Почему для исследований был выбран астероид Бенну

После двух лет полёта, удалившись на миллиарды километров от Земли, космический аппарат OSIRIS-REx приближается к пункту своего назначения – астероиду Бенну. В декабре 2018 года аппарат достигнет астероида и приступит к исследованию этого скалистого объекта, составлению карты его поверхности и поиску благоприятного места для забора образцов грунта.

В июле 2020 года космический аппарат на короткое время коснется поверхности Бенну, чтобы захватить манипулятором не менее 60 граммов камней и грунта. Максимальное количество грунта, которое способен собрать аппарат, составляет 2000 граммов, и это был бы самый большой образец, доставленный с внеземного объекта за всё время космических исследований. Затем аппарат поместит пробы в специальную капсулу и отправится в обратный путь к Земле, чтобы в 2023 году сбросить капсулу в пустыне штата Юта, где её должны забрать учёные.

Бенну представляет собой небольшой скалистый объект, это всего лишь один из 780000 известных астероидов в нашей Солнечной системе. Так почему учёные для исследований выбрали именно Бенну? На это есть 10 причин.


1. Близость к Земле.

В отличие от орбит большинства других объектов, которые вращаются вокруг Солнца в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером, орбита Бенну находится ближе к Земле, при этом даже её пересекает. Астероид приближается к Земле каждые 6 лет.
Кроме того, его орбита расположена практически в той же плоскости, в которой вращается Земля, что немного облегчило задачу энергообеспечения при запуске космического аппарата. Но старт всё же потребовал значительной мощности, поэтому OSIRIS-REx дополнительно использовал гравитацию Земли, чтобы перейти в плоскость орбиты Бенну, когда он приблизился к нашей планете в сентябре 2017 года.


2. Подходящий размер

Так же, как Земля и все планеты, астероиды осуществляют вращение вокруг своей оси. Часто небольшие объекты (диаметром до 200 метров) вращаются с высокой скоростью до нескольких оборотов в минуту. Такое быстрое вращение делает затруднительным подстройку скорости космических аппаратов к скорости вращения астероида с целью приземления и забора образцов. Кроме того, из-за быстрого вращения с поверхности астероидов сбрасывается значительная часть камней и грунта (реголита), а именно этот материал планируется найти на астероиде с помощью аппарата OSIRIS-REx.
Благодаря подходящему размеру, Бенну вполне доступен и богат реголитом. Он имеет диаметр 492 метра, что немного больше высоты Эмпайр-Стейт-Билдинг в Нью-Йорке, и период вращения, равный 4,3 часа.


3. Древний астероид

Бенну - это фрагмент, оставшийся после бурного формирования Солнечной системы. Некоторые из частиц минералов, содержащихся на Бенну, могут быть старше Солнечной системы. Эти микроскопические частицы пыли могли сохраниться с тех давних пор, когда умирающие звёзды извергали в пространство своё вещество, из которого более 4,5 миллиардов лет назад в конечном итоге образовалось Солнце и планеты.
Но осколки астероидов, называемые метеоритами, падали на поверхность Земли с момента образования планеты. Так почему учёным просто не исследовать эти древние камни, прилетевшие к нам из космоса?
Дело в том, что астрономы не могут точно определить (за очень редким исключением), откуда, с каких объектов попали к нам эти метеориты, что имеет большое значение. Кроме того, эти раскалённые в земной атмосфере огненные камни часто падали в грязь, песок или снег. Воздействие дождя и снега в течение сотен или тысяч лет вызывало их разрушение. Всё это сильно меняет химию метеоритов, скрывая от нас важную информацию.


4. Бенну - хорошо сохранившийся астероид

С другой стороны, Бенну - это капсула времени из ранней Солнечной системы, сохранившаяся почти нетронутой в вакууме космического пространства.
Хотя ученые предполагают, что он разрушил более крупный объект в поясе астероидов при катастрофическом столкновении, случившимся 1-2 миллиарда лет назад, и сошёл со своей прежней орбиты, сместившись ближе к Земле, они всё же считают, что эти события изменили Бенну незначительно.


