В останні роки Китай активно займається вивченням внутрішньої частини Сонячної системи. Їхню першу незалежну міжпланетну місію, Tianwen-1, було запущено до Марса в 2020 році. Tianwen-2 знаходиться у стадії розробки та буде запущений у 2025 році з метою дослідження навколоземного астероїду та комети головного поясу. Tianwen-3, амбітний проект щодо повернення зразків з Марса, знаходиться на стадії планування.
Зараз у Китаї готують план дослідження зовнішніх районів Сонячної системи, головними цілями яких є місяць Юпітера Каллісто і один з крижаних гігантів.
Tianwen-4 на Каллісто
Наступну місію Китаю, яка називатиметься Tianwen-4, буде спрямовано до Юпітера. Китай розглядав два основні сценарії: орбітальний апарат Jupiter Callisto Orbiter, який сфокусується на галілеєвому місяці і, можливо, включить посадковий апарат, і Jupiter System Observer, який вивчатиме супутники газового гіганта.
Чжу Сіньбо, заступник головного конструктора марсіанського орбітального апарату Tianwen-1 та науковий співробітник Китайської корпорації аерокосмічної науки та техніки (CASC) — головного державного космічного підрядника Китаю у своєму виступі на спільному семінарі Організації Об'єднаних Націй та Китаю з дослідження космосу повідомив, що китайська місія Tianwen-4 до Юпітера, схоже, буде зосереджена на Каллісто. Це підтвердили офіційні представники Китайського національного космічного управління (CNSA).
За задумом Чжу, запуск Tianwen-4 відбудеться у вересні 2029 року. Космічний апарат пролетить повз Венеру у 2030 році, а також отримає гравітаційну підтримку із Землі у 2031 та 2033 роках, щоб прибути до Юпітера у грудні 2035 року.
У цей момент основний космічний апарат вийде на орбіту навколо найбільшої планети Сонячної системи. Але при цьому відбудеться відділення ще одного зонда, який попрямує до Урану і здійснить проліт вивчення крижаного гіганта. Згідно з цим профілем запуску, космічний апарат пролетить повз крижаний гігант у березні 2045 року.
План додати проліт Урану до Tianwen-4 з'явився на Міжнародному астронавтичному конгресі в Парижі 2022 року. Незважаючи на стислість, це буде безцінна взаємодія і лише другий в історії візит до Урану після зустрічі з ним Voyager-2 у 1986 році.
Знімок з космічного апарату НАСА "Кассіні" 7 грудня 2000 року, коли два з чотирьох великих місяців Юпітера, Європа та Каллісто, були майже ідеально вирівняні щодо один одного та центру планети. Для того, щоб Каллісто було видно на цьому знімку, її яскравість довелося посилити в порівнянні з яскравістю Європи та Юпітера.
Повернувшись до Юпітера, основний космічний апарат вийде на орбіту навколо Каллісто — найзовнішнього з чотирьох галілеєвих місяців. Перед тим як вийти на орбіту навколо Каллісто, він може, хоч це вже й не оптимально для цього сценарію, провести обстеження супутників. Вважається, що це планеті зималі, захоплені Юпітером, і вони занадто малі для спостереження за допомогою телескопів. Обсяг та баланс наукових цілей все ще обговорюється китайською спільнотою планетологів.
Хоча Каллісто не така приваблива, як інші галілеєві місяці, це інтригуючий об'єкт з багатьох причин. Її давня поверхня зберігає історію ранньої системи Юпітера та всієї Сонячної системи, і цілком можливо, що під нею ховається підповерхневий океан. На місяць також є ударний басейн Валгалла з яскравим центром, оточеним концентричними тріщинами. На відміну від Ганімеда, Європи та Іо, Каллісто знаходиться поза полем інтенсивного випромінювання Юпітера, що полегшує довгострокове вивчення місяця.
У ранніх планах сценарію Tianwen-4 Callisto передбачалася посадкова станція. В останні роки в доповідях китайських чиновників про це нічого не говориться, але, що примітно, план Чжу включає ударний апарат.
Націлювання та розгортання ударного апарату, а також координація його дій, щоб основний космічний апарат міг вести спостереження, буде складним технічним завданням, але й корисним з наукового погляду. Спостереження за зіткненням та його наслідками відкриє унікальне вікно для безпрецедентного вивчення складу, структури, механіки кратера, наявності органіки та багато іншого з матеріалу, викинутого при зіткненні. Потенційно це може навіть вплинути на неміцну атмосферу Каллісто.
