В ходе миссии будут запущены два аппарата: спутник для дистанционных исследований поверхности планеты и спутник для исследований ее магнитосферы. Старт миссии намечен на 2012 год, аппараты достигнут планеты примерно через полтора года. В состав научной аппаратуры для дистанционных исследований планеты и ее магнитосферы входит российский прибор «Гамма» и нейтронный спектрометр «МГНС». Специальная установка предназначается для исследования магнитного поля Меркурия и его взаимодействия с солнечным ветром. Кроме того, еще три прибора создаются Россией совместно с Японией, Францией и Австрией.
Меркурий: загадочный сосед
Cуществование льда на поверхности Меркурия или на небольшой глубине под ней до сих пор однозначного доказательства не получило
Как это ни странно на первый взгляд, ближайшая к Солнцу и самая маленькая из планет Солнечной системы (ее диаметр всего в 1,5 раза больше диаметра Луны) долгое время оставалась на периферии научного интереса. Тому есть несколько причин. Во-первых, из-за близости планеты к Солнцу наблюдать Меркурий с Земли крайне сложно: он почти постоянно скрывается в лучах светила. Многим астрономам-профессионалам не удавалось даже мельком увидеть эту крошечную планету. Хотя Меркурий часто бывает очень ярок (иногда он не уступает по яркости Сириусу - самой яркой звезде на нашем небе), его блеск теряется в голубых и ярко-розовых красках рассвета или в вечерних сумерках.
Во-вторых, Меркурий, как и полагается богу торговли и посланцу Олимпа (заметим также - покровителю плутов и воров), довольно шустро «бегает» по своей орбите: меркурианский год длится 88 земных суток. При этом за два оборота вокруг Солнца планета совершает три оборота вокруг своей оси.
Таким образом, сближение космического зонда со столь «резвым» объектом представляет собой очень сложную навигационно-баллистическую задачу. Чтобы перебраться с околоземной на околомеркурианскую орбиту, нужно погасить значительную часть орбитальной скорости Земли, которая составляет ~30 км/с. В настоящее время ни один аппарат не способен на прямой перелет к Меркурию, и обычно применяется сложная стратегия из многочисленных гравитационных маневров.
До сих пор это удалось только одному зонду, американскому Mariner-10: в 1975 году благодаря расчетом Коломбо аппарат трижды сблизился с планетой (в одном из пролетов сближение составило всего 318 км) и передал на Землю серию качественных снимков меркурианской поверхности: на некоторых из них различимы объекты размером до пятидесяти метров.
Собственно, эти снимки и данные, полученные более четверти века назад, до сих пор являются единственными достоверными сведениями о том, как выглядит поверхность планеты. Однако миссия «Маринер» поставила больше вопросов, чем дала ответов. Почему у Меркурия такая высокая плотность? Каково происхождение его магнитного поля? Как повлияли на Меркурий столкновения с крупными космическими телами? Какова его сейсмическая активность? И так далее.
Царство жары и льда
Сюрпризом оказались и другие данные, полученные Mariner-10 и показавшие, что Меркурий обладает крайне слабым магнитным полем, величина которого – лишь около 1% от земного |
Как оказалось, поверхность Меркурия на первый взгляд весьма напоминает лунную: на поверхности планеты оказалось множество кратеров. Более тщательные исследования снимков позволили установить, что всхолмленные участки вокруг лунных кратеров, сложенные из материала, выброшенного при кратерообразующем взрыве, в полтора раза шире меркурианских – при одинаковом размере кратеров. Объясняется это тем, что большая сила тяжести на Меркурии препятствовала более далекому разлету грунта. Оказалось, что на Меркурии, как и на Луне, имеется два главных типа местности – аналоги лунных материков и морей.
Сюрпризом оказались и другие данные, полученные Mariner-10 и показавшие, что Меркурий обладает крайне слабым магнитным полем, величина которого – лишь около 1% от земного. Это незначительное на первый взгляд обстоятельство для ученых было крайне важным, поскольку из всех планетных тел земной группы глобальной магнитосферой обладают лишь Земля и Меркурий. И единственным наиболее правдоподобным объяснением природы меркурианского магнитного поля может быть наличие в недрах планеты частично расплавленного металлического ядра, опять же, подобного земному.