5. Он может содержать информацию о происхождении жизни

Анализ образцов с астероида Бенну поможет учёным-планетологам лучше понять роль астероидов в занесении на Землю жизнеобразующих соединений. Изучив Бенну с помощью космических и наземных телескопов, учёные выяснили, что он представляет собой углеродистый или богатый углеродом астероид.
Как известно, углерод - это базис всех органических молекул. Вполне вероятно, что Бенну, богат органическими молекулами, состоящими из цепочек углерода, связанных с атомами кислорода, водорода и других элементов в том химическом взаимодействии, которое является основой всех известных живых существ. Помимо углерода, на Бенну может находиться ещё один важный для жизни компонент: вода, включённая в минералы, образующие астероид.


6. На нём находятся ценные ресурсы

Исследование Бенну поможет не только узнать о нашем космическом прошлом, но и планировать наше будущее. Астероиды богаты природными ресурсами, например, железом и алюминием, также они содержат и драгоценные металлы, такие как платина. По этой причине некоторые компании и даже страны создают технологии, которые однажды позволят нам добывать на астероидах различные химические элементы.
Что еще более важно, астероиды, подобные Бенну, являются ключом к будущим далёким космическим путешествиям. Если люди научатся извлекать водород и кислород из воды, содержащейся в минералах астероида, они смогут производить ракетное топливо. Таким образом, в будущем астероиды могут служить заправочными станциями для автоматических или пилотируемых кораблей, летящих на Марс и далее.
На текущий момент основные задачи – приобрести опыт манёвров вокруг астероида и исследовать его химические и физические свойства, чтобы накопить необходимые знания для будущих космических «старателей».


7. Бенну поможет больше узнать о других астероидах

Бенну был открыт в 1999 году и был тщательно изучен астрономами при помощи телескопов. Учёные полагают, что уже многое узнали о физических и химических свойствах астероида. Их знания основаны не только на наблюдении за астероидом, но и на изучении метеоритов, найденных на Земле, а также на применении математического моделирования.
Благодаря подробной информации, полученной с помощью OSIRIS-REx, учёные смогут проверить точность своих прогнозов относительно Бенну. Прямые исследования дадут возможность уточнить данные, полученные благодаря телескопическим наблюдениям и моделям, с помощью которых учёные пытаются определить природу других астероидов в нашей Солнечной системе.


8. Бенну поможет лучше понять тепловую энергию Солнца

Астрономы подсчитали, что с момента открытия Бенну его орбита смещалась по направлению к Солнцу примерно на 280 метров в год. Это может происходить по причине явления, называемого эффектом Ярковского, то есть процесса, при котором одна сторона небольшого тёмного астероида нагревается солнечным светом, а затем это тепло излучается от астероида при его вращении. Тепловая энергия смещает астероид либо дальше от Солнца, если направления его вращения вокруг оси и вокруг Солнца совпадают, либо же, как в случае Бенну, приближает его к Солнцу, поскольку он вращается вокруг оси в сторону, противоположную направлению его орбиты.
OSIRIS-REx изучит эффект Ярковского с близкого расстояния, что поможет учёным прогнозировать движение Бенну и других астероидов в пространстве. Наблюдения за тем, как сила солнечного излучения влияет на Бенну с течением времени, показали, что, вероятно, именно благодаря ей астероид переместился к нашей области Солнечной системы из пояса астероидов.


9. Околоземные астероиды – это потенциальная угроза

Учёные стремятся предсказать направление дрейфа орбит астероидов, чтобы вычислить вероятность и время их потенциально опасного приближения к Земле. Принимая во внимание эффект Ярковского, они подсчитали, что в 2135 году Бенну может подойти к Земле ближе, чем Луна, а между 2175 и 2195 годами это расстояние, вероятно, ещё более сократится.
Хотя Бенну вряд ли в то время столкнётся с Землёй, наши потомки могут воспользоваться данными от OSIRIS-REx для изменения траекторий любых опасных астероидов, возможно, используя даже эффект Ярковского в своих интересах.


10. Образцы с Бенну – это дар потомкам

Образцы грунта с Бенну будут доставлены на Землю 24 сентября 2023 года. Команда учёных миссии OSIRIS-REx возьмут для исследований четверть от всего количества собранного реголита. Остальные три четверти будут доступны для учёных всего мира, а также частично сохранены для тех, кто даже ещё не родился, чтобы в будущем они использовали новейшие методы исследований для ответов на ещё не заданные вопросы.