Cosmic Vision

Cosmic Vision
Следующее по порядку	Voyage 2050^[вд]
Дата начала	2005[1]
Оператор	Европейское космическое агентство
Производитель	Airbus Defence & Space
Официальный сайт	sci.esa.int/web/cosmic-v…
Медиафайлы на Викискладе

Cosmic Vision — третья программа фундаментальных космических исследований Европейского космического агентства (ЕКА) на 2015—2025 годы.

История программ

Первой программой была Horizon 2000^[венг.].

В начале 2005 года зонд Гюйгенс Европейского космического агентства совершил спуск сквозь атмосферу одного из спутников Сатурна — Титана и приземлился на поверхность наиболее удаленного от Земли тела из когда-либо посещавшихся научными зондами. Во время спуска и спустя несколько часов после приземления Гюйгенс передал на Землю большое количество научной информации через орбитальный модуль Кассини, разработанный НАСА.

С момента замысла и до непосредственного выполнения миссии прошло более 20 лет, начиная с предложения в 1982 году, потом утверждения проекта в 1988 году, запуска в 1997 и прибытия на Титан в 2005 году. Успех этой миссии был во многом обеспечен благодаря длительным подготовительным мероприятиям и не был бы возможным без долгосрочного плана развития космической науки.

Учёные, инженеры, национальные финансовые институты, космическая промышленность и международные партнеры опираются на существующий долгосрочный план ЕКА для уверенности в успехе проекта, длительностью в два десятилетия. Миссия Гюйгенс не является исключением в длительности разработки космических миссий, которые обычно длятся десятилетия прежде чем предоставить научные данные. План Horizon 2000, который включал миссию Кассини-Гюйгенс был подготовлен в 1984 году. План Horizon 2000 Plus был составлен в 1994—1995 годах[2]. Cosmic Vision — это логическое продолжение цикла планирования ЕКА на следующее десятилетие.

Научные цели

В 2004 году ЕКА объявило о старте новой стратегии космических исследований на 2015—2025 годы — Cosmic Vision. Стратегия подразумевает разработку космических аппаратов для изучения следующих областей[3]:

• Формирование планет и зарождение жизни. Эта тема рассматривает возникновение жизни не только на Земле, но и на других планетах вне Солнечной системы. Что в свою очередь требует изучения процесса формирования планет, а также обнаружения признаков жизни (биомаркеров).
• Устройство Солнечной системы. Изучение данной темы будет попыткой понять устройство нашей Солнечной системы, начиная с самого Солнца и заканчивая границами его воздействия. Помимо этого будут определены механизмы формирования газовых гигантов и их спутников, а также роль астероидов и малых тел в формировании планет.
• Фундаментальные законы Вселенной. В настоящий момент законы физики не применимы к экстремальным условиям состояния вещества. Также к текущему времени не до конца понятны процессы, происходившие в первые секунды после Большого взрыва. Данная тема призвана помочь в изучении состояния вещества при экстремальных температурах и энергиях, а также в обнаружении гравитационных волн.
• Происхождение и состав Вселенной. Происхождение и раннее развитие Вселенной всё ещё недостаточно изучено. Лишь около 5 % массы Вселенной составляет обычная материя. Остальные 95 % составляют неизвестные тёмная энергия и тёмная материя. Прояснить эти вопросы и призвана миссия данной темы.

Проекты помимо научной цели также разделяются по стоимости на две группы: L-класса и M-класса. Под проект L-класса выделяется около 650 млн евро, под проект М-класса — 300 млн евро. Планируется запустить три проекта М-класса (М1, М2 и М3) в 2017, 2019 и 2022 годах и один проект L-класса (L1)в 2020 году.

Описание

Этапы программы и их продолжительность представлены в таблице:

2007	2008	2009	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017	2018	2019	2020
Выбор	Оценка		Определение			Внедрение						Работа

Учёным сообществом было прислано более 50 идей относительно будущих миссий, из которых 17-18 октября 2007 года в Париже были отобраны для дальнейшего изучения следующие[4]:

Миссия L-класса

Кандидаты L-класса:

• LAPLACE/EJSM — исследование системы Юпитера. На основании проведенных ранее исследований считается, что один из спутников Юпитера — Европа имеет океан под поверхностным слоем льда. Данная миссия должна дать ответ на вопрос о наличии жизни в океане под слоем льда, а также собрать исчерпывающую информацию о Юпитере и его спутниках. Если миссия будет выбрана для реализации, то она будет осуществляться в сотрудничестве с НАСА и JAXA.
• TandEM/TSSM — исследование системы Сатурна. Данная миссия предполагает изучение двух спутников Сатурна: Титана и Энцелада. Опираясь на данные, полученные миссией Кассини, TandEM будет изучать происхождение, состав, развитие, а также астробиологический потенциал Титана и Энцелада. Миссия будет включать две составляющие: космический аппарат, находящейся на орбите и спускаемые зонды. Если миссия будет выбрана для реализации, то она будет осуществляться в сотрудничестве с НАСА.
• XEUS — рентгеновский телескоп следующего поколения для изучения фундаментальных законов Вселенной, а также её происхождения. XEUS будет отслеживать орбиты, близкие к горизонту событий чёрных дыр, использовать спектроскопию для описания истечения вещества из галактических ядер во время их пиковой активности, искать сверхмассивные чёрные дыры, картографировать массивные движения и турбулентность в скоплениях галактик и наблюдать процесс обратной связи, при которой чёрные дыры выделяют энергию в галактических и межгалактических масштабах.

Многие международные партнеры высказали заинтересованность в совместной разработке рентгеновского телескопа и в 2008 году ЕКА совместно с НАСА и JAXA создали координационную группу для создания совместного рентгеновского телескопа International X-ray Observatory (IXO).

В феврале 2009 года на совместном заседании НАСА и ЕКА было принято решение о поддержке проекта LAPLACE, однако научные цели миссии TSSM также заслуживают внимания, поэтому обе миссии будут в дальнейшем прорабатываться несмотря на то, что LAPLACE имеет приоритет[5].

Также в программу был добавлен проект LISA для поиска гравитационных волн.

На 21 декабря 2010 года кандидатами на L1-миссию являются три проекта[6]:

• LISA,
• XEUS/IXO
• LAPLACE/EJSM

В связи с выпуском US National Research Council в феврале 2011 года обзора на следующее десятилетие, в котором миссии L1 не являются приоритетными, ESA отложило выбор окончательной миссии до февраля 2012 года[7].

В мае 2012 года Европейское космическое агентство выбрало в качестве миссии L-класса JUICE (англ. Jupiter Icy moons Explorer). Запуск будет осуществлён в 2022 году с прибытием в систему Юпитера в 2030 г[8].

Миссия M-класса

Первоначальные кандидаты М1 и М2:

• Cross-scale — миссия для детального изучения околоземного пространства. Проект предусматривает строительство 12 исследовательских станций, осуществляющих измерение плазмы (ионизированного газа), окружающую Землю. Предполагалось осуществление миссии в сотрудничестве с JAXA.
• Marco Polo^[англ.] — миссия по доставке образца грунта астероида на Землю. Цель миссии — изучение происхождения и эволюции Солнечной системы, роли малых тел в происхождении и развитии Земли и жизни на ней. Космический аппарат миссии будет включать спускаемый модуль, устройства сбора образцов грунта, а также средство доставки образцов на Землю. Предполагалось осуществление миссии в сотрудничестве с JAXA.
• Euclid (объединение двух миссий Dune и SPACE) — исследование тёмной энергии и тёмной материи.
• PLATO — миссия по поиску экзоппланет, используя транзитный метод. PLATO будет способен обнаружить твердые экзопланеты и иметь чувствительность лучше, чем у его предшественников.
• SPICA — инфракрасный телескоп следующего поколения, работающий в среднем и длинном инфракрасном диапазоне. Основными целями являются: изучение формирования планет, особенностей Солнечной системы и происхождения Вселенной.

