Космічна програма Discovery (укр.Діскавери) — серія недорогих (порівняно з програмами New Frontiers або Flagship) місій НАСА з дослідження Сонячної системи. Програма була заснована у 1990 році для реалізації політики щодо нових космічних досліджень тодішнього керівника НАСА Деніела Голдіна[en] — «Швидше, краще, дешевше»[2]. У традиційних місіях НАСА цілі й завдання плануються заздалегідь, після чого починається пошук претендентів на проведення місії. Натомість місії за програмою Discovery визначаються шляхом аналізу пропозицій, які може висунути будь-хто, після чого здійснюється їх експертна оцінка. Місії обираються на конкурсній основі. Відібрані місії очолює вчений, який називається Головним дослідником. Комісія з вибору місій може складатися з представників промисловості, малого бізнесу, державних лабораторій і університетів. Усі місії, здійснені в рамках програми Discovery, доповнили наші знання щодо Сонячної системи.
Програма Discovery також включає «Місії можливостей» (Missions of Opportunity), які фінансують участь США в космічних апаратах інших космічних агентств, — наприклад, шляхом надання наукових приладів. Вона також може бути використана для перепрофілювання існуючого космічного апарата НАСА для нової місії.
4 січня 2017 року НАСА анонсувала наступні місії за програмою (13 та 14), були обрані дві місії: «Люсі» — для відвідання кількох астероїдів і троянців і «Психея» — для відвідання астероїда Психея[3]. Станом на червень 2021 року останніми обраними місіями Discovery були VERITAS і DAVINCI — відповідно, 15-та і 16-та місії програми[4].
Історія
У 1989 році відділ дослідження Сонячної системи ініціював кілька робочих зустрічей з метою виробити нову стратегію для досліджень до 2000 року. Список містив «Програму невеликих місій» (ПНМ), які матимуть відносно низьку вартість і даватимуть змогу вирішувати наукові завдання за відносно короткий час. Було прискорено вивчення пропозицій щодо місій для програми, а фінансування розпочалось уже в 1990 р. Нова програма була названа Discovery[5]. Група експертів оцінила ряд концептів місій, які можуть бути реалізовані в рамках встановленого бюджету.
Першою місією, яка була обрана, стала The Near Earth Asteroid Rendezvous — Shoemaker (NEAR Shoemaker), вона була запущена 17 лютого 1996 року[5]. Друга місія, Mars Pathfinder, була запущена 4 грудня 1996 року, були випробовані і продемонстровані ряд новаторських, економічних і високоефективних підходів до розробки космічних апаратів. Серед них — надувні подушки безпеки, які допомогли роверу «Соджорнер» витримати посадку на Марс[5]. Слід зазначити, що дослідницькі марсоходи «Оппортьюніті» і «Спіріт» не були частиною програми Discovery, вони використовували систему посадки Mars Pathfinder. Місії «Фенікс» і MAVEN належать до програми «Програми дослідження Марса», а не Discovery.
Хронологія місій
Місії
Окремі місії
NEAR Shoemaker (місія № 1) — місія з вивчення астероїда 433 Ерос. Запущена 17 лютого 1996 року, апарат вийшов на орбіту Ероса у 2000 році та успішно здійснив посадку рік по тому. Були успішно здійснені головна і розширена місії.
Mars Pathfinder (місія № 2) — посадковий апарат для доставки до поверхні Марса ровера «Соджорнер». Місія запущена в 1996 році і здійснила приземлення 4 липня 1997 року. Були успішно здійснені головна і розширена місії.
Lunar Prospector (місія № 3) — орбітальний апарат Місяця, запущений для характеризування мінералів Місяця. Запущений у 1998 році, працював на орбіті Місяця півтора року. Були успішно здійснені головна і розширена місії. Апарат був знищений шляхом зіткнення з поверхнею Місяця.
«Стардаст» (місія № 4) — місія для збору міжзоряного пилу і частинок пилу з ядра комети 81P/Вільда[en] і доставки зразків на Землю. Запущена у 1999 році, апарат успішно зібрав зразки у 2000—2004 роки, після чого зразки в капсулі були повернуті на Землю — 15 січня 2006 р. Науковці зі всього світу отримали можливість вивчати зразки пилу з комети через проєкт stardust@home[en]. Космічному апарату була поставлена нова мета, названа Stardust-NExT, — знову відвідати комету 9P/Темпеля й оглянути кратер, у який було спрямовано для знищення апарат Deep Impact. 24 березня 2011 року, після закінчення головної й додаткової місій, в апарата закінчилось паливо[7].
