Изучение состава астероидов остается одной из самых сложных задач современной космонавтики. Наблюдения с Земли и даже с орбитальных телескопов дают лишь общее представление о небесном теле. Чтобы узнать, из чего на самом деле состоит опасный объект или потенциально полезное ископаемое, нужно доставить туда аппарат. Группа ученых из Великобритании предложила проект REMORA — концепцию автономного флота миниатюрных спутников, которые смогут «прилипать» к астероидам и вести их детальное наблюдение.
Концепция миссии на примере рыбы-прилипалы
Название миссии — REndezvous Mission for Orbital Reconstruction of Asteroids, или сокращенно REMORA. В переводе с латыни «ремора» — это рыба-прилипала. Она получила свое имя за способность присасываться к акулам и китам, используя их как транспорт. Именно это поведение легло в основу инженерной мысли. Авторы идеи предлагают отправить к ближайшим астероидам не один гигантский зонд, а целый рой небольших аппаратов типа CubeSat.
Каждый такой крошечный спутник должен приблизиться к космическому объекту, закрепиться на его поверхности или выйти на сопровождающую орбиту. Это позволит изучить астероид гораздо детальнее, чем это возможно при дистанционном зондировании. В научной работе, представленной на сервере arXiv, описывается архитектура такой системы. Она рассчитана на одновременное обследование нескольких объектов в околоземном пространстве.
Как малый бюджет решает большие задачи
Одна из главных проблем британской космической отрасли — отсутствие выделенного финансирования для собственных миссий по изучению астероидов. Несмотря на наличие сильных экспертов, участвовавших в проектах DART и OSIRIS-REx, стране не хватает внутренних ресурсов. Проект REMORA предлагает решение с рекордно низкой сметой. Стоимость всей миссии класса Mini-F оценивается всего в 50 миллионов евро.
Для сравнения, запуск одного крупного аппарата NASA или ESA обходится в сотни миллионов или даже миллиарды. Экономия достигается за счет использования готовых платформ CubeSat и их «автостопа» на ракетах, которые и так запускаются по другим причинам. Основные преимущества такого подхода включают:
- возможность одновременного сбора данных сразу на нескольких астероидах;
- существенное снижение затрат на разработку и запуск благодаря стандартизации;
- повышение общей надежности флотилии — если один аппарат выйдет из строя, остальные продолжат работу.
Автономность как ключ к эффективности
Управление даже одним зондом требует огромных усилий операторов на Земле. Координация целого роя спутников в режиме реального времени быстро истощила бы любой бюджет. Поэтому главной «фишкой» REMORA стал программный комплекс NEAR (Near-Earth Asteroid Regions). Он создан для того, чтобы спутники принимали решения сами.
Алгоритм рассчитывает траектории с минимальным расходом топлива и позволяет аппаратам маневрировать в гравитационных полях астероидов без постоянных команд из Центра управления. В состав программного обеспечения входят:
- модуль dynNEAR для динамического моделирования движения объектов;
- система goNEAR, отвечающая за прокладку пути в условиях неопределенности;
- алгоритмы экономии энергии, продлевающие срок службы малых аппаратов.
Такая автономность превращает группу спутников в единую самоорганизующуюся систему.
Роль британских университетов и промышленности
Технологическую базу для проекта обеспечивают научные центры Великобритании. В Университете Ливерпуля, где работает ведущий автор исследования Стефания Сольдини, создана лаборатория Zero-G Astrolab. Она известна тем, что в ней установлен «самый ровный пол в стране». На этой поверхности ученые тестируют прототипы спутников с воздушной подушкой. Это имитирует невесомость и позволяет проверить поведение аппаратов в условиях, максимально приближенных к космосу.
Помимо университетов, проект опирается на опыт кластера малых спутников в графстве Суррей. Местная компания SSTL (Surrey Satellite Technology Ltd) имеет огромный опыт создания и запуска компактных аппаратов. Авторы инициативы предлагают провести пилотное исследование на этапе Фазы 0. Его цель — интегрировать научные приборы REMORA в будущие коммерческие запуски SSTL. Это станет доказательством жизнеспособности концепции для потенциальных инвесторов.
Апофис и планетарная защита
Актуальность миссии подтверждается событиями ближайшего будущего. В 2029 году астероид Апофис размером более 300 метров пройдет на рекордно близком расстоянии от Земли. Он окажется ближе, чем некоторые геостационарные спутники связи, и его можно будет увидеть невооруженным глазом. Это событие совпадет с Международным годом повышения осведомленности об астероидах и планетарной защиты по версии ООН.
Сейчас у человечества есть явный «слепой пятна» в системе обнаружения опасностей. Большинство телескопов смотрят в ночное небо, упуская объекты, приближающиеся со стороны Солнца. Яркий пример — челябинский метеорит 2013 года, который не заметили именно из-за солнечного фона. Сеть автономных зондов типа REMORA способна патрулировать пространство вблизи этих объектов. Она предоставит данные о их форме, скорости вращения и структуре задолго до того, как они станут угрожать планете.
Перспективы частных инвестиций в космосе
Несмотря на логичность идеи, получение государственного финансирования в текущих экономических условиях — задача непростая. Однако авторы проекта подчеркивают, что инфраструктура Великобритании может быть интересна не только государству. Частные компании, занимающиеся освоением космических ресурсов, могут увидеть в REMORA инструмент для разведки полезных ископаемых на астероидах.
Автономные спутники-разведчики станут первым шагом к будущей добыче. Они предоставят карты распределения пород и оценят экономическую целесообразность отправки тяжелой техники. Таким образом, научный проект может стать частью зарождающейся «космической экономики ресурсов».
Сочетание низкой стоимости, высокой автономности и наличия готовой испытательной базы делает проект REMORA привлекательным. Даже если средства не будут выделены в ближайшее время, сама идея флотилии «прилипал» показывает новый путь в изучении Солнечной системы. Вместо единичных дорогих миссий человечество может перейти к массовому, роевому исследованию околоземного пространства.
