Після того як NASA було змушене відмовитися від планів освоєння Місяця, на перше місце в списку завдань агентства вийшов таємничий Марс і астероїди, космічні хулігани, які загрожують Землі своїми ризикованими маневрами. Найважливішим етапом їх вивчення буде масштабна геологорозвідка. Ясна річ, альпенштоками і ручними бурами тут не обійтися.
Комети і астероїди належать до маловивчених об'єктів Сонячної системи. Звідси зрозумілий підвищений інтерес вчених до цих часто непередбачуваних і смертельно небезпечних космічних бродягів. Першим проектом в історії їх освоєння, в якому на провідних ролях виступили астрогеологи, стала місія до комети Wild-2, яка стартувала взимку 1999 року. Автоматичну міжпланетну станцію Stardust інженери Lockheed Martin Astronautics створили спеціально для збору і доставки на Землю кометної речовини.
На шляху до галактичної мандрівниці Stardust трохи покрутився навколо Місяця, заскочив в гості до маленького астероїда Анніфранк і в очікуванні справжньої справи попрацював космічним пилососом. Проблема збору мікроскопічних зразків була вирішена досить оригінально: пилинки, що летять на шалених швидкостях, ловила капсула-сачок зі 132 комірками, наповненими аерогелем. Ця надтехнологічна субстанція з рекордно низькою серед твердих тіл щільністю була винайдена американцем Стівеном Кістлером ще в 1931 році. Аерогелеві пастки працюють настільки м'яко, що в них не руйнуються навіть крихкі органічні молекули, «налиплі» на космічні частинки. 15 січня 2006 року капсула зі Stardust повернулася на Землю, доставивши дослідникам унікальний матеріал цілості і збереження.
Відправляючи апарат Stardust до комети Вільде, також відомої як Wild-2, вчені очікували побачити на фотографіях щось на зразок запиленого чорного сніжка. Замість цього перед ними постало тверде небесне тіло зі складним рельєфом: піками заввишки до 100 м, кратерами глибиною до 150 м. Діаметр найбільшого кратера «Ліва нога» досягає кілометра, а за площею він становить п'яту частину поверхні комети. У зразках пилу була виявлена амінокислота гліцин і рідкісний на Землі ізотоп вуглецю.
Вчений камікадзе
У випадку з кометою Темпеля NASA використовувала інший геологічний інструмент - досить грубий, але ефективний. 4 липня 2005 року космічний апарат Deep Impact під час максимального зближення з тілом комети випустив спеціальний зонд Impactor, що представляв собою мідну торпеду, начинену дослідницькою апаратурою. Зонд на величезній швидкості зіткнувся з кометою і зруйнувався, в результаті чого стався масивний викид кометної речовини об'ємом приблизно 10 000 т. Проте чутливі прилади зонда встигли зробити експрес-аналіз хімічного складу ядра комети. У пробах була виявлена органіка, походження якої досі невідоме.
У липні цього року в Західній Австралії нечисленні аборигени могли спостерігати феєричне видовище - вогняне шоу повернення на Землю японського зонда Hayabusa, який за сім років здійснив космічну подорож протяжністю 2 млрд кілометрів. Залізяка розміром з двокамерний холодильник безслідно згоріла в атмосфері, але її цінний вантаж - герметична капсула з кількома міліграмами інопланетної речовини - благополучно приземлилася на Зеленому континенті. Японський сокіл увійшов в історію цивілізації як перший космічний апарат, який зробив геологічні дослідження на астероїдах. Як і у випадку з кометою Темпеля, японці вибрали найпростіший і єдино можливий на тому етапі розвитку технології спосіб отримання зразків ґрунту з загубленого в дебрях космосу гігантського булижника під назвою Ітокава - бомбардування. Буріння на Ітокава було б дуже проблематичним - гравітація на його поверхні в 60 000 разів слабша, ніж на Землі.
Зразки ґрунту, взяті станцією «Венера-13», містили 45% оксиду кремнію, 4% оксиду калію, 7% оксиду кальцію. Порода, доставлена на Землю апаратом «Венера-14», мала дещо інший склад: 49% оксиду кремнію, 10% оксиду кальцію і лише 0,2% оксиду калію. На місці посадки «Венери-14» склад ґрунту приблизно відповідає земному океанічному базальту. Атмосфера Венери складається здебільшого з вуглекислого газу (96%) і азоту (4%).
