu các thiên thể gần nhất. Không giống như bốn "hành tinh bên trong" nhỏ với bề mặt rắn - Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa, "hành tinh bên ngoài" là những hành tinh khí khổng lồ, với kích thước và điều kiện hoàn toàn không phù hợp trên bề mặt của chúng (và nói chung, chúng có bất kỳ Theo các khái niệm hiện đại, "bề mặt" của Yuriter là một lớp hydro lỏng khổng lồ nằm ở độ sâu của hành tinh dưới áp suất trong hàng trăm nghìn bầu khí quyển của Trái đất).
Nhưng cấu trúc bên trong của những người khổng lồ khí chỉ là chuyện nhỏ so với những khó khăn nảy sinh trong quá trình chuẩn bị cho một chuyến bay đến các "vùng bên ngoài" của hệ mặt trời. Một trong những vấn đề quan trọng liên quan đến sự xa xôi khổng lồ của các khu vực này với Mặt trời - nguồn năng lượng duy nhất trên trạm liên hành tinh là RTG (máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ) của chính nó, được cung cấp nhiên liệu bằng hàng chục kg plutonium. Nếu một “món đồ chơi” như vậy có mặt trên tàu Phobos-Grunt, thì sử thi với sự kiện rơi trạm xuống Trái đất sẽ biến thành một “trò cò quay của Nga” trên toàn thế giới … Ai có thể nhận được “giải thưởng chính”?
Tuy nhiên, không giống như sao Thổ thậm chí xa hơn, bức xạ mặt trời trên quỹ đạo của sao Mộc vẫn rất nhạy cảm - vào đầu thế kỷ 21, người Mỹ đã tạo ra một loại pin năng lượng mặt trời hiệu quả cao, được trang bị cho trạm liên hành tinh mới Juno (được phóng lên Sao Mộc năm 2011). Chúng tôi đã cố gắng loại bỏ RTG đắt tiền và nguy hiểm, nhưng kích thước của ba tấm pin mặt trời "Juno" đơn giản là rất lớn - mỗi tấm dài 9 m và rộng 3 m. Hệ thống phức tạp và cồng kềnh. Cho đến nay, không có bình luận chính thức nào theo dõi quyết định của Roscosmos.
Khoảng cách tới Sao Mộc lớn hơn 10 lần so với khoảng cách tới Sao Kim hoặc Sao Hỏa - do đó, câu hỏi đặt ra về thời lượng của chuyến bay và đảm bảo độ tin cậy của thiết bị trong nhiều năm hoạt động trong không gian mở.
Hiện tại, nghiên cứu đang được thực hiện trong lĩnh vực tạo ra động cơ ion hiệu quả cao cho các chuyến bay liên hành tinh đường dài - mặc dù có cái tên tuyệt vời, nhưng đây là những thiết bị hoàn toàn tầm thường và khá đơn giản, được sử dụng trong hệ thống kiểm soát thái độ của các vệ tinh Liên Xô của Dòng sao băng. Nguyên lý hoạt động - dòng khí bị ion hóa chảy ra khỏi buồng làm việc. Lực đẩy của "siêu mô tô" bằng một phần mười Newton … Nếu đặt "động cơ ion" trên ô tô nhỏ "Oka", ô tô "Oka" sẽ giữ nguyên vị trí.
Bí mật là, không giống như động cơ phản lực hóa học thông thường, phát triển sức mạnh khổng lồ trong một thời gian ngắn, động cơ ion hoạt động lặng lẽ trong không gian mở trong suốt hành trình bay đến một hành tinh xa xôi. Một bình xenon hóa lỏng khối lượng 100 kg đủ cho hàng chục năm hoạt động. Kết quả là, sau một vài năm, thiết bị phát triển một tốc độ khá vững chắc, và xét trên thực tế là tốc độ của dòng môi chất làm việc ra khỏi vòi phun của "động cơ ion" cao hơn nhiều lần so với tốc độ của dòng ra. của môi trường làm việc từ vòi phun của động cơ tên lửa đẩy chất lỏng thông thường, triển vọng tăng tốc của tàu vũ trụ mở ra cho các kỹ sư với tốc độ hàng trăm km / giây! Toàn bộ câu hỏi là với sự hiện diện trên tàu một nguồn năng lượng điện đủ mạnh và có công suất để tạo ra từ trường trong buồng động cơ.
Năm 1998, NASA đã thử nghiệm một hệ thống đẩy ion trên tàu Deep Space-1. Năm 2003, tàu thăm dò Hayabusa của Nhật Bản, cũng được trang bị động cơ ion, đã đến tiểu hành tinh Itokawa. Thời gian sẽ trả lời liệu tàu thăm dò tương lai của Nga có nhận được động cơ tương tự hay không. Về nguyên tắc, khoảng cách tới Sao Mộc không lớn bằng, ví dụ, tới Sao Diêm Vương, do đó, vấn đề chính nằm ở việc đảm bảo độ tin cậy của thiết bị thăm dò và khả năng bảo vệ nó khỏi cái lạnh và các dòng hạt vũ trụ. Hãy hy vọng khoa học Nga sẽ đương đầu với nhiệm vụ khó khăn này.
