Танцы с Меркурием
Российский гамма-спектрометр позволит увидеть экстремальные события во Вселенной и разгадать парадоксы Солнечной системы
Ближайшая к Солнцу планета — Меркурий — в третий раз принимает миссию с Земли. После восьмилетнего путешествия два зонда, отделившиеся от межпланетной станции BepiColombo, маневрируют в ее окрестностях. В течение еще двух месяцев они займут свои рабочие позиции на орбите и приступят к изучению строения и эволюции Меркурия. Четверть приборов на борту аппарата созданы с участием российских специалистов. В их числе — гамма-детектор, с помощью которого ученые надеются увидеть отголоски гибели нейтронных звезд, найти на Меркурии воду, железо и другие элементы.
Путь BepiColombo, космического аппарата массой 4100 кг, по своей сложности не имеет аналогов в истории изучения планет Солнечной системы. Его траектория — изощренный «танец» с гравитацией: за время путешествия ему пришлось выполнить девять маневров, необходимых для торможения станции. Первый такой вираж состоялся у Земли, затем последовали два пролета мимо Венеры, и наконец, настала очередь для шести пируэтов возле самого Меркурия. Эти маневры продиктованы законами небесной механики: если бы аппарат летел не петляя, он набрал бы слишком большую скорость, гравитация Меркурия не затянула бы его на орбиту планеты и он рванул бы прямиком к Солнцу.
BepiColombo состоит из трех модулей: произведенных в ЕС перелетного модуля MTM и двух орбитальных аппаратов — европейского Mercury Planetary Orbiter (MPO) и японского Mercury Magnetospheric Orbiter (Mio). MPO займется картографированием поверхности и изучением состава планеты, Mio — исследованием ее магнитного поля и магнитосферы. Четыре из шестнадцати приборов на борту межпланетной станции созданы при участии российских ученых. Первый из них — панорамный энерго-масс-спектрометр PICAM, входящий в плазменный комплекс SERENA, это совместная разработка России, Австрии и Франции. Он работает как всевидящая камера для заряженных частиц и предназначен для изучения процессов, связанных с выбросом нейтральных частиц с поверхности Меркурия и их ионизацией. Второй прибор — ультрафиолетовый спектрометр PHEBUS. Головной разработчик — французское космическое агентство CNES; российская сторона предоставила входной оптический блок, который работает в диапазоне волн от 55 до 330 нанометров и предназначен для изучения состава экзосферы Меркурия. Третий — камера MSASI (Mercury Sodium Atmosphere Spectral Imager), созданная в кооперации ученых России и Японии. Она будет наблюдать экзосферу в спектральных линиях натрия, что поможет понять причины появления этого элемента в ближайшем космическом окружении Меркурия. И наконец, Меркурианский гамма- и нейтронный спектрометр (МГНС) — прибор, который полностью разработан и изготовлен в России, в Институте космических исследований (ИКИ) РАН. Его задача — регистрация потоков нейтронов и гамма-лучей от поверхности планеты. По этим данным можно восстановить химический состав поверхности Меркурия и измерить массовую долю воды в верхнем слое грунта в окрестности полюсов.
Как стало известно во время недавнего сближения зонда с Меркурием, МГНС полностью готов к работе. «Мы уже Меркурий, что называется, почувствовали. Благодаря BepiColombo мы уже побывали в его окрестностях — на расстоянии порядка нескольких сотен километров от планеты, получили первые данные. Увидели все то, что и ожидали: Меркурий излучает нейтроны, мы их видим, он излучает гамма-излучение — мы это тоже видим», — рассказывает «Моноклю» заведующий отделом ядерной планетологии ИКИ РАН Игорь Митрофанов.
Увидеть рождение сверхновой
На МГНС миссия возлагает большие надежды. Благодаря этому прибору ученые получают возможность фиксировать одно из самых удивительных явлений в космосе — космические гамма-всплески. Они связаны с грандиозными, по человеческим меркам, событиями — гибелью массивных звезд или столкновением сверхплотных объектов, например нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры.