Die Sonde schwebt in einer eisigen Leere. Drei Jahre sind seit dem Start in Baikonur vergangen und ein langer Weg erstreckt sich über eine Milliarde Kilometer. Der Asteroidengürtel ist sicher überquert, die zerbrechlichen Instrumente haben der eisigen Kälte des Weltraums standgehalten. Und voraus? Schreckliche elektromagnetische Stürme in der Umlaufbahn des Jupiter, tödliche Strahlung und eine schwierige Landung auf der Oberfläche von Ganymed - dem größten der Satelliten des gigantischen Planeten.
Nach moderner Hypothese liegt unter der Oberfläche von Ganymed ein riesiger warmer Ozean, der möglicherweise von den einfachsten Lebensformen bewohnt wird. Ganymed ist fünfmal weiter von der Erde entfernt, die 100 Kilometer lange Eisschicht schützt die "Wiege" zuverlässig vor der kosmischen Kälte und das monströse Gravitationsfeld des Jupiter "erschüttert" ständig den Kern des Satelliten und schafft eine unerschöpfliche Wärmequelle Energie.
Die russische Sonde soll in einem der Canyons auf der eisigen Oberfläche von Ganymed sanft landen. In einem Monat wird er Eis bis in eine Tiefe von mehreren Metern bohren und Proben analysieren - Wissenschaftler hoffen, die genaue chemische Zusammensetzung von Eisverunreinigungen ermitteln zu können, die eine Vorstellung von der inneren Struktur des Satelliten geben. Manche Leute glauben, dass es möglich sein wird, Spuren von außerirdischem Leben zu finden. Eine interessante interplanetare Expedition - Ganymed wird der siebte Himmelskörper *, dessen Oberfläche Erdsonden besuchen werden!
"Europa-P" oder die technische Seite des Projekts
Wenn die Worte des stellvertretenden Ministerpräsidenten Rogosin über die "Mondlandung" der Internationalen Raumstation ISS als Witz angesehen werden können, dann sieht die Aussage des Roskosmos-Chefs Wladimir Popovkin aus dem letzten Jahr zur bevorstehenden Jupiter-Mission wie eine ernste Entscheidung aus. Popovkins Worte stimmen vollständig mit der Meinung von Akademiemitglied Lev Zeleny überein, Direktor des RAS-Instituts für Weltraumforschung, der bereits 2008 seine Absicht bekannt gab, eine wissenschaftliche Expedition zu den eisigen Monden des Jupiter - Europa oder Ganymed - zu entsenden.
Vor vier Jahren, im Februar 2009, wurde ein internationales Abkommen zum Start des Gesamtstudienprogramms Europa Jupiter System Mission unterzeichnet, in das neben der russischen Interplanetaren Station auch die amerikanische JEO, die europäische JGO und die japanische JMO-Station gehen werden Jupiter. Es ist bemerkenswert, dass Roskosmos den teuersten, komplexesten und wichtigsten Teil des Programms für sich ausgewählt hat - im Gegensatz zu anderen Teilnehmern, die nur Orbiter für die Untersuchung von vier "großen" Jupiter-Satelliten (Europa, Ganymed, Callisto, Io) vorbereiten Weltraum sollte die russische Station das schwierigste Manöver machen und sanft auf der Oberfläche eines der ausgewählten Satelliten "landen".
Die russische Kosmonautik steuert auf die äußeren Regionen des Sonnensystems zu. Für ein Ausrufezeichen ist es noch zu früh, aber die Stimmung selbst ist ermutigend. Die Berichte aus den Tiefen des Weltalls sehen viel interessanter aus als die Berichte von der französischen Riviera, wo sich einige russische Beamte im Urlaub tummeln.
Wie bei jedem ambitionierten Projekt herrscht auch bei der russischen Untersuchungssonde Ganymed viel Skepsis, deren Ausmaß von kompetenten und berechtigten Warnungen bis hin zu offenem Sarkasmus im Stil der "Wiederauffüllung der russischen Orbitalgruppe am Grund des Pazifischen Ozeans."
Die erste und vielleicht einfachste Frage: Warum braucht Russland diese Superexpedition? Antwort: Wenn wir uns immer von solchen Fragen leiten ließen, saß die Menschheit immer noch in Höhlen. Erkenntnis und Erforschung des Universums - das ist vielleicht die Hauptbedeutung unserer Existenz.
Es ist noch zu früh, konkrete Ergebnisse und praktischen Nutzen von interplanetaren Expeditionen zu erwarten – ebenso wie die Forderung, dass ein dreijähriges Kind seinen Lebensunterhalt selbstständig verdienen muss. Aber früher oder später wird ein Durchbruch passieren und das gesammelte Wissen über ferne kosmische Welten wird sich definitiv als nützlich erweisen. Vielleicht beginnt morgen der Weltraum-"Goldrausch" (bereinigt um etwas Iridium oder Helium-3) und wir haben einen starken Anreiz, das Sonnensystem zu meistern. Oder vielleicht werden wir weitere 10.000 Jahre auf der Erde bleiben und nicht in der Lage sein, den Weltraum zu betreten. Niemand weiß, wann dies geschehen wird. Aber das ist unvermeidlich, gemessen an der Wut und der unbezähmbaren Energie, mit der ein Mensch neue, zuvor unbewohnte Gebiete auf unserem Planeten verändert.
