В последние годы Китай активно занимается изучением внутренней части Солнечной системы. Их первая независимая межпланетная миссия, Tianwen-1, была запущена к Марсу в 2020 году. Tianwen-2 находится в стадии разработки и будет запущен в 2025 году с целью исследования околоземного астероида и кометы главного пояса. Tianwen-3, амбициозный проект по возвращению образцов с Марса, находится на стадии планирования.
Сейчас в Китае готовят план по исследованию внешних районов Солнечной системы, главными целями которых являются луна Юпитера Каллисто и один из ледяных гигантов.
Tianwen-4 на Каллисто
Следующая миссия Китая, которая будет называться Tianwen-4, будет направлена к Юпитеру. Китай рассматривал два основных сценария: орбитальный аппарат Jupiter Callisto Orbiter, который сфокусируется на галилеевой луне и, возможно, включит в себя посадочный аппарат, и Jupiter System Observer, который будет изучать спутники газового гиганта.
Чжу Синьбо, заместитель главного конструктора марсианского орбитального аппарата Tianwen-1 и научный сотрудник Китайской корпорации аэрокосмической науки и техники (CASC) — главного государственного космического подрядчика Китая — в своем выступлении на совместном семинаре Организации Объединенных Наций и Китая по исследованию космоса сообщил, что китайская миссия Tianwen-4 к Юпитеру, похоже, будет сосредоточена на Каллисто. Это подтвердили и официальные представители Китайского национального космического управления (CNSA).
По замыслу Чжу, запуск Tianwen-4 состоится в сентябре 2029 года. Космический аппарат пролетит мимо Венеры в 2030 году, а также получит гравитационную поддержку с Земли в 2031 и 2033 годах, чтобы прибыть к Юпитеру в декабре 2035 года.
В этот момент основной космический аппарат выйдет на орбиту вокруг самой большой планеты Солнечной системы. Но при этом произойдет отделение еще одного зонда, который направится к Урану и совершит пролет для изучения ледяного гиганта. Согласно этому профилю запуска, космический аппарат пролетит мимо ледяного гиганта в марте 2045 года.
План добавить пролет Урана к Tianwen-4 появился на Международном астронавтическом конгрессе в Париже в 2022 году. Несмотря на краткость, это будет бесценное взаимодействие и всего лишь второй в истории визит к Урану после встречи с ним Voyager-2 в 1986 году.
Cнимок с космического аппарата НАСА "Кассини" 7 декабря 2000 года, когда две из четырех крупных лун Юпитера, Европа и Каллисто, были почти идеально выровнены относительно друг друга и центра планеты. Для того чтобы Каллисто была видна на этом снимке, ее яркость пришлось усилить по сравнению с яркостью Европы и Юпитера.
Вернувшись к Юпитеру, основной космический аппарат выйдет на орбиту вокруг Каллисто — самой внешней из четырех галилеевых лун. Перед тем как выйти на орбиту вокруг Каллисто, он может, хотя это уже и не оптимально для данного сценария, провести обследование спутников. Считается, что это планетезимали, захваченные Юпитером, и они слишком малы для наблюдения с помощью телескопов. Объем и баланс научных целей все еще обсуждается китайским сообществом планетологов.
Хотя Каллисто не так привлекательна, как другие галилеевы луны, это интригующий объект по многим причинам. Ее древняя поверхность хранит историю ранней системы Юпитера и всей Солнечной системы, и вполне возможно, что под ней скрывается подповерхностный океан. На луне также есть ударный бассейн Валгалла с ярким центром, окруженным концентрическими трещинами. В отличие от Ганимеда, Европы и Ио, Каллисто находится вне поля интенсивного излучения Юпитера, что облегчает долгосрочное изучение луны.
В ранних планах сценария «Tianwen-4 Callisto» предусматривалась посадочная станция. В последние годы в докладах китайских чиновников об этом ничего не говорится, но, что примечательно, план Чжу включает в себя ударный аппарат.
Нацеливание и развертывание ударного аппарата, а также координация его действий, чтобы основной космический аппарат мог вести наблюдение, будет сложной технической задачей, но и полезной с научной точки зрения. Наблюдение за столкновением и его последствиями откроет уникальное окно для беспрецедентного изучения состава, структуры, механики кратера, наличия органики и многого другого из материала, выброшенного при столкновении. Потенциально это может даже оказать заметное влияние на непрочную атмосферу Каллисто.
