Зонд НАСА «Психея» готовится совершить смелый пролет мимо Марса. Он будет использовать эффект «рогатки» гравитации Марса для ускорения к одному из самых необычных металлических астероидов Солнечной системы — одноименному астероиду «Психея». В пятницу, 15 мая по восточному времени, зонд пройдет на высоте всего около 2800 миль (около 4500 километров) от поверхности Марса со скоростью около 12 300 миль в час (около 19 800 километров). Изменив траекторию полета и увеличив скорость, он обеспечит ключевой импульс в долгом путешествии к главному поясу астероидов.

Зонд «Линшэнь» был запущен 13 октября 2023 года. Он использует солнечную электрическую двигательную установку и газ ксенон, чтобы продолжать медленно ускоряться, постепенно увеличивая скорость в течение многолетней миссии. Благодаря гравитации Марса команда миссии может значительно сэкономить расход топлива, одновременно получив достаточные изменения скорости и наклона орбиты, чтобы позволить зонду достичь целевого астероида в последующие годы. Этот тип облета планеты является не только ключевым звеном в проектировании орбиты, но также предоставляет инженерам и ученым ценную возможность всесторонне протестировать и откалибровать систему управления полетом и научную полезную нагрузку перед достижением конечной цели.

Во время предстоящего пролета команда миссии «Психия» планирует использовать мультиспектральный формирователь изображений для проведения тысяч наблюдений Марса с целью получения изображений и спектральных данных для проверки работоспособности системы формирования изображений и оптимизации последующих стратегий наблюдения на орбите астероида. Зонд начал отправлять изображения еще до пролета. На первой партии «необработанных» изображений, опубликованных с 7 мая, Марс по-прежнему представляет собой лишь слабый свет на далеком звездном небе. Последующие инженеры обработают большое количество изображений, сделанных во время пролета, регулируя яркость и контрастность, и, как ожидается, в ближайшие несколько недель создадут покадровую последовательность, показывающую весь процесс близкого пролета.

Чтобы обеспечить точное выполнение облета, команда миссии 23 февраля выполнила маневр коррекции орбиты. Зонд непрерывно запускался в течение примерно 12 часов, настраивая орбиту полета и немного увеличивая скорость, чтобы он мог лететь с заданной высоты, как и планировалось, когда он прибудет на Марс в мае. Сара Бэрстоу, руководитель отдела планирования миссии, рассказала, что группа управления полетом записала в бортовой компьютер все операции, которые детектор должен выполнить в течение мая. «На этот раз мы впервые можем не только откалибровать камеру с целью, размер которой намного превышает «несколько пикселей», во время полета, но и позволить другим научным инструментам участвовать в наблюдении».

Поскольку «Психея» приближается с ночной стороны Марса, внешний вид Марса, увиденный зондом, будет отличаться от «полного красного диска», знакомого публике на земле. По описанию Джима Белла, руководителя имидж-сканера миссии, зонд приближается к Марсу под очень большим «фазовым углом», то есть «догоняя планету с ночной стороны, виден лишь тонкий серп Луны, едва очерченный солнечным светом». До и после пролета зонд сначала увидит тонкий «марсианский серп». После облета у него будет возможность увидеть вблизи «полный Марс». Это не только способствует калибровке системы обработки изображений, но и позволяет получить серию очень декоративных фотографий.

Ученые также заинтересованы в использовании этой возможности для обнаружения слабых колец пыли, которые могут существовать вокруг Марса. Исследования предполагают, что когда два небольших спутника Марса — Фобос (Phobos) и Деймос (Deimos) — постоянно подвергаются воздействию микрометеоров, они могут выбрасывать мелкие частицы пыли в космос и образовывать тонкое пылевое «кольцо» или «кольцевое облако» вблизи орбиты Марса. Если угол освещения будет подходящим во время пролета, ожидается, что эта пыль будет обнаружена при обработке данных изображений с помощью «Звезды Духа», что даст новые подсказки для понимания небольшого марсианского спутника и его микроокружения.

Этот облет — это не только эксперимент по визуализации, но и междисциплинарное комплексное наблюдение. Ожидается, что магнитометр на зонде будет регистрировать взаимодействие между марсианским магнитным полем и заряженными частицами Солнца, а спектрометр гамма-лучей и нейтронов будет отслеживать изменения потока космических лучей во время пролета, накапливая опыт для последующего обнаружения высокоэнергетических частиц и поверхностных материалов на орбитах астероидов. Кроме того, имидж-сканер также будет работать в режиме «поиска спутников» и выполнять наблюдательные упражнения, аналогичные «поиску микроспутников» вокруг Марса, чтобы более эффективно искать потенциальные микроспутники после прибытия на астероид «Психея».

Хотя научные достижения являются многообещающими, команда миссии подчеркнула, что основной целью этого пролета по-прежнему является «одолжить силу Марса». Как сказала Линди Элкинс-Тантон, ведущий исследователь проекта, основная причина пролета — «получить небольшую помощь от Марса, ускорить полет и наклонить орбиту в направлении астероида Психея». Если тестирование и калибровка приборов могут быть успешно завершены на этой основе, это будет «вишенкой на торте».

Во время пролета центр управления полетами будет внимательно отслеживать радиосигналы, отправляемые «Психеей» через сеть дальнего космоса НАСА (DSN), чтобы точно оценить эффект пролета. Небольшие изменения скорости детектора отразятся на доплеровском сдвиге частоты радиосигнала. На основании этого инженеры смогут быстро инвертировать новые параметры орбиты после пролета и подтвердить, точно ли детектор направился к главному поясу астероидов. Посредством совместных наблюдений с марсианским орбитальным аппаратом и наземным бюро команда также надеется на дальнейшую оптимизацию стратегий измерения орбиты и навигации будущих миссий в дальний космос во время процесса планетарной гравитации.

Несколько космических кораблей, которые в настоящее время работают вблизи Марса, будут координировать свои действия для поддержки этой операции. К ним относятся «Mars Reconnaissance Orbiter» (MRO) НАСА, орбитальный аппарат «Mars Odyssey» и два марсохода «Curiosity» и «Perseverance», работающие на поверхности Марса. В наблюдениях и измерениях также примут участие аппараты Mars Express и ExoMars Trace Gas Orbiter Европейского космического агентства (ЕКА). Ученые планируют сравнить данные наблюдений, полученные «Линшэнем» во время его пролета, с данными, накопленными за годы существующих миссий на Марс, чтобы еще больше улучшить калибровку научных инструментов «Линшэнь» и помочь будущим зондам, близким к Марсу, лучше разрабатывать коммуникационные и навигационные решения.

Согласно плану миссии, зонд «Психея» продолжит движение к главному поясу астероидов, получив ускорение от гравитации Марса. Ожидается, что он прибудет к одноименному металлическому астероиду к концу 2029 года и выйдет на орбиту, положив начало долгосрочному исследованию внутреннего состава и истории эволюции этого редкого небесного тела. Ожидается, что в качестве первой миссии по исследованию астероидов, основной исследовательской целью которой являются металлы, «Психея» обнаружит древние остатки, похожие на ядра планет, что предоставит людям беспрецедентную возможность понять процесс формирования планет земной группы и эволюцию ранней Солнечной системы.