В то время как невооруженным глазом в ясную ночь можно увидеть всего несколько тысяч звезд, Gaia (от Global Astrometric Interferometer for Astrophysics) была разработана для изучения более миллиарда – примерно 1 процента всех звезд в нашей галактике Млечный Путь. Запущенный 19 декабря, он будет отслеживать их яркость и спектральные характеристики, а также их положение и движение, формируя очень подробную трехмерную карту.
Данные Gaia позволили составить трёхмерную карту части нашей Галактики с указанием координат, направления движения и спектрального класса более чем миллиарда звёзд. Помимо этого, телескоп помогает открыть около 10 тыс. экзопланет, а также астероиды и кометы в Солнечной системе.
«Исследователь лунной атмосферы и пылевого окружения» (LADEE) – это беспилотный зонд, отправленный НАСА для изучения чрезвычайно разреженной атмосферы Луны, её условий вблизи поверхности и влияния окружающей среды на лунную пыль. Оснащенный детектором пыли, нейтральным масс-спектрометром и спектрометром ультрафиолетового излучения, он выходит на орбиту над лунным экватором в течение 100 дней, иногда пролетая на высоте 20 км. Миссия стоимостью 280 миллионов долларов преследует четыре основные цели:
Определение общей плотности, состава и изменчивости во времени экзосферы Луны до её возмущения дальнейшей деятельностью человека, а также поиск естественных процессов, оказывающих на неё влияние;
Определение причины рассеянного свечения, наблюдавшегося астронавтами «Аполлонов» в 10 километрах над поверхностью Луны;
Определение размеров, формы и пространственного распределения частиц космической пыли, движимых электростатическими полями.
Определение возможного влияния лунной атмосферы на будущие полёты и на возможность проведения астрономических наблюдений с поверхности Луны.
Лунная пыль может представлять потенциальную опасность для здоровья – прилипать к поверхностям и проникать в оборудование, как обнаружили экипажи миссий “Аполлон”. Зонд LADEE собирает ценную информацию, которая имеет отношение к будущим пилотируемым полетам; не только на поверхность Луны, но и в другие места, где существует проблема пыли, например, на астероидах.
Кроме того, зонд демонстрирует новую систему связи на основе лазера с значительно увеличенной пропускной способностью. В результате удалось достичь скорости передачи данных 622 Мбит/сек с аппарата на наземную станцию и 20 Мбит/сек с наземной станции на аппарат, находившийся на расстоянии 385 000 км от Земли.
Rosetta — зонд, запущенный в 2004 году Европейским космическим агентством и предназначенный для изучения кометы 67P/Чурюмова-Герасименко.
Аппарат исследует два астероида, 2867 Штейнс и 21 Лютеция, до того как направится навстречу комете в 2014 году.
После этого зонд оставит на ней посадочный модуль «Филы». Он оснащен гарпунами для закрепления на поверхности и искусственными ногами для осуществления своей первоочередной задачи. В течение своей недельной миссии посадочный модуль использует разнообразные научно-исследовательские приборы для изучения поверхности и внутреннего строения кометы.
Спуск после отделения занял около семи часов, на протяжении которых аппарат делал снимки как самой кометы, так и зонда «Розетта». Посадка модуля осложнялась отказом двигателя, прижимающего аппарат к грунту, что повысило риск отскока от кометы. Кроме того, не сработали гарпуны, которые должны были закрепить «Филы» на поверхности кометы. По данным телеметрии аппарат произвел три касания поверхности кометы и в итоге произвёл посадку неоптимальным образом: он оказался на склоне кратера с углом наклона 30°, но в остальном аппарат пережил посадку без значительных повреждений.
