Студентка из Самары доказала возможность исследования спутника Марса с помощью «космического лифта»

Дарья Нерядовская считает, что «космический лифт» может стать базой для космонавтов. Фото: Самарский университет имени Королева

Студентка Самарского университета имени Королева Дарья Нерядовская доказала математически, что для исследования Фобоса, одного из спутников Марса, можно использовать так называемый «космический лифт». Он представляет собой трос, с помощью которого научную аппаратуру планируют спустить на поверхность спутника прямо с космического зонда, который зависнет в нескольких километрах от поверхности. Такие планы есть у НАСА, проект называется PHLOTE (Phobos L1 Operational Tether Experiment). Его-то жизнеспособность (а также жизнеспособность других подобных миссий) и доказала самарская студентка.

- Результаты моего исследования подтверждают возможность миссии, подобной PHLOTE, со строительством «космического лифта» и спуском оборудования и датчиков на специальном тросе с борта космического аппарата, находящегося в точке либрации. Для подготовки такой исследовательской миссии сначала необходимо разработать теоретическое обоснование, получить подтверждение, что данный проект в принципе осуществим, а для этого нужно выполнить большой объем аналитических и численных расчетов различных моделей движения тросовой системы и способов управления ею, - рассказывает Дарья Нерядовская.

Проблема – зависнуть над Фобосом

Проект НАСА опубликовали в 2017 году и без каких-либо подробностей. По задумке, космический зонд PHLOTE должен зависнуть над Фобосом на высоте 3 км и спустить на тросе из углеродных нанотрубок аппарат с приборами и датчиками. После того, как все работы будут сделаны, аппарат поднимут на космический зонд и привезут на Землю или отправят куда-то еще.

Сложность в том, чтобы максимально устойчиво зафиксировать «космический лифт» над спутником, ведь Фобос движется. Более того – рядом есть Марс со своей гравитацией.

Космический зонд должен попасть в одну из точек Лагранжа (они же точки либрации). Это места, где разные физические силы компенсируют друг друга. Другими словами, космический аппарат будет в гравитационном равновесии между Марсом и Фобосом.

Ученые НАСА планировали задействовать только одну точку либрации и исследовать только одну сторону Фобоса, Дарья Нерядовская рассчитала параметры и для второй точки Лагранжа, которая позволит разместить «космический лифт» на обратной стороне спутника, которую не видно с Марса. Две тросовые системы на орбите марсианской луны позволят изучить спутник с обеих сторон.

Более того, в проекте НАСА спустить на Фобос можно аппарат весом 15 кг, расчеты самарской студентки позволяют увеличить вес аппарата с приборами до 50 кг.

«Лифт» может стать базой для космонавтов

В открытом доступе нет никаких расчетов ученых НАСА, а только некоторые данные. Все расчеты студентка проводила самостоятельно. Теперь их можно использовать не только для изучения Фобоса, но и других небесных тех, которые похожи на спутник Марса.

- Исследование Дарьи Нерядовской не только подтверждает возможность осуществления такого проекта на практике, но и значительно расширяет перспективы проведения подобных исследовательских миссий, - уверены в Самарском университете, - благодаря расчетам студентки ученые смогут опустить на тросе больший, чем предполагалось, груз аппаратуры и исследовать обе стороны Фобоса, а не только одну, как говорится в изначальной концепции проекта PHLOTE. Кроме того, данные расчеты применимы и для организации миссий к другим подобным спутникам планет Солнечной системы, например, к другому спутнику Марса - Деймосу.

Впрочем, молодой ученый из Самары смотрит куда дальше, чем запуск зонда к спутнику Марса. Нерядовская уверена – правильно зафиксированный над Фобосом «космический лифт» может служить промежуточной базой для космонавтов.

- С помощью размещенной над Фобосом системы видеонаблюдения можно будет с достаточно близкого расстояния следить за ходом исследовательской миссии, высадившейся на поверхность Фобоса. Кроме того, такой «лифт» может служить промежуточной станцией для проведения исследований, связанных с изучением окружающего космического пространства, а также в качестве промежуточной площадки для межпланетных перелетов - например, для высадки на Марсе или для возвращения с Марса на Землю, - считает студентка.

Работой Дарьи Нерядовской заинтересовались в Российском научном фонде. Студентка получила гранд от организации и намерена развивать свои исследования.