De sonde drijft in een ijzige leegte. Drie jaar zijn verstreken sinds de lancering in Baikonoer en een lange weg strekt zich uit achter een miljard kilometer. De asteroïdengordel is veilig overgestoken, de fragiele instrumenten hebben de strenge kou van de wereldruimte doorstaan. En vooruit? Vreselijke elektromagnetische stormen in de baan van Jupiter, dodelijke straling en een moeilijke landing op het oppervlak van Ganymedes - de grootste van de satellieten van de gigantische planeet.
Volgens de moderne hypothese ligt onder het oppervlak van Ganymedes een enorme warme oceaan, die mogelijk wordt bewoond door de eenvoudigste vormen van leven. Ganymedes bevindt zich vijf keer verder van de aarde, de 100 kilometer lange ijslaag beschermt de "wieg" op betrouwbare wijze tegen de kosmische kou, en het monsterlijke zwaartekrachtveld van Jupiter "schudt" continu de kern van de satelliet, waardoor een onuitputtelijke bron van thermische energie.
De Russische sonde moet een zachte landing maken in een van de canyons op het ijzige oppervlak van Ganymedes. Over een maand zal hij ijs boren tot een diepte van enkele meters en monsters analyseren - wetenschappers hopen de exacte chemische samenstelling van ijsonzuiverheden vast te stellen, wat een idee zal geven van de interne structuur van de satelliet. Sommige mensen geloven dat het mogelijk zal zijn om sporen van buitenaards leven te vinden. Een interessante interplanetaire expeditie - Ganymedes wordt het zevende hemellichaam *, op het oppervlak waarvan aardsondes zullen bezoeken!
"Europe-P" of de technische kant van het project
Als de woorden van vice-premier Rogozin over de "maanlanding" van het International Space Station als een grap kunnen worden beschouwd, dan lijkt de verklaring van vorig jaar van het hoofd van Roscosmos Vladimir Popovkin over de aanstaande missie naar Jupiter een serieuze beslissing. De woorden van Popovkin komen volledig overeen met de mening van academicus Lev Zeleny, directeur van het RAS Institute of Space Research, die in 2008 zijn voornemen aankondigde om een wetenschappelijke expeditie naar de ijzige manen van Jupiter te sturen - Europa of Ganymedes.
Vier jaar geleden, in februari 2009, werd een internationale overeenkomst getekend om het uitgebreide studieprogramma Europa Jupiter System Mission te starten, waarin naast het Russische interplanetaire station ook het Amerikaanse JEO, het Europese JGO en het Japanse JMO station naar Jupiter. Het is opmerkelijk dat Roskosmos voor zichzelf het duurste, meest complexe en belangrijkste onderdeel van het programma heeft gekozen - in tegenstelling tot andere deelnemers die alleen orbiters voorbereiden voor de studie van vier "grote" satellieten van Jupiter (Europa, Ganymedes, Callisto, Io) van ruimte, moet het Russische station de moeilijkste manoeuvre maken en zachtjes "landen" op het oppervlak van een van de geselecteerde satellieten.
De Russische kosmonauten zijn op weg naar de buitenste regionen van het zonnestelsel. Het is nog te vroeg om hier een uitroepteken te plaatsen, maar de stemming zelf is bemoedigend. De rapporten uit de diepten van de ruimte zien er veel interessanter uit dan de rapporten uit de Franse Rivièra, waar enkele Russische functionarissen op vakantie dartelen.
Zoals bij elk ambitieus project, is er in het geval van de Russische sonde voor het bestuderen van Ganymedes veel scepsis, waarvan de mate varieert van competente en gerechtvaardigde waarschuwingen tot ronduit sarcasme in de stijl van "aanvulling van de Russische orbitale groep aan de bodem van de Stille Oceaan."
De eerste en misschien wel de eenvoudigste vraag: waarom heeft Rusland deze superexpeditie nodig? Antwoord: als we ons altijd lieten leiden door dergelijke vragen, zat de mensheid nog steeds in grotten. Cognitie en verkenning van het universum - dit is misschien de belangrijkste betekenis van ons bestaan.
Het is te vroeg om concrete resultaten en praktische voordelen van interplanetaire expedities te verwachten - net zoals het is om te eisen dat een driejarig kind zelfstandig in zijn eigen levensonderhoud kan voorzien. Maar vroeg of laat zal er een doorbraak komen en zal de opgebouwde kennis over verre kosmische werelden zeker van pas komen. Misschien begint morgen de "goudkoorts" in de ruimte (aangepast voor wat Iridium of Helium-3) en hebben we een krachtige stimulans om het zonnestelsel onder de knie te krijgen. Of misschien blijven we nog 10.000 jaar op aarde, niet in staat om de ruimte in te gaan. Niemand weet wanneer dit zal gebeuren. Maar dit is onvermijdelijk, te oordelen naar de woede en ontembare energie waarmee een persoon nieuwe, voorheen onbewoonde gebieden op onze planeet verandert.