В течение двух дней спускаемый аппарат «Филы» выполнил свои основные научные задачи и передал через «Розетту» на Землю все результаты от научных приборов ROLIS, COSAC, Ptolemy, SD2 и CONSERT, исчерпав весь заряд основной батареи. Предполагалось, что деятельность аппарата будет продлена за счёт резервной системы, питаемой от солнечных батарей, однако короткий солнечный день на комете (всего лишь 90 минут из 12,4 часовых суток на комете) и неудачная посадка не позволили этого сделать. Аппарат приподняли на 4 см и повернули на 35° в попытке увеличить освещённость солнечных батарей, однако 15 ноября «Филы» переключился в режим энергосбережения (все научные приборы и большинство бортовых систем выключены) из-за исчерпания заряда батарей на борту (контакт потерян в 00:36 UTC). Освещённость солнечных батарей (и, соответственно, вырабатываемая ими мощность) была слишком мала для зарядки аккумуляторов и выполнения сеансов связи с аппаратом. По предположению ученых, по мере приближения кометы к Солнцу количество вырабатываемой энергии должно было возрасти до величин, достаточных для включения аппарата — такое развитие событий было учтено при проектировании аппарата.
Позже, в 2015 году, по мере приближения астероида к Солнцу, учёным удастся разбудить “Филу” на короткое время. 2016 года камерой высокого разрешения аппарата «Розетта» получены снимки «Филы». Спускаемый аппарат попал в тёмную трещину кометы. С высоты 2,7 км разрешение узкоугольной телекамеры OSIRIS составляет около 5 см на пиксель. Этого разрешения достаточно, чтобы на снимке были видны характерные особенности конструкции метрового корпуса и ног аппарата Филы. Снимки также подтвердили, что Филы лежит на боку. Нештатная ориентация на поверхности кометы прояснила, почему было так трудно установить связь со спускаемым аппаратом после посадки 12 ноября 2014 года.
К концу сентября 2016 года все задачи, поставленные перед зондом, были выполнены. Комета начала удаляться от Солнца, из-за чего количество энергии, преступаемой от солнечных батарей, стало сокращаться. «Розетту» можно было повторно перевести в режим «спячки» до следующего приближения кометы к Солнцу, однако у ESA не было уверенности, что аппарат сможет пережить чрезмерное охлаждение. Чтобы получить максимальные научные результаты, было принято решение свести зонд с орбиты на столкновение с кометой[40]. 30 сентября 2016 года «Розетта» была направлена на столкновение с кометой Чурюмова — Герасименко и на скорости 3 км/ч столкнулась с ней. Это была контролируемая жёсткая посадка аппарата на поверхность в районе «колодцев» — местных гейзеров. Во время снижения, которое продолжалось 14 часов, аппарат передавал на Землю фотографии и результаты анализов газовых потоков.
Место посадки «Филы» — площадка «Агилкиа»
Исследователи обнаружили, что основной объём выделяемых кометой газов приходится на «шею» — область соединения двух частей кометы: здесь камеры OSIRIS постоянно фиксировали поток газа и обломков. Члены научной команды системы получения изображений OSIRIS установили, что область Хапи, расположенная в перемычке между двумя крупными долями кометы и демонстрирующая высокую активность как источник газопылевых струй, отражает красный свет менее эффективно, чем другие области, что может указывать на присутствие замороженной воды на поверхности кометы или неглубоко под её поверхностью.
C/2013 A1 (Макнота / Сайдинг-Спринг) является кометой из облака Оорта, обнаруженная в январе 2013 года в обсерватории Сайдинг-Спринг. Последующий анализ НАСА программой NEO указал, что она может пройти в 50 000 км от красной поверхности планеты: это всего два с половиной расстояния от его ближней луны, Деймоса, и примерно на той же высоте, на которой находятся спутники связи на орбите Земли. Было установлено, что если комета столкнулась бы с Марсом, то получился бы взрыв, эквивалентный миллиарду мегатонн тротила, аналогичный по масштабам последствий, из-за которых вымерли динозавры на Земле.
В апреле 2013 года НАСА опубликовало новые данные, согласно которым столкновение кометы C/2013 A1 с Марсом маловероятно. По новым оценкам, вероятность этого события составляля 1:120000 вместо прежних 1:8000.
19 октября 2014 года комета прошла на расстоянии 140 тыс. км от поверхности Марса. Во время пролёта орбитальные спутники Марса обнаружили, что кометная пыль состоит из магния, железа, натрия, калия, марганца, никеля, хрома и цинка. Диаметр ядра кометы был оценён в 400—700 метров, подтвердив ранее полученные результаты. Период вращения ядра составляет восемь часов.