Genesis (місія № 5) — місія зі збору заряджених частинок сонячного вітру для аналізу на Землі. Запущена у 2001 році, апарат збирав зразки у 2002—2003 роках. У вересні 2004 року капсула зі зразками, внаслідок помилки парашутів, розбилась у пустелі Юта. Проте зразки сонячного вітру збереглись, і їх можна було вивчати.
Комісія з розслідування дійшла висновку, що імовірною причиною невдачі було руйнування конструкції космічного апарата через нагрів твердопаливного ракетного двигуна[5][8].
MESSENGER (місія № 7) — перша місія з вивчення Меркурія з орбіти. Наукові цілі апарата забезпечили перші фотографії всієї планети, була зібрана деталізована інформація щодо складу і структури кори Меркурія, її геологічної історії, походження тонкої атмосфери, активність магнітосфери, структуру ядра і полюсів. Місія була запущена 3 серпня 2004 року, апарат вийшов на орбіту Меркурія 18 березня 2011 року. Головна місія була завершена 17 березня 2012 року. Було сфотографовано 100 % поверхні Меркурія. 30 квітня 2015 року, після завершення розширеної місії і по закінченню палива, апарат був зміщений з орбіти[9].
Deep Impact (місія № 8) — апарат був запущений 12 січня 2005 року і вперше в історії скинув на комету 9P/Темпеля зонд, який протаранив її поверхню та сфотографував її з близької відстані. Після успішного завершення місії апарат був введений у стан гібернації і був знову активований для здійснення нової місії — EPOXI.
Dawn (місія № 9) — місія була запущена 27 вересня 2007 року для вивчення двох найбільших об'єктів поясу астероїдів — Вести і карликової планети Церери. Апарат досяг Вести у липні 2011 року і завершив вивчення Вести у вересні 2012-го і на 2017 рік перебував на орбіті Церери, до якої апарат прибув у березні 2015 року[10][11]. КА використовує іонні двигуни для транспортування до обох об'єктів, що не здійснювалося раніше.
Kepler (місія № 10) космічна обсерваторія для дослідження структури і різноманітності систем з екзопланетами. Особливий акцент робиться на виявленні екзопланет земного типу[12]. Обсерваторія була запущена 7 березня 2009 року[13], а перші відкриті екзопланети були анонсовані у січні 2010 року.
Gravity Recovery and Interior Laboratory, (GRAIL) (місія № 11) — програма вивчення гравітаційного поля і внутрішньої будови Місяця космічними апаратами. Запуск відбувся у вересні 2011 року[14]. Апарат був примусово зруйнований шляхом зіткнення з поверхнею Місяця 17 грудня 2012 року.
InSight (місія № 12) — посадковий апарат, призначений для вивчення структури і складу внутрішньої частини Марса, також отримані дані дадуть змогу зрозуміти формування й еволюцію планет земної групи[15]. Запуск відбувся 5 травня 2018 року. 26 листопада 2018 року зонд InSight здійснив посадку на Марсі. У грудні 2018 року космічний зонд InSight передав на Землю аудіозапис вітру.
«Люсі» — (місія № 13) — місія з відвідання шістьох троянських астероїдів Юпітера для кращого розуміння формування Сонячної системи[16]. Запуск здійснений 16 жовтня 2021 року[17][18].
«Психея» (місія № 14) — орбітальний апарат здійснить подорож до астероїда Психея — найбільшого з відомих залізовмісного астероїда Головного поясу, можливо. Астероїд має залізне ядро протопланети[19]. Запуск успішно здійснено 13 жовтня 2023 року ракетою Falcon Heavy компанії SpaceX[20][21].
Місії підпрограми Missions of Opportunity
НАСА також приймає пропозиції щодо фінансування окремих дослідницьких інструментів або обладнання для місій, які не розробляються НАСА. Ці можливості реалізовані через програму Mission of Opportunity.
Moon Mineralogy Mapper — спроєктований НАСА інструмент розміщений на індійському орбітальному апараті «Чандраян-1». Запущений 22 жовтня 2008 року[22]. Був спроєктований для дослідження мінерального складу Місяця. Віднайдення води на Місяці було анонсовано у вересні 2009 року, через місяць місія була завершена.
EPOXI — місія була запущена у 2007 році[23]. Існує дві місії для існуючого апарата Deep Impact відносно комети 9P/Темпеля — The Extrasolar Planet Observations and Characterization (EPOCh) — місія використовувала камеру високої роздільної здатності апарата Deep Impact у 2008 році для деталізації інформації щодо відомих гігантських екзопланет, які обертаються довкола інших зірок, пошук екзопланет у системах. — Deep Impact eXtended Investigation of Comets (DIXI) — місія використовувала КА Deep Impact для обльоту другої комети — 103P/Гартлі. Мета — сфотографувати ядро для розуміння відмінності комет. Обліт комети був успішно здійснений, найближче зближення відбулось 4 листопада 2010 року.