Die zweite Frage, die sich auf den Flug nach Ganymed bezieht, klingt härter: Ist Roskosmos in der Lage, eine Expedition dieser Größenordnung durchzuführen? Schließlich haben in den äußeren Regionen des Sonnensystems weder russische noch sowjetische interplanetare Stationen jemals betrieben. Die häusliche Kosmonautik beschränkte sich auf das Studium der nächstgelegenen Himmelskörper. Im Gegensatz zu den vier kleinen "inneren Planeten" mit einer festen Oberfläche - Merkur, Venus, Erde und Mars, sind die "äußeren Planeten" Gasriesen mit völlig unzureichenden Größen und Bedingungen auf ihrer Oberfläche (und im Allgemeinen haben sie dann die? "Oberfläche"? Nach modernen Konzepten ist die "Oberfläche" von Yuriter eine monströse Schicht aus flüssigem Wasserstoff in den Tiefen des Planeten unter Druck in Hunderttausenden von Erdatmosphären).
Aber die innere Struktur von Gasriesen ist eine Kleinigkeit im Vergleich zu den Schwierigkeiten, die sich bei der Vorbereitung eines Fluges in die "äußeren Regionen" des Sonnensystems ergeben. Eines der Hauptprobleme ist die kolossale Entfernung dieser Regionen von der Sonne - die einzige Energiequelle an Bord der interplanetaren Station ist ein eigener RTG (Radioisotope Thermoelectric Generator), der mit Dutzenden Kilogramm Plutonium betrieben wird. Wenn ein solches „Spielzeug“an Bord der Phobos-Grunt wäre, wäre aus dem Epos mit dem Fall der Station auf die Erde ein weltweites „Russisches Roulette“geworden … Wer hätte den „Hauptgewinn“bekommen?
Im Gegensatz zum noch weiter entfernten Saturn ist die Sonnenstrahlung in Jupiters Umlaufbahn jedoch noch sehr empfindlich - Anfang des 21. Jupiter im Jahr 2011). Wir haben es geschafft, das teure und gefährliche RTG loszuwerden, aber die Dimensionen der drei Solarpanels "Juno" sind einfach gewaltig - jeweils 9 Meter lang und 3 Meter breit. Komplexes und umständliches System. Bisher folgten keine offiziellen Kommentare zu der Entscheidung, die Roskosmos treffen wird.
Die Entfernung zum Jupiter ist 10-mal größer als die Entfernung zu Venus oder Mars - daher stellt sich die Frage nach der Flugdauer und der Sicherstellung der Zuverlässigkeit der Ausrüstung für den langjährigen Betrieb im offenen Raum.
Derzeit wird auf dem Gebiet der Schaffung hocheffizienter Ionentriebwerke für interplanetare Langstreckenflüge geforscht - trotz ihres fantastischen Namens sind dies völlig banale und eher einfache Geräte, die in den Lageregelungssystemen sowjetischer Satelliten der Meteor-Reihe. Funktionsprinzip - Aus der Arbeitskammer strömt ein Strom ionisierten Gases. Der Schub des "Super-Motors" beträgt Zehntel Newton … Wenn Sie den "Ionenmotor" auf den Kleinwagen "Oka" setzen, bleibt der Wagen "Oka" an Ort und Stelle.
Das Geheimnis ist, dass das Ionentriebwerk im Gegensatz zu herkömmlichen chemischen Düsentriebwerken, die für kurze Zeit enorme Kräfte entwickeln, im freien Raum während des gesamten Fluges zu einem fernen Planeten leise arbeitet. Ein Tank mit verflüssigtem Xenon mit einer Masse von 100 kg reicht für einen jahrzehntelangen Betrieb. Infolgedessen entwickelt das Gerät nach einigen Jahren eine ziemlich solide Geschwindigkeit, und angesichts der Tatsache, dass die Ausströmgeschwindigkeit des Arbeitsmediums aus der Düse des "Ionenmotors" um ein Vielfaches höher ist als die Ausströmgeschwindigkeit des Arbeitsmediums aus der Düse eines herkömmlichen Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerks eröffnen sich den Ingenieuren Perspektiven für die Beschleunigung von Raumschiffen auf Geschwindigkeiten von Hunderten von Kilometern pro Sekunde! Die ganze Frage ist, ob an Bord eine ausreichend starke und große elektrische Energiequelle vorhanden ist, um ein Magnetfeld im Motorraum zu erzeugen.