За несколько дней до сближения C/2013 A1 с Марсом на Солнце произошла мощная вспышка, породившая мощный корональный выброс. Выброс достиг Марса в тот момент, когда хвост кометы начал проходить через атмосферу красной планеты и продолжал «бомбардировать» Марс мощным потоком заряженных частиц на протяжении полутора суток после сближения Марса и кометы. Солнечный ветер унёс большую часть водяных паров, пыли и газа кометы C/2013 A1 ещё до того, как они успели попасть в нижние слои атмосферы Марса.
Межпланетный зонд НАСА MAVEN (сокращение от названия «Эволюция атмосферы и летучих веществ на Марсе», игра слов: maven — знаток, эксперт) достигает Марс для изучения атмосферы и истории его климата.
У аппарата четыре основные научные задачи:
1. Определить влияние потерь газов на климатические изменения Марса сейчас и в прошлом.
2. Определить текущее состояние верхних слоёв атмосферы и ионосферы Марса и взаимодействия их с солнечным ветром.
3. Определить темпы потери атмосферы, а также факторы, влияющие на этот процесс.
4. Определить соотношения стабильных изотопов в атмосфере Марса. Эти данные могут помочь в исследовании истории марсианской атмосферы.
Кроме того, MAVEN, выходит на орбиту Марса за месяц до максимального сближения кометы C/2013 A1 (Макнота) с Марсом, сможет детально исследовать её влияние на марсианскую атмосферу.
Дополнительно MAVEN поддерживает связь с марсоходами Opportunity и Curiosity, которые в настоящее время получают сигналы с Земли и передают обратно научную и телеметрическую информацию через аппараты Mars Odyssey и Mars Reconnaissance Orbiter, запущенных соответственно в 2001 и 2005 годах и постепенно вырабатывающих свой ресурс. Позднее, с 2016 года, MAVEN будет ретранслировать данные с аппарата InSight, с 2018 года — с европейского марсохода проекта «ЭкзоМарс», и с 2020 года — с марсохода Curiosity второго поколения.
5 ноября 2015 года НАСА объявило, что данные MAVEN показывают, что ухудшение атмосферы Марса значительно усиливается во время солнечных бурь. Эта потеря атмосферы в космос, вероятно, сыграла ключевую роль в постепенном переходе Марса от атмосферы с преобладанием углекислого газа, которая сохраняла Марс относительно теплым и позволяла планете поддерживать жидкую поверхностную воду, к холодной и засушливой планете, наблюдаемой сегодня. Этот сдвиг произошел между 4,2 и 3,7 миллиардами лет назад. Атмосферные потери были особенно заметны во время межпланетного выброса корональной массы в марте 2015 года.
Всего через два дня после прибытия зонда MAVEN к нему присоединился ещё один орбитальный аппарат – «Мангальян» («марсианский корабль»), или Mars Orbiter Mission (MOM) – первая индийская миссия на Марс. Запущенный в ноябре 2013 года, зонд вышел на высокоэллиптическую орбиту 421 х 77 000 км вокруг Марса 24 сентября 2014 года. Индия стала четвёртой космической державой, сумевшей вывести космический аппарат на орбиту Марса, и первой, сделавшей это с первой попытки.
Полезный груз массой 25 кг состоит из 10 инструментов: цветная фотокамера, инфракрасный и тепловой анализаторы, спектрометр излучения, датчик метана и оборудование для исследования плазмы и другое современное оборудование. Запуск летательного аппарата сопровождается дебатами в свете получения Индией иностранной помощи для преодоления растущей бедности населения и социальных проблем.
Мангальян является пока единственным спутником который может получить изображение всего диска Марса на одном снимке а также изображение обратной, не видимой с Марса, стороны Деймоса. С помощью цветной фотокамеры снято более 980 снимков.
В июле 2015 года космический аппарат НАСА New Horizons совершил близкий облет Плутона, став первой миссией в истории, посетившей далекий мир. Этот зонд, запущенный в январе 2006 года, преодолел 3 миллиарда километров в космосе. При ближайшем приближении он пролетел 12 600 км над поверхностью с относительной скоростью 13,8 км/с (49 600 км/ч).