New Exploration of Tempel 1 (NExT) — нова місія КА Stardust для обльоту комети 9P/Темпеля у 2011 році і відзначити зміни у структурі, які відбулись з кометою після її відвідування у липні 2005 року. Наприкінці 2005 року комета наблизилась до Сонця і, відповідно, відбулись зміни на поверхні комети. Обліт був успішно здійснений 15 лютого 2011 р.
ASPERA-3 — інструмент сконструйований для вивчення взаємодії між сонячним вітром і атмосферою Марса. Інструмент встановлений на орбітальний космічний апарат ЄКА — «Марс-експрес». Запуск відбувся у червні 2003 року. Апарат перебуває на орбіті з грудня 2003 року.
Strofio[24] — мас-спектрометр, частина інструменту SERENA (ЄКА), який буде встановлений на КА BepiColombo — це орбітальний апарат для вивчення атомів і молекул атмосфери Меркурія.
Перша і друга місії за програмою були Mars Pathfinder і Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR) (пізніше NEAR Shoemaker). Ці місії не відбирались тим способом, що наступні, бо на початок формування програми вже були в процесі розробки[25]. Mars Pathfinder використав технологію, яка розроблялась для програми Mars Environmental Survey[en] (MESUR)[25]. Крім того, однією з цілей Pathfinder була підтримка програми Mars Surveyor[25]. Пізніше використовувався більш послідовний процес вибору місій[25].
Вибір місії NEAR має свої особливості: коли була заснована програма, у 1990 році, робоча група рекомендувала зробити першою місією дослідження навколоземного астероїда[26]. Список пропозицій щодо місій до близького до Землі астероїда був опублікований у 1991 році[26]. Місія NEAR була обрана у грудні 1993 року після дворічної розробки[26]. NEAR був запущений 15 лютого 1996 року і прибув на орбіту астероїда Ерос 14 лютого 2000 року[26]. Mars Pathfinder був запущений 4 грудня 1996 року і здійснив посадку на Марс 4 липня 1997 року разом із першим ровером НАСА[27].
3-тя і 4-та місії
У серпні 1994 року НАСА анонсувала відбір нових двох місій для програми[28]. Існувало 28 пропозицій, відібраних НАСА жовтні 1994 року. У лютому 1995 року була обрана місія Lunar Prospector — орбітальна місія до Місяця. Залишились ще три півфіналісти для 4-ї місії. У листопаді 1995 року була обрана місія Stardust — місія з повернення зразків з комети[29].
5-та і 6-та місії
У жовтні 1997, НАСА обрала місії Genesis і Contour серед 34 пропозицій, що були представлені у грудні 1996 року.[30]
7-ма і 8-ма місії
У липні 1999 року НАСА обрала місії MESSENGER і Deep Impact як наступні місії за програмою[31]. MESSENGER був першою орбітальною місією до Меркурія і першою місією після відвідання Меркурія «Марінером-10», а апарат Deep Impact випустив спеціальний заряд для зіткнення з кометою Темпеля-1[31]. Обидві місії були запущені у 2004 році і коштували близько 300 млн дол. кожна[31].
9-та і 10-та місії
Було визначено 26 концептів місій для наступних місій за програмою, бюджет склав 300 млн дол.[32] У 2001 році були обрані три місії для подальшої розробки — Dawn, «Кеплер» і INSIDE Jupiter[33]. Місія INSIDE Jupiter була схожа на місію «Юнона». Dawn — місія до астероїдів Веста і Церера, а «Кеплер» — космічна обсерваторія для пошуку екзопланет. Три фіналісти отримали 450 тис. дол. для подальшої розробки[34]. У грудні 2001 року «Кеплер» і Dawn були обрані для запуску[35]. На сьогодні було відкрито тільки 80 екзопланет у рамках місії «Кеплера»[35][36]. Обидві місії планувалося запустити у 2006 році[32]. Через значні витрати на місії, а також аварію місії CONTOUR виконання програми ускладнилося. Місії Dawn і «Кеплер» через ці труднощі були запущені у 2007 і 2009 роках відповідно. Місія «Кеплер» отримала продовження, а Dawn успішно здійснив вивчення як Вести, так і Церери. Утім, наступний відбір місій тривав дещо довше, ніж попередні. З часом успіхи і нові відкриття, зроблені апаратами, затьмарили невдачі і поліпшили стан програми Discovery. Також була збільшена кількість місій, що розробляються одночасно через розширення програми.