De tweede vraag, gerelateerd aan de vlucht naar Ganymedes, klinkt harder: is Roscosmos in staat om een expeditie van deze omvang uit te voeren? Per slot van rekening hebben noch Russische noch Sovjet-interplanetaire stations ooit in de buitenste regionen van het zonnestelsel gewerkt. Binnenlandse ruimtevaart was beperkt tot de studie van de dichtstbijzijnde hemellichamen. In tegenstelling tot de vier kleine "binnenplaneten" met een vast oppervlak - Mercurius, Venus, Aarde en Mars, zijn de "buitenplaneten" gasreuzen, met volledig ontoereikende afmetingen en omstandigheden op hun oppervlak (en hebben ze in het algemeen die van de "oppervlak"? Volgens moderne concepten is het "oppervlak" van Yuriter een monsterlijke laag vloeibare waterstof in de diepten van de planeet die onder druk staat in honderdduizenden aardatmosferen).
Maar de interne structuur van gasreuzen is een kleinigheid vergeleken met de moeilijkheden die zich voordoen bij de voorbereiding van een vlucht naar de "buitengebieden" van het zonnestelsel. Een van de belangrijkste problemen houdt verband met de kolossale afgelegen ligging van deze regio's van de zon - de enige energiebron aan boord van het interplanetaire station is zijn eigen RTG (radio-isotoop thermo-elektrische generator), gevoed met tientallen kilo's plutonium. Als zo'n "speelgoed" aan boord van de Phobos-Grunt was, zou het epos met de val van het station op aarde zijn veranderd in een wereldwijde "Russische roulette" … Wie zou de "hoofdprijs" hebben gekregen?
In tegenstelling tot de nog verder verwijderde Saturnus, is de zonnestraling in de baan van Jupiter echter nog steeds erg gevoelig - aan het begin van de 21e eeuw slaagden de Amerikanen erin een zeer efficiënte zonnebatterij te creëren, die was uitgerust met het nieuwe interplanetaire station Juno (gelanceerd om Jupiter in 2011). We zijn erin geslaagd om van de dure en gevaarlijke RTG af te komen, maar de afmetingen van de drie zonnepanelen "Juno" zijn gewoon enorm - elk 9 meter lang en 3 meter breed. Complex en omslachtig systeem. Tot nu toe zijn er geen officiële opmerkingen gemaakt over de beslissing die Roscosmos zal nemen.
De afstand tot Jupiter is 10 keer groter dan de afstand tot Venus of Mars - daarom rijst de vraag over de duur van de vlucht en het waarborgen van de betrouwbaarheid van apparatuur voor vele jaren gebruik in de open ruimte.
Momenteel wordt er onderzoek gedaan naar het maken van zeer efficiënte ionenmotoren voor interplanetaire langeafstandsvluchten - ondanks hun fantastische naam zijn dit volkomen banale en vrij eenvoudige apparaten, die werden gebruikt in de houdingscontrolesystemen van Sovjet-satellieten van de Meteoor serie. Werkingsprincipe - een stroom geïoniseerd gas stroomt uit de werkkamer. De stuwkracht van de "supermotor" is tienden van Newton … Als je de "ionenmotor" op de kleine auto "Oka" plaatst, blijft de auto "Oka" op zijn plaats.
Het geheim is dat, in tegenstelling tot conventionele chemische straalmotoren, die gedurende korte tijd enorme krachten ontwikkelen, de ionenmotor tijdens de hele vlucht naar een verre planeet stil werkt in de open ruimte. Een tank vloeibaar xenon met een massa van 100 kg is voldoende voor tientallen jaren gebruik. Als gevolg hiervan ontwikkelt het apparaat na een paar jaar een vrij solide snelheid, en gezien het feit dat de snelheid van de uitstroom van het werkmedium uit het mondstuk van de "ionenmotor" vele malen hoger is dan de snelheid van de uitstroom van het werkmedium uit het mondstuk van een conventionele raketmotor met vloeibare stuwstof, openen de vooruitzichten voor de versnelling van ruimteschepen voor ingenieurs tot snelheden van honderden kilometers per seconde! De hele kwestie is met de aanwezigheid aan boord van een voldoende krachtige en ruime bron van elektrische energie om een magnetisch veld in de motorkamer te creëren.