Первые фотографии показали удивительно молодую местность, о чем свидетельствует отсутствие ударных кратеров и предположение о том, что вулканизм или какой-либо другой геологический процесс изменил ландшафт за последние 100 миллионов лет. Бортовые камеры показали ледяные горы высотой до 3300 м, сравнимые со Скалистыми горами Северной Америки. Большая, светлая область размером 1590 км в поперечнике была названа “сердцем”, а затем официально названа Регио Томбо в честь астронома Клайда Томбо, который открыл Плутон в 1930 году. Новые измерения также показали, что Плутон был немного больше, чем считалось ранее, с диаметром 2370 км по сравнению с более ранними оценками в 2306 км.
Из-за огромного расстояния между Плутоном и Землей (радиосвязь занимает четыре с половиной часа, даже при скорости света) можно было передавать только слабый сигнал со скоростью 1-2 килобайта в секунду. Таким образом, для передачи всех изображений и данных потребовалось более года. «Новые горизонты» будут продолжать исследовать систему Плутона в течение пяти месяцев, включая её пять лун, прежде чем войти в пояс Койпера и в конечном итоге покинуть Солнечную систему, направляясь в сторону созвездия Стрельца.
Dawn — автоматическая межпланетная станция (АМС), запущенная НАСА 27 сентября 2007 года для исследования астероида Веста и карликовой планеты Цереры. Церера и Веста — два самых больших небесных тела пояса астероидов: они имеют соответственно 950 и 530 км в диаметре. Dawn — первая автоматическая космическо-исследовательская станция, которая изучает и фотографирует их с близкого расстояния. Оба небесных тела сформировались на очень раннем этапе истории Солнечной системы, на них отразились события и процессы со времен формирования нижних планет.
Dawn также является инновационным проектом: это первый космический летательный аппарат, который выйдет на орбиту небесного тела, изучит ее и продолжит путешествие ко второй цели. Все предыдущие многоцелевые полеты (такие, как программа Voyager («Вояджер»)) представляли собой быстрые планетарные облёты.
Данные, полученные «Dawn», позволили уточнить в сторону уменьшения массу и размер Цереры: её экваториальный диаметр составляет 963 км, полярный диаметр — 891 км, масса — 9,393⋅1020 кг. Была составлена гравитационная карта Цереры и получено множество детальных снимков ее поверхности. Кроме того, исследователи нашли на Церере «холодные ловушки», пригодные для удержания водяного льда в течение долгого времени, ледяной вулкан, следы органических веществ, необычные горы, исчезнувшие кратеры, ледники и оползни, а также загадочные яркие белые пятна, состав которых долгое время не удавалось установить.
К моменту завершения основной миссии аппарат преодолел в общей сложности 5,6 млрд км, совершив 2450 оборотов по орбитам вокруг Весты и Цереры. За это время им собрано 132 Гб данных, в частности, отснято 69000 изображений.
В настоящее время аппарат находится на бесконтрольной орбите Цереры, на которой продержится по крайней мере до середины XXI века.
Сферический радиотелескоп с апертурой в пятьсот метров (FAST) – это новая крупная астрономическая обсерватория, построенная в провинции Гуйчжоу на юго-западе Китая. Построенный в период с марта 2011 года по сентябрь 2016 года, он становится крупнейшим телескопом с одной апертурой в мире, шириной в полкилометра и площадью сбора 196 000 кв.м. Он затмевает следующую по величине обсерваторию Аресибо в Пуэрто–Рико, которая носила это звание с 1963 года. Сама тарелка находится в естественном углублении и не может двигаться из-за своих огромных размеров. Однако форма поверхности изменчива, и кабину подачи (где фокусируются радиоволны) можно перемещать. Это обеспечивает угол обзора до 40° от зенита. Несмотря на общий диаметр отражателя в 500 метров, эффективный диаметр отражателя, используемый в каждый момент времени при наблюдениях, составляет лишь 300 метров. В этом диаметре при помощи актуаторов поддерживается параболическая форма. Несмотря на отсутствие единого 500-метрового отражателя и его асферичность, проект сохранил оригинальное название «Радиотелескоп с пятисотметровой сферической апертурой».