Vấn đề mấu chốt thứ ba trên đường đến những thế giới xa xôi nghe có vẻ ngắn gọn và súc tích: Khả năng kết nối
Đảm bảo kết nối ổn định với trạm liên hành tinh - vấn đề này không thua kém về độ phức tạp so với việc xây dựng "Tháp Babel". Ví dụ, tàu thăm dò liên hành tinh Voyager 2, vào tháng 8 năm 2012, tàu thăm dò đã rời khỏi hệ mặt trời và hiện đang trôi nổi trong không gian giữa các vì sao, đang hướng tới sao Sirius, mà nó sẽ đạt tới trong 296.000 năm Trái đất. Hiện tại, Voyager 2 đang cách Trái đất 15 tỷ km, công suất phát của tàu thăm dò liên hành tinh là 23 W (giống như bóng đèn trong tủ lạnh của bạn). Nhiều bạn sẽ lắc đầu khó tin - để nhìn thấy ánh sáng mờ ảo của bóng đèn 23 watt từ khoảng cách 15 tỷ km … điều đó là không thể.
Tuy nhiên, các kỹ sư NASA thường xuyên nhận được dữ liệu đo từ xa từ tàu thăm dò với tốc độ 160 bps. Sau 14 giờ chậm trễ, tín hiệu máy phát Voyager 2 đến Trái đất với năng lượng 0,3 phần tỷ của một phần nghìn tỷ Watt! Và điều này là khá đủ - ăng ten 70 mét của các trung tâm liên lạc không gian tầm xa của NASA ở Mỹ, Úc và Tây Ban Nha tự tin nhận và giải mã tín hiệu của những kẻ lang thang trong không gian. Một so sánh đáng sợ khác: năng lượng phát xạ vô tuyến từ các ngôi sao, được áp dụng cho toàn bộ sự tồn tại của thiên văn học vô tuyến không gian, không đủ để làm nóng cốc nước ít nhất một phần triệu độ! Độ nhạy của các thiết bị này chỉ đơn giản là tuyệt vời. Và nếu tàu thăm dò liên hành tinh ở xa chọn đúng tần số và định hướng ăng-ten của nó về phía Trái đất, nó chắc chắn sẽ được nghe thấy.
Thật không may, không có cơ sở hạ tầng trên mặt đất cho liên lạc không gian đường dài ở Nga. Tổ hợp ADU-1000 "Pluto" (được xây dựng vào năm 1960, Evpatoria, Crimea) có khả năng cung cấp liên lạc ổn định với tàu vũ trụ ở khoảng cách không quá 300 triệu km - điều này đủ để liên lạc với sao Kim và sao Hỏa, nhưng quá ít đối với các chuyến bay đến "các hành tinh bên ngoài".
Tuy nhiên, việc thiếu các thiết bị mặt đất cần thiết không nên trở thành trở ngại đối với Roscosmos - các ăng ten mạnh mẽ của NASA sẽ được sử dụng để liên lạc với thiết bị trên quỹ đạo của Sao Mộc. Tuy nhiên, vị thế quốc tế của dự án bắt buộc …
Cuối cùng, tại sao Ganymede lại được chọn cho nghiên cứu, chứ không phải châu Âu, hứa hẹn hơn trong việc tìm kiếm một đại dương dưới băng? Hơn nữa, dự án ban đầu được chỉ định là "Europe-P". Điều gì đã khiến các nhà khoa học Nga phải cân nhắc lại ý định của mình?
Câu trả lời là đơn giản và hơi khó chịu. Thật vậy, ban đầu nó được dự định hạ cánh trên bề mặt của Europa.
Trong trường hợp này, một trong những điều kiện quan trọng là bảo vệ tàu vũ trụ khỏi tác động của các vành đai bức xạ của Sao Mộc. Và đây không phải là một lời cảnh báo xa vời - trạm liên hành tinh Galileo, đi vào quỹ đạo của Sao Mộc vào năm 1995, đã nhận được 25 liều bức xạ gây chết người trên quỹ đạo đầu tiên của nó. Trạm chỉ được cứu bằng cách bảo vệ bức xạ hiệu quả.
Hiện tại, NASA có các công nghệ cần thiết để bảo vệ và che chắn bức xạ cho các thiết bị tàu vũ trụ, nhưng đáng tiếc, Lầu Năm Góc đã cấm chuyển giao bí mật kỹ thuật cho phía Nga.
Chúng tôi đã phải khẩn cấp thay đổi lộ trình - thay vì châu Âu, Ganymede đã được chọn, nằm ở khoảng cách 1 triệu km từ Sao Mộc. Đến gần hành tinh sẽ rất nguy hiểm.