In 1998 experimenteerde NASA al met een ionenvoortstuwingssysteem aan boord van Deep Space-1. In 2003 ging de Japanse sonde Hayabusa, ook uitgerust met een ionenmotor, naar de asteroïde Itokawa. De tijd zal leren of de toekomstige Russische sonde een vergelijkbare motor zal krijgen. In principe is de afstand tot Jupiter niet zo groot als bijvoorbeeld tot Pluto, daarom ligt het grootste probleem in het waarborgen van de betrouwbaarheid van de sondeapparatuur en de bescherming ervan tegen kou en stromen van kosmische deeltjes. Laten we hopen dat de Russische wetenschap deze moeilijke taak aankan.
Het derde belangrijke probleem op weg naar verre werelden klinkt kort en bondig: connectiviteit
Zorgen voor een stabiele verbinding met een interplanetair station - deze kwestie is qua complexiteit niet minder dan de constructie van de "Toren van Babel". Zo is de interplanetaire sonde Voyager 2, die in augustus 2012 het zonnestelsel verliet en nu in de interstellaire ruimte zweeft, op weg naar Sirius, die hij over 296.000 aardse jaren zal bereiken. Op dit moment bevindt Voyager 2 zich op 15 miljard kilometer van de aarde, het zendvermogen van de interplanetaire sonde is 23 W (zoals een gloeilamp in je koelkast). Velen van jullie zullen vol ongeloof je hoofd schudden - om het zwakke licht van een 23-watt gloeilamp te zien op een afstand van 15 miljard kilometer … het is onmogelijk.
NASA-ingenieurs ontvangen echter regelmatig telemetriegegevens van de sonde met 160 bps. Na een vertraging van 14 uur bereikt het Voyager 2-zendersignaal de aarde met een energie van 0,3 miljardste van een biljoenste van een watt! En dit is voldoende - de 70 meter lange antennes van NASA's langeafstandsruimtecommunicatiecentra in de VS, Australië en Spanje ontvangen en decoderen vol vertrouwen de signalen van ruimtezwervers. Nog een beangstigende vergelijking: de energie van radiostraling van sterren, die voor het hele bestaan van de radioastronomie in de ruimte is gebruikt, is niet genoeg om een glas water met minstens een miljoenste graad te verwarmen! De gevoeligheid van deze apparaten is gewoon geweldig. En als de verre interplanetaire sonde de juiste frequentie kiest en zijn antenne naar de aarde richt, zal hij zeker gehoord worden.
Helaas is er in Rusland geen grondinfrastructuur voor ruimtecommunicatie over lange afstanden. Het ADU-1000 "Pluto" -complex (gebouwd in 1960, Evpatoria, Krim) is in staat om stabiele communicatie te bieden met ruimtevaartuigen op een afstand van niet meer dan 300 miljoen kilometer - dit is genoeg voor communicatie met Venus en Mars, maar te weinig voor vluchten naar "externe planeten".
Het ontbreken van de benodigde grondapparatuur mag voor Roscosmos echter geen obstakel worden - krachtige NASA-antennes zullen worden gebruikt om te communiceren met het apparaat in de baan van Jupiter. Toch verplicht de internationale status van het project …
Tot slot, waarom werd Ganymedes gekozen voor de studie, en niet Europa, dat veelbelovender was in termen van het zoeken naar een onder-ijs oceaan? Bovendien werd het project oorspronkelijk aangeduid als "Europe-P". Wat bracht Russische wetenschappers ertoe hun bedoelingen te heroverwegen?
Het antwoord is eenvoudig en enigszins onaangenaam. Het was namelijk oorspronkelijk bedoeld om op het oppervlak van Europa te landen.
In dit geval was een van de belangrijkste voorwaarden de bescherming van het ruimtevaartuig tegen de impact van de stralingsgordels van Jupiter. En dit is geen vergezochte waarschuwing - het interplanetaire station Galileo, dat in 1995 in de baan van Jupiter kwam, ontving 25 dodelijke doses straling in zijn eerste baan. Het station werd alleen gered door effectieve stralingsbescherming.
Op dit moment beschikt NASA over de nodige technologieën voor stralingsbescherming en afscherming van ruimtevaartuigapparatuur, maar helaas heeft het Pentagon de overdracht van technische geheimen aan Russische zijde verboden.
We moesten dringend de route wijzigen - in plaats van Europa werd gekozen voor Ganymedes, gelegen op een afstand van 1 miljoen km van Jupiter. Dichter bij de planeet komen zou gevaarlijk zijn.