Bereits 1998 experimentierte die NASA mit einem Ionenantriebssystem an Bord von Deep Space-1. 2003 flog die japanische Sonde Hayabusa, ebenfalls mit einem Ionentriebwerk ausgestattet, zum Asteroiden Itokawa. Die Zeit wird zeigen, ob die zukünftige russische Sonde einen ähnlichen Motor erhalten wird. Grundsätzlich ist die Entfernung zum Jupiter nicht so groß wie beispielsweise zu Pluto, daher liegt das Hauptproblem darin, die Zuverlässigkeit der Sondenausrüstung und ihren Schutz vor Kälte und kosmischen Teilchenströmen zu gewährleisten. Hoffen wir, dass die russische Wissenschaft diese schwierige Aufgabe bewältigen wird.
Das dritte Schlüsselproblem auf dem Weg in ferne Welten klingt kurz und bündig: Konnektivität
Die Sicherstellung einer stabilen Verbindung mit einer interplanetaren Station – dieses Thema steht an Komplexität dem Bau des „Turms zu Babel“in nichts nach. Die interplanetare Sonde Voyager 2 zum Beispiel, die im August 2012 das Sonnensystem verlassen hat und nun im interstellaren Raum schwebt, steuert auf Sirius zu, den sie in 296.000 Erdjahren erreichen wird. Voyager 2 befindet sich derzeit 15 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt, die Sendeleistung der interplanetaren Sonde beträgt 23 W (wie eine Glühbirne in Ihrem Kühlschrank). Viele von Ihnen werden ungläubig den Kopf schütteln - das trübe Licht einer 23-Watt-Glühbirne aus 15 Milliarden Kilometern Entfernung zu sehen … das ist unmöglich.
NASA-Ingenieure erhalten jedoch regelmäßig Telemetriedaten von der Sonde mit 160 bps. Nach einer 14-stündigen Verzögerung erreicht das Sendersignal von Voyager 2 die Erde mit einer Energie von 0,3 Milliardstel Billionstel Watt! Und das ist genug - die 70-Meter-Antennen der Langstrecken-Weltraumkommunikationszentren der NASA in den USA, Australien und Spanien empfangen und dekodieren souverän die Signale von Weltraumwanderern. Ein weiterer erschreckender Vergleich: Die Energie der Radiostrahlung von Sternen, die für die gesamte Existenz der Weltraumradioastronomie übernommen wurde, reicht nicht aus, um ein Glas Wasser um mindestens ein Millionstel Grad zu erhitzen! Die Empfindlichkeit dieser Geräte ist einfach erstaunlich. Und wenn die entfernte interplanetare Sonde die richtige Frequenz wählt und ihre Antenne auf die Erde ausrichtet, wird sie sicherlich gehört.
Leider gibt es in Russland keine bodengestützte Infrastruktur für die Fernkommunikation im Weltraum. Der Komplex ADU-1000 "Pluto" (erbaut 1960, Jewpatoria, Krim) ist in der Lage, eine stabile Kommunikation mit Raumfahrzeugen in einer Entfernung von nicht mehr als 300 Millionen Kilometern bereitzustellen - dies reicht für die Kommunikation mit Venus und Mars, aber zu wenig für Flüge zu "externen Planeten".
Das Fehlen der notwendigen Bodenausrüstung soll Roskosmos jedoch nicht zum Hindernis werden - für die Kommunikation mit dem Gerät in der Umlaufbahn des Jupiter werden leistungsstarke NASA-Antennen eingesetzt. Dennoch verpflichtet der internationale Status des Projekts …
Und schließlich, warum wurde Ganymed für die Studie ausgewählt und nicht Europa, das vielversprechender in Bezug auf die Suche nach einem Ozean unter dem Eis war? Außerdem wurde das Projekt ursprünglich als "Europa-P" bezeichnet. Was veranlasste russische Wissenschaftler, ihre Absichten zu überdenken?
Die Antwort ist einfach und etwas unangenehm. Tatsächlich sollte es ursprünglich auf der Oberfläche Europas landen.
In diesem Fall war eine der Schlüsselbedingungen der Schutz des Raumfahrzeugs vor dem Aufprall der Strahlungsgürtel des Jupiter. Und dies ist keine weit hergeholte Warnung - die interplanetare Station Galileo, die 1995 in die Umlaufbahn des Jupiter eintrat, erhielt auf ihrer ersten Umlaufbahn 25 tödliche Strahlungsdosen. Die Station wurde nur durch wirksamen Strahlenschutz gerettet.
Derzeit verfügt die NASA über die notwendigen Technologien zum Strahlenschutz und zur Abschirmung von Raumfahrzeugausrüstung, aber leider hat das Pentagon die Weitergabe technischer Geheimnisse an die russische Seite verboten.
Wir mussten dringend die Route ändern - statt Europa wurde Ganymed gewählt, das 1 Million km vom Jupiter entfernt liegt. Dem Planeten näher zu kommen, wäre gefährlich.
