NASA планирует отправить 10,000 мини-проб в кольца Сатурна

Последняя крупная миссия NASA к Сатурну, Кассини, завершилась трагически: зонд погрузился в атмосферу газового гиганта, но до этого он собрал более точные данные о системе Сатурна, чем любая предыдущая миссия. Однако одна важная часть системы осталась вне его досягаемости — кольца Сатурна. Теперь NASA стремится получить более детальные данные о них, выделив финансирование на проект, который предполагает отправку 10,000 "фемтоспутников" для близкого изучения этих великолепных колец.

Кольца Сатурна в основном состоят из водяного льда, смешанного с каменными частицами, размеры которых варьируются от микроскопических до кусков размером с дом. Несмотря на успех миссии Кассини, учёные до сих пор не могут точно ответить на вопросы о возрасте колец и механизмах столкновения и слияния этих ледяных частиц.

Почему же так сложно исследовать кольца? Кассини, например, осуществлял полеты между кольцами и планетой, но если бы он вошел в кольца, он мог бы столкнуться с обломком льда, что привело бы к уничтожению многомиллиардного спутника за считанные секунды. Ни один здравомыслящий планировщик миссий не стал бы рисковать, и поэтому Кассини так и не смог подойти близко к кольцам, даже в момент, когда его жертва была неизбежна.

Если же у вас есть 10,000 одинаковых спутников, даже самые осторожные планировщики миссий могут позволить себе потерять несколько из них. На самом деле, потеря нескольких тысяч не станет критичной, поскольку останется еще множество аппаратов, способных продолжать миссию. Это и есть основная идея NIAC-проекта под названием "Активно управляемые фемтосат-координаты для ин-ситу исследования колец, атмосферы и магнитосферы Сатурна".

Руководитель проекта, доктор Майкл Рубенштейн, является признанным экспертом в области роевых роботов. Его наиболее известный проект — это Килобот, рой из более чем 1,000 мини-роботов, способных автономно взаимодействовать и формировать сложные фигуры. Применение этого опыта в области малых и скоординированных роботов в космосе делает его идеальным кандидатом для разработки фемтосатов. В июле 2026 года NASA объявило о финансировании этого проекта в рамках 18 ранних концептуальных наград, общая сумма которых составила 3.2 миллиона долларов. Каждая награда Фазы I предоставляет до 175,000 долларов на первоначальное девятимесячное исследование этих прорывных технологий.

Фемтосат — это, по сути, очень маленький спутник. Они используют миниатюризацию электроники, которая активно развивается в индустрии смартфонов. Хотя они ещё не стандартизированы так же, как размеры CubeSat, типичный фемтосат (также известный как чипсат или "Спрайт") весит всего несколько граммов и имеет размеры всего несколько сантиметров.

Эти устройства не являются выдумкой. В 2019 году миссия KickSat-2 успешно развернула 105 Спрайтов на низкой околоземной орбите, где они продемонстрировали возможность активной связи с наземными контроллерами. Однако у этих фемтосатов не было системы propulsion, и они были оставлены на произвол атмосферы Земли.

В предложении Рубенштейна чётко указано, что 10,000 фемтосатэлитов будут иметь какую-то форму активного управления — это требование прямо указано в названии. На данный момент неясно, какой именно механизм управления будет использоваться. Это может быть что угодно, от микродвигателей до электромагнитных тросов, использующих хаотичные магнитные поля Сатурна. Но активная пропульсия предоставляет всей миссии возможности, которые не могут быть достигнуты ни одной одиночной миссией.

Тысячи фемтосатов могут погрузиться внутрь колец, предоставляя первый в истории ин-ситу взгляд на их кинетическое поведение и отвечая на вопросы о том, когда они образовались. В то же время, тысячи других могут исследовать различные участки верхней атмосферы Сатурна, охватывая разные места на его поверхности одновременно, что позволит более точно прогнозировать погоду на нашем кольцевом соседе. А что касается хаотичного магнитного поля? Тысячи фемтосатов также смогут мониторить его с разных орбит и на разных высотах.

Пример фемтосата, использованного в проекте KickSat. Кредит - Ребекка Мэнчестер / Корнеллский университет

Тем не менее, кольца остаются главной целью этого концепта миссии. NASA даже выделила дополнительный грант NIAC с аналогичной целью, но с совершенно другой концепцией. Проект, предложенный Лабораторией реактивного движения под руководством Маки Квадрелли, предполагает использование материнского корабля, который будет зависать над кольцевой системой и расширять управляемую ИИ стрелу, чтобы "дотронуться" до колец, как это делает спортивный рыбак. Эта миссия, известная как Автономное исследование планетарных колец с ин-ситу выборкой (PRAXIS), демонстрирует, насколько сильно NASA заинтересована в близком изучении этих планетарных чудес.

Следует отметить, что до реализации любой из этих миссий к Сатурну пройдет немало времени. NIAC Phase I предложения предназначены для финансирования ранних концепций и обычно длятся около года, с ожиданием многолетнего проекта Фазы II, который последует за ним. Даже тогда любой такой концепт потребует дополнительных лет финансирования, чтобы достичь своей фактической даты запуска, а затем ещё несколько лет, чтобы добраться до планеты. Таким образом, в лучшем случае, такая миссия может начать научные операции в 2040-х годах. Но именно в этом и заключается суть NIAC — делать долгосрочные ставки, которые окупятся десятилетия спустя. А пока, если они финансируют интересные разработки в области робототехники, это будет на пользу всем нам.