BepiColombo почти у Меркурия: зачем космическим аппаратам понадобилось восемь лет, чтобы долететь до ближайшей к Солнцу планеты

Меркурий находится ближе к Земле, чем многие объекты, которые человечество уже подробно исследовало автоматическими станциями. Однако добраться до него настолько сложно, что европейско-японской миссии BepiColombo потребовалось почти восемь лет и около 10 миллиардов километров пути. Теперь один из самых продолжительных космических маршрутов подходит к финалу: два научных аппарата покинули транспортный модуль и готовятся к работе возле ближайшей к Солнцу планеты.

На первый взгляд возникает парадокс. Если Меркурий расположен во внутренней части Солнечной системы, почему нельзя просто направить аппарат к Солнцу и через несколько месяцев оказаться возле цели? В космонавтике расстояние — лишь часть проблемы. Земля движется вокруг Солнца примерно со скоростью 30 км/с, и запущенный с нее аппарат наследует значительную часть этой орбитальной скорости.

Чтобы приблизиться к Меркурию и остаться возле него, недостаточно просто упасть к Солнцу. Необходимо избавиться от огромного количества орбитальной энергии. В противном случае аппарат пролетит мимо планеты слишком быстро. Именно поэтому полет к Меркурию в определенном смысле сложнее, чем путешествие к гораздо более удаленным областям Солнечной системы.

BepiColombo отправилась в путь в октябре 2018 года. Вместо чудовищно затратного торможения двигателями инженеры построили маршрут из серии гравитационных маневров. Аппарат неоднократно проходил возле планет, используя их гравитацию для изменения собственной траектории и скорости. Всего маршрут включил девять планетных пролетов. Последний близкий проход возле Меркурия состоялся в январе 2025 года.

Это похоже на попытку постепенно затормозить быстро движущийся автомобиль не педалью тормоза, а последовательностью идеально рассчитанных поворотов. Только каждый такой «поворот» происходит вокруг движущейся планеты, а ошибка в расчетах может проявиться спустя месяцы или годы.

Теперь миссия достигла очередного критического этапа. Два связанных научных аппарата отделились от транспортного модуля, который обеспечивал значительную часть межпланетного путешествия. С Земли операция выглядела особенно напряженно: сигналу приходится преодолевать около 200 миллионов километров, поэтому диспетчеры не могут наблюдать события в режиме мгновенного управления.

В ноябре аппараты должны выйти на орбиту Меркурия, а затем разделиться и начать самостоятельную работу. В состав BepiColombo входят европейский Mercury Planetary Orbiter и японский Mercury Magnetospheric Orbiter, получивший название Mio. Их задачи различаются, благодаря чему одну планету можно будет исследовать одновременно как геологический мир и как объект, взаимодействующий с солнечным ветром.

Меркурий действительно невелик — его диаметр составляет около 4880 километров, лишь примерно в 1,4 раза больше диаметра Луны. Но этот маленький мир содержит непропорционально большое количество загадок.

Одна из них скрывается буквально внутри планеты. У Меркурия огромная металлическая сердцевина, занимающая значительно большую долю его объема, чем ядро Земли. Почему планета сформировалась именно такой? Возможно, особенности связаны с условиями ранней Солнечной системы, гигантскими столкновениями или процессами, происходившими в горячей внутренней области протопланетного диска. Точные ответы пока отсутствуют.

Другая загадка — магнитное поле. Несмотря на небольшой размер и медленное вращение, Меркурий обладает собственным глобальным магнитным полем. Оно значительно слабее земного, но его существование означает, что внутри планеты продолжаются процессы, способные поддерживать планетарное динамо. Mio будет подробно исследовать магнитосферу и ее взаимодействие с мощным солнечным ветром.

Поверхность тоже далека от безжизненной геологической декорации. Помимо многочисленных ударных кратеров и обширных вулканических равнин, на Меркурии обнаружены необычные светлые углубления, известные как hollows. Считается, что они могут возникать при потере летучих компонентов из поверхностных пород. Если это подтвердится, придется объяснять, как вещества, способные испаряться, вообще сохранились на планете настолько близко к Солнцу.

Но самый эффектный парадокс Меркурия находится возле его полюсов. Днем температура поверхности в некоторых областях может превышать 400 °C, однако внутри глубоких полярных кратеров существуют участки, куда солнечный свет не попадает никогда. Там настолько холодно, что радарные и другие наблюдения указывают на значительные залежи водяного льда.

Таким образом, на одной небольшой планете соседствуют условия, напоминающие раскаленную печь, и естественные холодильники, способные сохранять лед геологически долгое время. BepiColombo должна помочь определить свойства этих полярных областей и лучше понять происхождение находящихся там летучих веществ.

Работать возле Меркурия чрезвычайно трудно и самой технике. В окрестностях планеты интенсивность солнечного излучения во много раз выше, чем возле Земли. Аппаратуру необходимо защищать не только от прямого света, но и от теплового излучения нагретой поверхности. Инженеры использовали специальную теплоизоляцию, радиаторы и тщательно рассчитанную ориентацию аппаратов.

Название BepiColombo напоминает и о человеке, который помог человечеству впервые подробно увидеть Меркурий. Итальянский математик и инженер Джузеппе «Бепи» Коломбо показал, как особенности орбитальной механики можно использовать для повторных пролетов возле планеты. Его идеи сыграли важную роль в миссии NASA Mariner 10 в 1970-х годах.

После Mariner 10 Меркурий подробно исследовал только один орбитальный аппарат — американский MESSENGER, работавший возле планеты в 2011–2015 годах. Он радикально изменил наши представления о Меркурии, но одновременно оставил множество новых вопросов.

Теперь наступает следующий этап. После почти десятилетия гравитационных маневров и миллиардов километров пути BepiColombo наконец сможет заняться тем, ради чего ее построили. Ирония этой миссии состоит в том, что одна из ближайших к нам планет оказалась одной из самых труднодоступных. Иногда в космосе сложность путешествия определяется не расстоянием до цели, а тем, насколько трудно возле нее остановиться.