В феврале 2010 года был сделан промежуточный выбор в миссии М-класса в пользу Euclid, Solar Orbiter и PLATO.

Примечание: В ноябре 2008 года проект Solar Orbiter был добавлен в программу Cosmic Vision как кандидат в миссию M-класса.

4 октября 2011 года Европейское космическое агентство сделало выбор среди миссий М1 и М2 в пользу Solar Orbiter (запуск в 2017 г) и Euclid (запуск в 2019 г)[9].

В июле 2010 года ЕКА объявило о приёме предложений для третьей миссии М-класса — М3[10], а 25 февраля 2011 года объявило о выборе 4 кандидатов[11]:

• EChO (Exoplanet Characterisation Observatory) — изучение атмосферы экзопланет;
• LOFT (Large Observatory For X-ray Timing) — изучение нейтронных звёзд и чёрных дыр путём измерения изменений их рентгеновского излучения;
• MarcoPolo-R — миссия по возвращению образца грунта с ближайших к Земле астероидов;
• STE-QUEST (Space-Time Explorer and Quantum Equivalence Principle Space Test) — проверка с высокой точностью теории относительности Эйнштейна и поиск новых фундаментальных составляющих и взаимодействий во Вселенной.

Миссия S-класса

Миссия S-класса подразумевает реализацию проекта не превышающего 50 млн евро. Запрос предложений был объявлен в марте 2012 года[12]. и в итоге поступило около 70 предложений[13]. Запуск миссии планируется в 2017 году. 19 октября 2012 победителем был объявлен проект орбитального телескопа «Хеопс» (Cheops — CHaracterising ExOPlanets Satellite) предназначенного для поиска и изучения экзопланет. Миссия была выбрана из 26 оставшихся проектов.

Запуск

Планируемая дата запуска спутников М-класса — 2017, 2019 и 2022 годы, L-класса — 2020 год.

Примечания

1. https://sci.esa.int/web/cosmic-vision/-/46510-cosmic-vision
2. 1995: EUROPEAN SPACE SCIENCE SCALES NEW HEIGHTS  (неопр.). Дата обращения: 24 декабря 2010. Архивировано 5 мая 2009 года.
3. Defining the Cosmic Vision  (неопр.). Дата обращения: 20 декабря 2010. Архивировано 28 ноября 2010 года.
4. Cosmic Vision 2015—2025: and the candidate missions are…  (неопр.) Дата обращения: 20 декабря 2010. Архивировано 15 июня 2011 года.
5. NASA and ESA Prioritize Outer Planet Missions  (неопр.). Дата обращения: 21 декабря 2010. Архивировано 10 августа 2011 года.
6. Remaining candidate L-class missions for the L1 launch slot  (неопр.). Дата обращения: 21 декабря 2010. Архивировано из оригинала 26 января 2013 года.
7. New approach for L-class mission candidates  (неопр.). Дата обращения: 28 июня 2011. Архивировано 2 апреля 2013 года.
8. JUICE is Europe’s next large science mission  (неопр.). Дата обращения: 3 мая 2012. Архивировано 27 мая 2013 года.
9. Dark and bright: ESA chooses next two science missions  (неопр.). Дата обращения: 5 октября 2011. Архивировано 12 октября 2011 года.
10. Call for a Medium-size mission opportunity for a launch in 2022  (неопр.). Дата обращения: 5 октября 2011. Архивировано 31 октября 2013 года.
11. Four candidates selected for the next medium-class mission in ESA’s Cosmic Vision Архивная копия от 25 мая 2013 на Wayback Machine (2011-02-25)
12. http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=50119 Архивная копия от 13 марта 2013 на Wayback Machine ESA Call for S-class missions
13. ESA Science & Technology: S-class mission Letters of Intent

См. также

• Европейское космическое агентство