Каллисто — вторая по величине луна Юпитера после Ганимеда и третья по величине луна в нашей Солнечной системе. Она почти такая же большая, как Меркурий. Окружность Каллисто по экватору составляет около 15 144 км. Каллисто вращается на расстоянии около 1 883 000 километров от Юпитера, а Юпитер вращается на расстоянии около 778 миллионов километров от нашего Солнца. Каллисто была открыта 7 января 1610 года итальянским ученым Галилео Галилеем.
По словам Чжу, в настоящее время ведется работа над общим дизайном и ключевыми технологиями, включая генерацию энергии, достаточной для работы космического аппарата на расстоянии почти 800 миллионов километров от Солнца, и необходимую защиту для работы в условиях жесткой радиационной среды.
Мишель Блан, планетолог из Института астрофизики и планетологии во Франции и соисследователь миссии NASA Juno, отмечает, что изучение Каллисто — это лучший способ изучить и проверить различные сценарии формирования галилеевых лун.
Юпитер привлекает к себе много внимания: на орбите уже находится аппарат NASA Juno, на подходе — ESA Juice, а в октябре 2024 года планируется запуск аппарата Europa Clipper. Но газовый гигант по-прежнему таит в себе много загадок, говорит Блан.
«Если Tianwen-4 будет нацелен на то, чтобы ответить на наш «большой вопрос» о том, как сформировалась система Юпитера, нацелившись на Каллисто и другие объекты, это будет полностью оригинальная миссия, которая привнесет много новых элементов в наше все еще очень неполное понимание системы Юпитера, от формирования до появления пригодных для жизни миров среди его ледяных лун», — говорит Блан.
Китай также привержен своей сложной программе возвращения образцов с Марса, поэтому подготовка обеих миссий к концу десятилетия — наряду с отдельным, но также интенсивным планом по отправке астронавтов на Луну к 2030 году и планированием Международной лунной исследовательской станции — возможно, потребует значительных ресурсов.
Орбитальный аппарат к ледяному гиганту
Еще одним интересным событием в планах Китая по освоению внешней Солнечной системы является то, что идея миссии — более того, орбитального аппарата — к ледяному гиганту становится все более вероятной.
Ранее журнал Planetary Society сообщал, что китайские ученые представили предложение по полету орбитального аппарата к Нептуну. Презентация Чжу и еще одна презентация, сделанная сотрудником CNSA в июне этого года на заседании Комитета по использованию космического пространства в мирных целях в Вене, подтвердили, что ледяные гиганты являются потенциальными целями для миссии Tianwen-5.
Чжу называет потенциальную дату запуска миссии к Урану — 2035 год, а прибытие на орбиту — 2050 год. Если вместо этого будет выбрана миссия к Нептуну, то она стартует в 2040 году и прибудет на орбиту в 2058 году. В обоих случаях запуск будет осуществляться на ракете Long March 5.
Выход на орбиту позволит получить многолетние данные, что является огромным улучшением по сравнению с данными, которые мы сейчас получаем от пролета «Вояджера» и исследований с помощью далеких телескопов. Кроме того, оба проекта включают в себя аэростаты, которые будут запускаться в атмосферу планет. Они вернут данные о структуре, составе, динамике и многом другом, касающемся атмосфер ледяных гигантов.
Кроме того, космические аппараты могут нести ударные аппараты, которые будут использоваться для изучения крупных лун, таких как Тритон у Нептуна или Титания у Урана.
К числу необходимых прорывов относятся выход на орбиту вокруг планеты на электрической тяге, а также разработка реактора деления для космоса, радиоизотопных термоэлектрических генераторов и антенны с большой апертурой для обеспечения высокоскоростной связи в дальнем космосе. Китай уже работает над ядерной энергетикой для космоса и создает инфраструктуру для полетов в дальний космос.
Однако Чжу отмечает, что исследования продолжаются, и текущие и предстоящие миссии Tianwen закладывают полезный фундамент, а также технологический и инженерный путь к полету орбитального аппарата к ледяному гиганту. Такая миссия позволила бы совершить важные научные открытия, связанные с происхождением и эволюцией Солнечной системы и зарождением жизни.
Хотя это не является заявлением о том, что китайская миссия к ледяному гиганту получила добро — официальное одобрение иногда приходит только после того, как она попадает в рамки пятилетних планов Китая, и для этого требуется ряд достижений, — примечательно, что официальные лица как со стороны политики в CNSA, так и со стороны инженеров в CASC заявляют об этом как о части своих планов. Это может свидетельствовать о текущем мышлении Китая относительно будущих исследований в дальних уголках Солнечной системы.