11-та місія
Наступна місія була анонсована у квітні 2006 року[37]. На той час існувало три фіналісти: GRAIL (переможець), OSIRIS і Vesper[38]. Місія OSIRIS була схожа на місію OSIRIS-REx — місія з повернення зразків з астероїда 101955 Бенну, і Vesper — орбітальний апарат для дослідження Венери[38]. Місія Vesper була також фіналістом у 1998 році[38]. Три фіналісти були анонсовані у жовтні 2006 року і отримали 1,2 млн дол. для подальшої розробки[39].
У листопаді 2007 року НАСА обрала місію GRAIL як наступну місію для програми. Мета — вивчення гравітаційного поля і внутрішньої будови Місяця. Запуск відбувся у 2011 році[40]. Існувало також 23 інші концепти місій[40]. Бюджет місії становив 375 млн дол., ці гроші призначені для розробки і запуску місії[40].
12-та місія
Поверхня Титана, світлина зроблена зондом Гюйгенс
Та сама світлина, оброблена за допомогою комп'ютера
Вибір цієї місії був важким з огляду на успішне приземлення марсохода і завершення «Програми дослідження Марса» (до цієї програми входять дві місії — «Фенікс» і Mars Atmosphere and Volatile Evolution). Після двох місій Програма дослідження Марса була інтегрована до програми Discovery. Місії до Марса мали популярність і були більш актуальними поруч з іншими об'єктами вивчення. Проте в цей час була здійснена посадка на Титан зонда «Гюйгенс», і дослідження комет також мало актуальне значення. Доказом цього є повне фінансування флагманської місії ЄКА «Розетта».
У 2010 році було отримано 28 пропозицій: 3 до Місяця, 4 на Марс, 7 до Венери, 1 до Юпітера, 1 до юпітеріанського троянця, 2 місії до Сатурна, 7 місій до астероїдів і 3 місії до комет[41][42]. З них були обрані фіналістами три місії, вони отримали 3 млн дол. у травні 2011 року для подальшої розробки концептів:
У лютому 2014 року НАСА анонсувала конкурс для 13-ї і 14-ї місій із запуском не пізніше 31 грудня 2021 року[45]. Головна місія забезпечувалася бюджетом у 450 млн дол. Також управління зазначило, що до цього бюджету будуть додатково виділені кошти, якщо в апараті будуть використані наступні технології[44][46][47].
30 млн дол. — якщо буде застосована технологія лазерної комунікації у космосі (відправлення даних на відстань не менше відстані від Землі до Місяця)[47][48][49].
10 млн дол. — за використання в місії нового тканого теплового 3D-екрана[47].
5 млн дол. — за встановлення на апараті мініатюризованого атомного годинника для глибокого космосу[47].
Використання наступного покоління іонних двигунів NEXT[50] і радіоізотопного теплового блоку без додаткових коштів[47].
Спочатку 450-мільйонний бюджет був анонсований без витрат на обслуговування після запуску[51]. Остаточні вимоги були оголошені 5 листопада 2014 року: було заявлено, що лазерна комунікація не є обов'язковою, проте якщо буде реалізована, місія отримає додаткові кошти[52].
Кінцева дата подачі пропозицій — 16 лютого 2015 року. На цей час існували такі пропозиції[51][53]:
Io Volcano Observer — місія з дослідження вулканічної активності і впливу на систему Юпітера шляхом вимірювань його глобального теплового потоку, його магнітного поля, температури лави і складу атмосфери, вулканічних плюмів[57].
Advanced Jovian Asteroid eXplorer (AJAX) — місія з дослідження юпітеріанського троянця[58].
Венера
Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging (DAVINCI) — зонд для вивчення атмосфери Венери, що має дослідити хімічний склад атмосфери планети під час 63-хвилинного спуску. Обрана як один з фіналістів у вересні 2015 року.
Radar at Venus (RAVEN) — місія з фотографування поверхні Венери у високій роздільній здатності[59].
Venus Atmosphere and Surface Explorer (VASE) — зробить вимірювання повного складу благородного газу і легких стабільних ізотопів, що забезпечить створення першого повного профілю атмосферної структури від хмар до поверхні планети (температура, тиск і силу вітру)[60].
Venus Emissivity, Radio Science, InSAR Topography and Spectroscopy (VERITAS) — орбітальний апарат має зробити глобальну топографічну мапу високої роздільної здатності та сфотографувати поверхню Венери, зробити перші карти деформацій поверхні планети. Місія обрана як фіналіст програми у вересні 2015 року.