Непосредственные наблюдения при помощи телескопа начались в конце сентября 2016 года. На расстоянии 10 км от телескопа введён запрет строительства и режим радиомолчания, переселены около 8—9 тысяч человек, проживавших на расстоянии менее 5 км от телескопа.
FAST способен заглядывать в космос в три раза дальше и обозревать небо в десять раз быстрее, чем Аресибо. Его основные функции включают картирование нейтрального водорода в пределах Млечного Пути с очень высоким разрешением, утроение числа известных пульсаров с 2000 до 6000 и прослушивание возможных сигналов от инопланетных цивилизаций на расстояниях до 1000 световых лет; можно отслеживать гораздо больше звезд, чем в предыдущих исследованиях. FAST – это ещё один телескоп из целой серии массивных новых инструментов, которые строятся по всему миру в начале 21 века, предвещая новую эру астрономии.
Запущенный в 2011 году, аппарат вышел на полярную орбиту газового гиганта 5 июля 2016 года; «Юнона» стала вторым космическим аппаратом, вышедшим на орбиту вокруг Юпитера, после «Галилео», находившегося на орбите вокруг газового гиганта с 1995 по 2003 год и первым аппаратом, вышедшим на его полярную орбиту. Он оснащён камерой, инфракрасным и микроволновым радиометрами, детекторами частиц и ультрафиолетовым спектрометром.
Космический аппарат питается от солнечных батарей, что более характерно для аппаратов, работающих около планет земной группы, в то время как в полётах ко внешним планетам чаще всего используют РИТЭГи. Солнечные батареи «Юноны» являются крупнейшими солнечными батареями, использующимися автоматическими межпланетными станциями на данный момент для выработки электроэнергии. Кроме того, три солнечные батареи играют важнейшую роль в стабилизации аппарата.
Перед учёными ставились следующие цели:
Определить точное количество воды в атмосфере Юпитера, что поможет определить правильную теорию формирования планеты (либо выяснить необходимость создания новой теории).
Глубоко исследовать атмосферу Юпитера, чтобы получить лучшее понимание его строения, движения облаков, температуры и других характеристик.
Картографировать магнитное и гравитационное поля Юпитера, определив его глубинную структуру, массу ядра и общую динамику, что поможет в будущем объяснить происхождение планеты.
Исследовать и изучить магнитосферу Юпитера в полюсных зонах, в частности, полярное сияние на северном и южном полюсах Юпитера, с целью получения новых идей о влиянии мощного магнитного поля планеты на атмосферу.
Аппарат делает 37 оборотов вокруг Юпитера, каждый из которых занимает 14 земных дней. Вращение аппарату придаётся таким образом, чтобы каждый из научных приборов выполнил свою задачу.
С помощью инструментов, работающих в инфракрасном и микроволновом диапазонах, «Юнона» измеряет тепловое излучение, исходящее из глубин планеты. Эти наблюдения позволяют дополнить картину предыдущих исследований состава планеты, оценив количество и распределение воды, и, следовательно, кислорода. Эти данные дают лучшее представление о происхождении Юпитера. Кроме того, «Юнона» исследует конвекционные процессы, которые управляют общей циркуляцией атмосферы. С помощью других приборов собираются данные о гравитационном поле планеты и о полярных областях магнитосферы.
Анализ полученной от аппарата информации занял несколько лет.
В июне 2021 года зонд “Юнона” прислал первое за 20 лет фото спутника Ганимеда, снятого с расстояния 1000 км.
Изображение Ганимеда, снятое JunoCam (10 июня 2021). Светлые поверхности, следы недавних ударных столкновений, изборождённая поверхность и белая северная полярная шапка (в верхнем правом углу изображения) богаты водяным льдом.
В июле 2021 года космический аппарат перешёл на новые орбиты (42 дополнительных витка) с целью изучения галилеевых спутников Юпитера (за исключением Каллисто) и продолжения изучения Юпитера.
