Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) совершило революцию в науке благодаря своим миссиям «Хаябуса» и «Хаябуса-2» (в переводе с японского «сапсан»). Эти миссии в 2005 и 2018 годах соответственно доставили образцы с околоземных астероидов (NEO) 25143 Итокава и Рюгу (1998 KY26). Исследование этих образцов позволило получить представление о NEAs и эволюции Солнечной системы, поскольку астероиды — это, по сути, остатки материала, образовавшегося при формировании Солнечной системы (около 4,6 миллиарда лет назад).
Группа международных исследователей рекомендует использовать эту концепцию для миссии «Возвращение образцов малых тел нового поколения» (NGSR). Их предложение было изложено в докладе, представленном на Конференции по лунным и планетарным наукам 2025 года (2025 LSPC), которая проходила с 10 по 14 марта в Вудлендсе, штат Техас. Эта миссия в настоящее время рассматривается в качестве кандидата на японскую миссию стратегического класса по возвращению образцов кометы в 2030-х годах.
Исследованием руководил Наоя Сакатани, научный сотрудник Института космических и астронавтических наук JAXA (ISAS). К нему присоединились коллеги-исследователи из JAXA, Токийского университета, Университета Осаки, Токийского научного института, Университета Тохоку, Парижского городского университета / Института физики земли, Технологического института Тиба, Национального колледжа морских технологий Осима, Японской ассоциации космической охраны, Университета Пердью, Университета Кюсю и Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ).
Эта статья основана на предыдущих исследованиях, проведённых под руководством Шигеру Вакиты, учёного-исследователя из Массачусетского технологического института и Университета Пердью (соавтора этого последнего исследования). Исследование было представлено на LSPC 2023 и Конференции по астероидам, кометам и метеорам 2023. Команда провела это концептуальное исследование для рабочей группы NGSR в Институте космических и астронавтических наук JAXA. Они отмечают, что, несмотря на недавние прорывы в исследованиях NEA, происхождение материала Солнечной системы и то, как сформировались первые планетезимали, по-прежнему остаются открытыми вопросами.
Для достижения этих целей концепция NGSR предполагает сближение с кометой и возвращение образцов. Как и её предшественники, в том числе миссии «Хаябуса» и миссия NASA «Происхождение, спектральная интерпретация, идентификация ресурсов и безопасность — исследование реголита» (OSIRIS-REx), эта миссия будет направлена на изучение подповерхностных материалов. Это позволит получить доступ к материалам, на которые не повлиял циклический солнечный нагрев и облучение, тем самым сохранив информацию о первоначальном составе и истории формирования тела.
Это поможет усовершенствовать модели формирования и эволюции Солнечной системы и ответить на несколько вопросов о происхождении материала в Солнечной системе, на которые до сих пор нет ответов. Согласно современным моделям формирования Солнечной системы, Солнце и его планеты образовались из туманнообразного материала — так называемой туманнообразной гипотезы. Анализ образцов первичного материала, оставшегося после этого процесса, прольёт свет на состав Солнечной туманности и дополнит недавние открытия, касающиеся образцов, возвращённых с околоземных астероидов.
Анализ образцов, полученных с комет 25143 Итокава, Бенну и Рюгу, выявил наличие органических веществ, в том числе аминокислот. Таким образом, анализ образцов комет может дать ответ на вопрос, возникли ли органические вещества, связанные с появлением жизни, из внеземных источников. Как говорится в их статье:
«Один из главных вопросов в планетологии — как в нашей галактике образовались исходные материалы Солнечной системы... В астероидном материале, который мы в основном получаем, на досолнечные зёрна существенно влияют метаморфизм и изменения в родительском теле. Крайне необходимы исследования досолнечных материалов из кометных образцов, чтобы избежать влияния этих вторичных процессов».
Кроме того, Небулярная гипотеза утверждает, что после образования Солнца остатки туманного материала попали в протопланетный диск, который медленно увеличивался, образуя планеты. Следовательно, образец, возвращенный с кометы, также позволит ответить на оставшиеся без ответа вопросы о распределении материала внутри диска. Например, ученые предполагают, что кометы, возникшие во внешней части Солнечной системы, доставили воду и органические молекулы во внутреннюю Солнечную систему миллиарды лет назад.
«Самая большая загадка в процессе накопления пыли, из которой образуются планеты, — это самый первый шаг: формирование планетезималей. В процессе накопления пыли микрометрового размера для формирования объектов километрового размера (планетезималей) существуют некоторые препятствия, такие как сила газового сопротивления в солнечной туманности, из-за которой пыль по спирали притягивается к Солнцу... Было предложено множество теоретических моделей, но убедительных доказательств нет».
Кроме того, предполагается, что астероиды, подобные Рюгу, были переработаны в более крупные родительские тела с последующим катастрофическим разрушением и повторным накоплением. В результате любая физическая информация об их родительских телах была утеряна в процессе. Материалы и внутренняя структура необработанных тел (например, комет) необходимы для эмпирического понимания процесса формирования планетезималей. Предлагаемая ими концепция миссии состоит из орбитального транспортного средства дальнего космоса (DSOTV) и спускаемого аппарата, который возьмет пробы внутренних материалов кометы.
Они указывают, что номинальной целью является комета семейства Юпитера и NEA 289P/Бланпа, которая в 2020 году прошла на расстоянии 13 588 735 км (8 443 650 миль) от Земли. После сближения NGSR с кометой для измерения её рельефа и формы будет использоваться оптическая навигационная камера. Посадочный модуль и DSOTV будут исследовать объект с помощью радара, а гравитационные измерения будут проводиться с помощью LIDAR. С помощью тепловизионной камеры будут проанализированы физические свойства кометы, а внутренняя структура кометы будет изучена с помощью бистатического радара и сейсмометров.
Наконец, он будет извлекать образцы с помощью малого переносного импактера (SCI), который был успешно протестирован в ходе миссии «Хаябуса-2». Затем он будет анализировать их с помощью масс-спектрометра для проведения анализа извлечённых материалов на месте. Наконец, образцы будут высушены сублимацией на борту посадочного модуля и доставлены в капсулу для возвращения образцов на борту DSOTV. Если предположить, что запуск состоится в 2034 году, то в общей сложности миссия продлится 14 лет и завершится возвращением на Землю на сверхзвуковой скорости с орбиты Марса.