GIRO: проект космического микрозонда для гравитационной томографии

Инженеры NASA представили концепцию Gravity Imaging Radio Observer (GIRO) — небольшого батарейного радиозонда, который сможет картографировать внутреннее строение планет, спутников и астероидов. GIRO не использует радары, как обычно предполагают такие проекты, но измеряет неоднородности гравитационного поля планеты из-за наличия более плотных или более рыхлых пород в разных её областях.

Такие неоднородности приводят к тому, что орбита зонда и его материнской станции не будет идеально круговой или эллиптической в соответствии с законами Кеплера, но отклоняется от них, и эту нерегулярность орбиты можно измерить радиометрическим методом. По таким отклонениям можно восстановить распределение массы в недрах планеты и таким образом сделать выводы о разных внутренних слоях планеты и наличии у неё металлического ядра.

Материнский аппарат посылает радиосигнал, который отражается от зонда GIRO. Допплеровский сдвиг частоты сигнала позволяет зафиксировать миллиметровые отклонения в орбитах аппаратов из-за неоднородности распределения массы под поверхностью планеты. По расчётам точность такого метода в 10—100 раз превышает возможности наземных трекинговых сетей, а сам зонд весит несколько килограммов и может работать до десяти дней даже возле далёких ледяных планет. Кроме того, сработать должна одна из основных технический идей GIRO, которую можно прочитать в акрониме названия — зонд будет стабилизирован благодаря вращению вокруг оси, как гироскоп. Это уменьшит внешние возмущения и должно помочь добыть «чистый» сигнал от искомых гравитационных аномалий.

Предлагается запускать целые рои зондов GIRO, которые будут подсаживаться к уже запланированным миссиям на Уран или потенциально опасным астероидам. Такой подход удешевляет гравитационные эксперименты и позволяет получить научные данные там, где длительная орбитальная миссия невозможна — например, из-за высокой радиации или магнитного поля, как в случае с Юпитером, или из-за риска столкновения с веществом колец (Сатурн). Первые прототипы уже готовы к испытаниям. По самым оптимистичным сценариям эту технологию можно даже интегрировать в окно запуска 2028—2030 годов.

Детальная гравитационная томография позволяет понять, как сформировались ядра планет, исследовать эволюцию магнитных полей и тепловых потоков, которые подпитывают вулканы. А это уточняет модели зарождения атмосфер и в конечном итоге позволяет судить о потенциальной пригодности планеты для жизни. Зонды GIRO компактны, поэтому дакие данные можно собирать параллельно с работой основной миссии. Также это может помочь ускорить выбор кандидатов для будущих телескопов и даже — в поиске посадочных площадок для роботизированных полётов.