Миссия Mars Moons eXploration (MMX) — это программа японского аэрокосмического агентства JAXA, посвященная исследованию двух спутников Красной планеты, Фобоса и Деймоса. В первую очередь ученые надеются выяснить историю их происхождения. По одной версии, спутники Марса — это примитивные астероиды, захваченные гравитацией планеты, а по другой — они образовались из вещества, выброшенного на орбиту в результате столкновения Марса с крупным небесным телом. Кроме того, астрономы намерены исследовать современные условия на Фобосе и Деймосе, а также динамику атмосферы Красной планеты. Планируется, что космический аппарат изучит поверхности лун, после чего приземлится на поверхность Фобоса и возьмет образцы грунта. После этого он отправится обратно на Землю и вернется примерно в 2029 году.

Всего на новом аппарате планируется установить семь инструментов, агентство NASA выиграло конкурс на создание одного из них. Разработкой прибора под названием MEGANE (произносится как мэ-га-нэ, что переводится с японского как «очки») займется команда из Лаборатории прикладной физики (APL) Университета Джонса Хопкинса под руководством Дэвида Лоуренса. Спектрометр позволит космическому аппарату изучить элементный состав Фобоса на основе измерения энергии гамма-квантов и нейтронов. Причем для этого не потребуются облучающие лазеры — NASA пишет, что воздействия космических лучей и солнечного ветра на поверхность спутников будет достаточно.

Проходя сквозь вещество, нейтроны вызывают различные ядерные реакции и упруго рассеиваются на ядрах. Ядра разных химических элементов имеют разные зависимости сечения захвата нейтронов от их энергии. Нейтронная спектрометрия регистрирует интенсивность рассеяния нейтронов на атомах, что позволяет узнать элементный состав вещества. Например, водород рассеивает нейтроны достаточно хорошо, поэтому зоны, где много водорода (а значит воды или минералов с водой) будет выглядеть, как темное пятно на нейтронной картах.

Данные гамма-спектроскопии помогут выяснить происхождение спутников. Грунт небесных тел содержит значительное количество естественных радионуклидов калия (K), урана (U) и тория (Th), которые испускают гамма-лучи в ядерных линиях с вполне определенными энергиями. При этом известно, что различные небесные тела, которые образовались в разных районах протопланетного облака, имеют разное относительное содержание радионуклидов. Сравнение данных о Фобосе и Деймосе со значениями, известными для вещества Марса, Луны и Земли, позволит ответить на вопрос о происхождении спутников. Очевидно, что совпадение значений K/Th для Фобоса и Марса должно указывать на большую вероятность совместного происхождения этих двух небесных тел. Напротив, различие этих значений может быть признаком того, что Фобос имел независимое происхождение и был захвачен Красной планетой в раннюю эпоху ее истории.

В конкурсе на разработку прибора участвовала и другая, российско-американская группа, которую возглавляли Игорь Митрофанов из Института космических исследований и Уильям Бойнтон из Университета Аризоны. Лаборатория Митрофанова в сотрудничестве с коллегами из Аризоны много лет разрабатывает нейтронные спектрометры, которые способны «видеть» под поверхностью небесных тел воду или гидратированные минералы. Сейчас нейтронные и гамма-спектрометры, созданные в Институте космических исследований, работают на зондах «Марс-Одиссей», LRO, орбитальном аппарате миссии «ЭкзоМарс» (TGO), марсоходе Curiosity.

Как сообщил Митрофанов, он и Бойнтон в этот раз представили на конкурс свой вариант прибора — комбинированного нейтронного и гамма-спектрометра, но выиграла заявка их конкурентов из APL. «Прибор по устройству похож на тот, что мы ставили на «Марс-Одиссей», он примерно такой же, что и нейтронный спектрометр на «Фобос-Грунте», — сказал он.

MEGANE будет разработан под эгидой программы Discovery. В ее рамках финансируются относительно недорогие (до 450 миллионов долларов не считая цену запуска) научно-исследовательские аппараты, целью которых, в первую очередь, является изучение Солнечной системы. В 2018 году в космос по этой программе будет запущен зонд для изучения геологии Марса InSight. Другая известная исследовательская станция, запущенная по программе Discovery — Dawn, которая сейчас находится на орбите карликовой планеты Цереры. В 2021 году NASA планирует отправить аппарат Lucy к астероидам рядом с Юпитером.

Источник: N+1

Оригинальная новость: https://solarsystem.nasa.gov/news/2017/11/17/nasa-selects-instrument-for-future-international-mission-to-martian-moons