На заседании Совета РАН по космосу 23 июня 2022 г. особый интерес вызвало сообщение заведующего лабораторией нейтронной и гамма-спектроскопии Института космических исследований РАН профессора РАН Максима Литвака о ходе международной миссии BepiColombo по исследованию Меркурия. В этот день в 12:44:22 по московскому времени межпланетный аппарат с российским научным оборудованием на борту совершил второй гравитационный маневр возле Меркурия.

Рис. 1. Перелет BepiColombo продлится 7 лет, предусматривая 9 гравитационных маневров: один возле Земли, два – у Венеры и шесть – около Меркурия.

Запуск межпланетной станции BepiColombo в рамках совместной миссии Европейского космического агентства (EKA) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) состоялся в 2018 году, однако до рабочей орбиты вокруг Меркурия космический аппарат доберется лишь в 2026 году. Для перелета используется очень сложная траектория, в рамках которой аппарат пролетает один раз вокруг Земли и несколько раз вокруг Венеры и Меркурия для совершения гравитационного маневра, чтобы погасить скорость без затрат топлива (рис. 1). Такую схему перелета предложил итальянский ученый Джузеппе Коломбо, в честь которого и названа миссия («Бепи» – сокращение от Джузеппе).

«Сегодня был совершен второй пролет Меркурия на высоте 200 км над планетой», – сообщил Максим Литвак.

Для России это событие важно потому, что BepiColombo – пример успешного международного сотрудничества нашей страны в исследовании космоса. В миссии важную роль играет российский прибор МГНС – Меркурианский гамма-нейтронный спектрометр. Он будет решать две задачи: поиск полярного водяного льда в южном полушарии Меркурия и глобальное картографирование элементного состава поверхности.

Рис. 2. Российский вклад в проект BepiColombo.

«МГНС – это полностью российский эксперимент, который был отобран на конкурсной основе в жесткой конкурентной борьбе с европейскими коллегами, – подчеркнул Максим Литвак. – Кроме того, российский вклад есть и в трех зарубежных приборах, для которых в нашей стране были изготовлены отдельные модули».

До BepiColombo Меркурий детально изучали только два космических аппарата: Mariner 10 (NASA) изучал эту планету с пролетных траекторий в 1974–75 гг., а MESSENGER (NASA) исследовал ее в 2011–2015 гг, двигаясь по очень вытянутой эллиптической орбите. В ходе этих миссий была определена внутренняя структура планеты, изучен рельеф ее поверхности, а также был обнаружен водяной лед в постоянно затененных кратерах северного полушария (рис. 3). Однако из-за сильно вытянутой орбиты MESSENGER не смог изучить южное полушарие Меркурия.

Рис. 3. Серым цветом показан рельеф северного полюса Меркурия. Желтым цветом отмечены результаты наблюдений водяного льда с Земли методами радиолокации, которые хорошо совпали с местами расположения кратеров. Красным цветом обозначено моделирование местонахождения вечно затененных кратеров с водяным льдом, объясняющее понижение нейтронного потока в окрестности северного полюса (врезка внизу справа).

Ожидается, что BepiColombo улучшит знание внутренней структуры Меркурия, уточнит размер его ядра и толщину коры, получит новые данные о магнитосфере и экзосфере (газопылевой оболочке) планеты, проведет картографирование обоих полушарий, а не только северного, а также определит, есть ли отложения водяного льда в районе южного полюса самой близкой к Солнцу планеты. Важную роль в решении двух последних задач сыграет российский прибор МГНС.

Рис. 4. На орбите Меркурия BepiColombo разделится на два аппарата, один из которых будет изучать планету, а второй – ее магнитосферу и экзосферу (газопылевую оболочку). Всего на обоих аппаратах установлено 16 научных приборов.

Выход на орбиту Меркурия планируется в конце 2025 г, а начало измерений – в 2026 году, но российский прибор уже дает ценную информацию. Благодаря хорошему взаимодействию с руководством миссии, удалось договориться, чтобы он непрерывно работал в ходе перелета с самого его начала.

Рис. 5. Одним из первых результатов МГНС стало измерение спектральной плотности межпланетного фона и понимание, какие линии спектра появляются от самого аппарата, чтобы их можно было учесть во время измерений на орбите Меркурия.

«Два пролета возле Венеры и один возле Меркурия, которые уже состоялись, дали возможность проверить и откалибровать прибор, в результате чего получены нейтронные сигналы от этих планет», – рассказал Максим Литвак.

Есть у МГНС и задача, не связанная с Меркурием. Прибор включили в Международную триангуляционную сеть локализации гамма-всплесков, наиболее ярких электромагнитных событий во Вселенной, которые происходят при слиянии черных дыр и нейтронных звезд. В эту сеть входят еще два российских прибора – HEND, который работает на орбите Марса на аппарате Mars Odyssey (NASA), и КОНУС на аппарате Wind (NASA). Появление в этой сети еще одного прибора на межпланетном аппарате на большом удалении от Земли позволяет по задержке излучения с еще большей точностью определять направление на гамма-всплески. Прибор уже зафиксировал около 30 таких событий.

Максим Литвак подчеркнул, что участие России в проекте BepiColombo – пример очень эффективного сотрудничества: «Включение в миссию даже одного эксперимента позволяет принимать участие в формировании всей ее научной программы и получить доступ к данным остальных экспериментов».

Редакция сайта РАН, иллюстрации ИКИ РАН и ЕКА