Инженеры разработали компактный радиозонд с автономным питанием, который может помочь раскрыть секреты инопланетных миров.

Этот небольшой зонд, получивший название Gravity Imaging Radio Observer (GIRO), будет использовать гравитационные поля для точного картирования внутреннего строения и состава экзопланет и других небесных тел.

«GIRO — это небольшой радиозонд, который отражает радиосигналы, посылаемые с основного космического аппарата, доставившего и выпустившего его», — рассказал в электронном письме Space.com Райан Парк, ведущий инженер NASA и руководитель группы динамики Солнечной системы в Лаборатории реактивного движения (JPL).

Парк и его коллеги разработали GIRO для измерения малейших вариаций в гравитационных полях планет, лун и астероидов. Концепция нового зонда была описана в статье, опубликованной 29 мая в журнале The Planetary Science Journal.

«Когда зонд и основной аппарат движутся в совместной формации вокруг (или мимо) целевого объекта, неоднородности в его гравитационном поле вызывают крошечные изменения в их орбитах», — пояснил Парк. «Эти изменения можно измерить с помощью эффекта Доплера в радиосигналах».

Анализируя доплеровские сдвиги и точно картируя гравитационные поля, учёные смогут определить внутреннюю структуру и динамику планет, лун и других тел. Это позволит ответить на ключевые вопросы об их массе, плотности, составе, истории формирования, а также о потенциале геологической или вулканической активности. Таким образом, GIRO станет мощным инструментом для будущих космических миссий.

«GIRO особенно полезен — а в некоторых случаях незаменим — для задач, требующих сверхточного измерения гравитации, исследования опасных сред или работы в условиях ограниченного времени на сбор данных», — отметил Парк.

Высокоточные гравитационные измерения критически важны там, где сигнал слаб — например, при определении массы небольшого астероида или отслеживании изменений гравитационного поля спутника планеты.

«Опасные среды — это места, где выполнение пролётов или выход на орбиту сопряжены с большими трудностями», — пояснил учёный. Яркий пример — сложная и потенциально опасная система колец Урана. «Ограниченное время на сбор данных относится к случаям, когда возможны лишь несколько пролётов или кратковременный выход на орбиту», — добавил он.

Благодаря высокой точности, низкой стоимости и возможности запуска нескольких зондов одновременно, GIRO может решить эти сложные задачи.

«По сравнению с традиционными наземными радиометрическими методами, GIRO обеспечит точность в 10–100 раз выше», — заявил Парк. «Такая детализация крайне важна для планетологии, поскольку позволяет выявлять тонкие особенности внутреннего строения планет и лун».

Как и миссия GRAIL, GIRO способен проводить точные гравитационные измерения, но при этом использует более лёгкие и энергоэффективные компоненты, снижая стоимость и сложность миссий.

«Это означает, что гравитационные исследования можно включать в состав комплексных миссий, не требуя выделенного космического аппарата», — пояснил Парк.

Кроме того, GIRO открывает путь к изучению малых небесных тел и удалённых планетных систем, что может пролить свет на процессы формирования планет и их потенциальную обитаемость.

Вызовы и перспективы

Однако реализация миссии с GIRO сопряжена с рядом сложностей, в основном связанных с планированием орбит. Для точных измерений зонды должны быть выведены на строго рассчитанные траектории, обеспечивающие не только высокую точность данных, но и стабильную радиосвязь с основным аппаратом.

Для миссий к внешним планетам GIRO будет работать на батареях, поэтому все измерения необходимо завершить в течение 10 дней до их разрядки. Однако вблизи Солнца возможна подзарядка от солнечных панелей.

Кроме того, орбиты зондов должны соответствовать строгим правилам планетарной защиты, включая сроки нахождения на орбите и безопасную утилизацию, чтобы избежать загрязнения других миров.

По словам Парка, технически GIRO можно интегрировать в планетарную миссию за 1–3 года, хотя сроки зависят от бюджета и политических решений.

«Ключевые этапы перед интеграцией включают создание и испытание прототипов в условиях, максимально приближенных к реальным», — сказал он. «Как только эти задачи будут решены и появится подходящая миссия, GIRO сможет стать частью полезной нагрузки для исследований астероидов, лун или дальних планет».

Таким образом, GIRO обещает стать революционным инструментом, который расширит наши возможности в изучении космоса и поиске ответов на главные вопросы о Вселенной.