Hayabusa підлетів до астероїда і, як гігантський комар, вжалив його двома важкими танталовими пелетами. Піротехнічний заряд розігнав шматочки металу до 1100 км/год. Фонтан пилу і камінців, який піднявся при цьому, мав опинитися в трубі-пастці. Правда, при обстеженні капсули в ній опинилося всього 5 мг речовини. Можливо, причина такого мізерного улову - тверда кремніста порода, з якої складається Ітокава. Втім, існує й інший тип астероїдів, складених з пухких кутових мінералів. Саме на них звернули свої погляди інженери компанії Astrium, підрозділу європейського концерну EADS.
Заводний механізм
Група Лайзи Пікок розробляє пенетратори для майбутніх місій у пояс астероїдів. Технічні рішення, знайдені під час цієї роботи, допоможуть надалі створити більш ефективні інструменти для освоєння Марса. На астероїдах можна потренуватися і командам, що займаються технологіями транспортування космічних матеріалів на Землю. Спочатку роботи проводилися в рамках місії Marco Polo, в якій брали участь європейське космічне агентство ESA і японське JAXA.
Венера: пекельна геологія
Умови на планеті, за іронією долі здавна символізує любов, можна назвати справжнім Пеклом: півтисячі і більше градусів спеки, моторошний тиск у 95 атмосфер і важка п'ятдесятикілометрова ковдра отруйної атмосфери. І все ж 1982 року відразу два радянських апарати - Венера-13 і Венера-14 - досягли поверхні цієї розпеченої сковорідки і провели на ній унікальні бурові операції. Роботи здійснювалися на спеціальних верстатах, розроблених у Ташкентському КБ машинобудування. Створення ґрунтозаборного пристрою для Венери зайняло півтора року, а до цього протягом п'яти років хіміки готували для неї особливі сплави. Конструкторам знадобився новий ефективний електродвигун. Алмазна бурова коронка верстата за дві хвилини повинна була заглибитися в дуже твердий скельний грунт майже на 3 сантиметри. 120 мотосекунд - це граничний ресурс агрегату в подібних умовах. Транспортування окремих колонок керну в герметичний рентгенограф проводилася по системі трубопроводів. Для цього використовувалися піропатрони, що періодично пробивали спеціальні прокладки, через які всередину системи проникали атмосферні гази. Під їхнім натиском порції ґрунту проштовхувалися в камеру, де тиск вирівнювався до 0.06 атм завдяки відкриттю клапана вакуумного балона. Унікальність цієї установки визнали навіть американці з NASA, які так і не ризикнули повторити радянський трюк з бурінням у космічному пеклі. У 1985 році ташкентське ГЗУ ще раз побувало на Венері в рамках міжнародної місії до комети Галлея. Модернізована версія оригінального верстата, закріплена на посадковому апараті Вега-1, успішно провела буріння в іншому районі планети. В цей же час колектив ТашКБМ закінчив розробку прототипів ГЗУ і пенетраторів для досліджень геології Марса і його супутника Фобоса, але грянув розвал Союзу поховав ці проекти в архівах лабораторій.
Завданням, яке поставили перед групою Лайзи Пікок, було створення простого автоматичного механізму без зовнішнього джерела енергії, здатного здійснити забір проби ґрунту масою 40 г протягом короткого п'ятисекундного контакту з поверхнею астероїда. Такий маневр необхідно було повторити щонайменше тричі. Далі зібраний матеріал мав бути законсервований і доставлений на Землю. Незважаючи на те, що місія була скасована, група Пікок продовжила роботу в розрахунку на нові проекти.
На старті у інженерів Astrium було досить пухке портфоліо з 20 оригінальних концепцій. Для взяття проб пропонувалися мініатюрні лопати, конвеєрні стрічки, щітки, клейкі пластини тощо. В результаті з них були обрані три ідеї з мінімальним ризиком відмови в екстремальних умовах відкритого космосу - дротик з наконечником у вигляді квітки, пелюстки якого змикаються при поглибленні; парний совок, що загрібає грунт і захлопується в коробочку; короноподібна виколотка з внутрішньою нейлоновою щетиною для затримки пилів. Джерело енергії у всіх концепціях - потужна витая пружина.