Система Марса
Mars-Moons Exploration, Reconnaissance and Landed Investigation (MERLIN) — місія з обльоту Деймоса, після чого апарат здійснить переліт до Фобоса і здійснить посадку на нього[61].
Phobos and Deimos Origin Assessment (PANDORA) — орбітальна місія з дослідження Фобоса і Деймоса[61].
Phobos and Deimos & Mars Environment (PADME)[61][62]
Icebreaker Life використовуватиме платформу «Фенікс»/InSight, але матиме на борту обладнання для пошуку життя на планеті[63][64][65].
Місії до Місяця, астероїдів та комет
Binary Asteroid in-situ Explorer (BASiX) — місія з відвідання бінарного астероїда, а також здійснення невеликих вибухів для того, щоб побачити, як вони вплинуть на рух обох об'єктів[66].
Comet Radar Explorer (CORE).
Dark Asteroid Rendezvous (DARe) — місія з відвідання до 9 астероїдів, використовуючи іонний двигун[67].
NanoSWARM — кубсат для вивчення космічного вивітрювання, місячного магнетизму, місячної води і дрібномасштабної магнітосфери.
Near-Earth Object Camera (NEOCam) — місія з запуску інфрачервоного телескопа в космос для спостерігання за Сонячною системою і потенційно небезпечними астероїдами. Обрана разом з 5 фіналістами у вересні 2015 року.
Proteus — місія з дослідження комети 238P/Read головного поясу комет[71].
«Психея» — для дослідження походження планетарних ядер за допомогою вивчення металевого астероїда 16 Психея. Цей астероїд може мати оголене залізне протопланетне ядро. Найімовірніше, це наслідок сильного зіткнення з іншим об'єктом, який здер зовнішню кору[19]. Обрана серед 5 фіналістів у вересні 2015 року.
Інші місії
Kuiper Telescope — місія з вивчення багатьох об'єктів — гігантських планет, їх супутників і невеликих космічних тіл за допомогою 1,2-метрового дзеркала телескопа, він буде розміщений у точці ЛагранжаL2[72].
30 вересня 2015 року НАСА обрала п'ять місій — DAVINCI, VERITAS, «Люсі», NEOcam і «Психея» — для фінального відбору, у результаті якого залишаться дві місії[73][74]. Кожна місія отримала 3 млн дол. на один рік для подальшої розробки[49][75].
4 січня 2017 року було проголошено, що 13-ю та 14-ю місіями програми Discovery обрані місії «Люсі» і «Психея»[3][76].
Короткий опис програми
Космічна програма Discovery досліджує астероїди, комети, Марс, Меркурій і Місяць. Створені дві місії з повернення зразків, одна — кометного пилу, інша — сонячного вітру, а також виявлений міжзоряний пил і одна космічна обсерваторія працює над відкриттям екзопланет.
↑ абвгАрхівована копія. Архів оригіналу за 3 серпня 2020. Процитовано 24 квітня 2017.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
↑ абвгАрхівована копія(PDF). Архів оригіналу(PDF) за 26 лютого 2018. Процитовано 24 квітня 2017.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
↑Архівована копія. Архів оригіналу за 29 липня 2020. Процитовано 24 квітня 2017.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
↑John F. Mustard; Scott L. Murchie; Andrew S. Rivkin; Douglas A. Eng; Elena Y. Adams; Patrick N. Peplowski; David J. Lawrence; Goestar Klingelhoefer (June 9–11, 2015). The Advanced Jovian Asteroid Explorer(PDF). 11th Low Cost Planetary Missions Conference. Архів оригіналу(PDF) за 21 вересня 2020. Процитовано 28 квітня 2017.
↑Choi, Charles Q. (16 травня 2013). Icebreaker Life Mission. Astrobiology Magazine. Архів оригіналу за 15 серпня 2013.
↑McKay, C. P.; Stoker, Carol R.; Glass, Brian J.; Davé, Arwen I.; Davila, Alfonso F.; Heldmann, Jennifer L.; Marinova, Margarita M.; Fairen, Alberto G.; Quinn, Richard C.; Zacny, Kris A.; Paulsen, Gale; Smith, Peter H.; Parro, Victor; Andersen, Dale T.; Hecht, Michael H.; Lacelle, Denis; Pollard, Wayne H. (2012), The Icebreaker Life Mission to Mars: A Search for Biochemical Evidence for Life, Concepts and Approaches for Mars Exploration(PDF), Lunar and Planetary Institute, архів(PDF) оригіналу за 3 грудня 2013