Калісто — другий за величиною місяць Юпітера після Ганімеда і третій за величиною місяць у нашій Сонячній системі. Вона майже така ж велика, як Меркурій. Коло Каллісто за екватором становить близько 15 144 км. Каллісто обертається на відстані близько 1883000 кілометрів від Юпітера, а Юпітер обертається на відстані близько 778 мільйонів кілометрів від нашого Сонця. Каллісто була відкрита 7 січня 1610 року італійським ученим Галілео Галілеєм.
За словами Чжу, наразі ведеться робота над загальним дизайном та ключовими технологіями, включаючи генерацію енергії, достатньої для роботи космічного апарату на відстані майже 800 мільйонів кілометрів від Сонця, та необхідний захист для роботи в умовах жорсткого радіаційного середовища.
Мішель Блан, планетолог з Інституту астрофізики та планетології у Франції та дослідник місії NASA Juno, зазначає, що вивчення Каллісто — це найкращий спосіб вивчити та перевірити різні сценарії формування галілеєвих місяців.
Юпітер привертає до себе багато уваги: на орбіті вже знаходиться апарат NASA Juno, на підході — ESA Juice, а в жовтні 2024 року планується запуск апарату Europa Clipper. Але газовий гігант, як і раніше, таїть у собі багато загадок, каже Блан.
«Якщо Tianwen-4 буде націлений на те, щоб відповісти на наше «велике питання» про те, як сформувалася система Юпітера, націлившись на Каллісто та інші об'єкти, це буде повністю оригінальна місія, яка привнесе багато нових елементів у наше все ще дуже неповне розуміння системи Юпітера від формування до появи придатних для життя світів серед його крижаних місяців», — каже Блан.
Китай також прихильний до своєї складної програми повернення зразків з Марса, тому підготовка обох місій до кінця десятиліття — поряд з окремим, але також інтенсивним планом з відправки астронавтів на Місяць до 2030 року та плануванням Міжнародної місячної дослідницької станції — можливо, вимагатиме. .
Орбітальний апарат до крижаного гіганта
Ще однією цікавою подією в планах Китаю щодо освоєння зовнішньої Сонячної системи є те, що ідея місії — більш того, орбітального апарату — до крижаного гіганта стає дедалі ймовірнішою.
Раніше журнал Planetary Society повідомляв, що китайські вчені представили пропозицію щодо польоту орбітального апарату до Нептуна. Презентація Чжу та ще одна презентація, зроблена співробітником CNSA у червні цього року на засіданні Комітету з використання космічного простору з мирною метою у Відні, підтвердили, що крижані гіганти є потенційними цілями для місії Tianwen-5.
Чжу називає потенційну дату запуску місії до Урану – 2035 рік, а прибуття на орбіту – 2050 рік. Якщо замість цього буде обрано місію до Нептуна, то вона стартує 2040 року і прибуде на орбіту 2058 року. В обох випадках запуск буде здійснюватися на ракеті Long March 5.
Вихід на орбіту дозволить отримати багаторічні дані, що є величезним покращенням порівняно з даними, які ми зараз отримуємо від прольоту «Вояджера» та досліджень за допомогою далеких телескопів. Крім того, обидва проекти включають аеростати, які запускатимуться в атмосферу планет. Вони повернуть дані про структуру, склад, динаміку та багато іншого, що стосується атмосфер крижаних гігантів.
Крім того, космічні апарати можуть нести ударні апарати, які будуть використовуватися для вивчення великих місяців, таких як Тритон у Нептуна або Титанія в Урана.
До необхідних проривів відносяться вихід на орбіту навколо планети на електричній тязі, а також розробка реактора поділу для космосу, радіоізотопних термоелектричних генераторів і антени з великою апертурою для забезпечення високошвидкісного зв'язку в далекому космосі. Китай уже працює над ядерною енергетикою для космосу та створює інфраструктуру для польотів у далекий космос.
Однак Чжу зазначає, що дослідження продовжуються, і поточні та майбутні місії Tianwen закладають корисний фундамент, а також технологічний та інженерний шлях до польоту орбітального апарату до крижаного гіганта. Така місія дозволила б зробити важливі наукові відкриття, пов'язані з походженням та еволюцією Сонячної системи та зародженням життя.
Хоча це не є заявою про те, що китайська місія до крижаного гіганта отримала добро — офіційне схвалення іноді приходить тільки після того, як вона потрапляє в рамки п'ятирічних планів Китаю, і для цього потрібна низка досягнень, — примітно, що офіційні особи як з боку політики в CNSA, так і з боку інженерів у CASC заявляють про це як частину своїх планів. Це може свідчити про поточне мислення Китаю щодо майбутніх досліджень у далеких куточках Сонячної системи.