Судя по всему, у Меркурия это ядро очень большое, на что указывает высокая плотность планеты (5,4 г/см3), позволяющая предполагать, что Меркурий содержит много железа, единственного достаточно широко распространенного в природе тяжелого элемента.
Судя по имеющимся данным, поверхность Меркурия, получающая огромное количество солнечной энергии, представляет собой настоящее пекло. Средняя температура в момент меркурианского полдня составляет около +350°С. Причем когда Меркурий находится на минимальном расстоянии от Солнца, она поднимается до +430°С, при максимальном же удалении опускается всего до +280°С. Впрочем, установлено также и то, что сразу после захода Солнца температура в приэкваториальной области резко снижается до -100°С, а к полуночи вообще доходит до -170°С, но после рассвета поверхность быстро прогревается до +230°С.
Проведенные с Земли измерения в радиодиапазоне показали, что внутри грунта на небольшой глубине температура вообще не зависит от времени суток. Что говорит о высоких теплоизолирующих свойствах поверхностного слоя, но поскольку световой день длится на Меркурии 59 земных суток, то за это время хорошо прогреться, пусть и на небольшую глубину, успевают все участки поверхности. Казалось бы, говорить о возможности существования в таких условиях на Меркурии льда – по меньшей мере абсурдно. Но вот в 1992 году, во время радиолокационных наблюдений с Земли вблизи северного и южного полюсов планеты, были впервые обнаружены участки, очень сильно отражающие радиоволны. Именно эти данные и были истолкованы как свидетельства наличия льда в приповерхностном меркурианском слое. Предположительно, лед образуется на дне кратеров, в которые из-за их близкого расположения к полюсам планеты солнечные лучи попадают лишь вскользь или не попадают вовсе.
«Мессенджер» опередит «Коломбо»
Миссия Messenger |
Несмотря на наблюдения и расчеты, существование льда на поверхности Меркурия или на небольшой глубине под ней до сих пор однозначного доказательства не получило. Дело в том, что повышенным радиоотражением обладают и каменные горные породы, содержащие соединения металлов с серой, и металлические конденсаты, например, ионы натрия, осевшие в результате постоянной «бомбардировки» Меркурия частицами солнечного ветра.
Но тут возникает вопрос: почему распространение участков, сильно отражающих радиосигналы, четко приурочено именно к полярным областям Меркурия? Может быть, остальная территория защищена от солнечного ветра магнитным полем планеты? Надежды на прояснение загадки о льдах в царстве жары связаны лишь с полетом к Меркурию новых автоматических космических станций, оборудованных измерительными приборами, позволяющими определить химический состав поверхности планеты. Вероятно, уточнить эти вопросы поможет миссия Messenger, осуществляемая НАСА с 3 августа 2004 года. Сложности, с которыми сталкиваются ученые, посылающие космические аппараты к Меркурию, наглядно демонстрирует «маршрут» американской межпланетной станции. Он предусматривает 6 гравитационных маневров: 1 августа 2005 года аппарат прошел на высоте 2866 км от поверхности Земли, 24 октября 2006 года и 6 июня 2007 года Messenger должен пролететь у Венеры, 15 января, 6 октября 2008 года и 30 сентября 2009 года – у Меркурия.
Только 18 марта 2011 года аппарат выйдет на высокоэллиптическую полярную орбиту вокруг Меркурия. Наименьшая высота в перицентре составит 200 км. Аппарат должен проработать на орбите Меркурия двое меркурианских суток, то есть немного меньше земного года. Основной фактор, определяющий долговечность аппарата в данном случае, – перегрев бортовой аппаратуры лучами близкого светила. 67% солнечных батарей станции занимают зеркала, отражающие и рассеивающие солнечный свет. Считается, что данные, полученные американской станцией, будут использованы для уточнения задач международной миссии Beppi Colombo.