Миссия Эврика
Эврика (Eureka) — планы по изучению Европы, спутника Юпитера. Израильские учёные и инженеры из компании Israel Aerospace Industries и Института Вейцмана объединили усилия для создания миссии «Еврика» (Eureka), направленной на поиск потенциальных форм жизни на Европе, одном из спутников Юпитера[1].
Общие сведения[править]
В июле 2025 года пишут: исследователи из Института науки Вейцмана вместе с инженерами из Israel Aerospace Industries продвигают израильский космический миссию по поиску признаков жизни на Европе, одном из спутников Юпитера.
Профессор Йохай Каспи, руководитель проекта со стороны института, признаёт ограниченность бюджета израильской космической программы. «Мы не можем конкурировать с масштабами и бюджетами крупных космических агентств, – объясняет он, – но сфокусированная миссия с одним инструментом и множеством компромиссов – это то, на что способна небольшая страна». Стратегия израильской команды заключается в использовании данных, собранных миссиями JUICE и Europa Clipper от Европейского космического агентства (ESA) и NASA, которые должны достигнуть Европы в начале 2030-х годов. Эти миссии, однако, не ставят перед собой задачу поиска признаков жизни, что и делает миссию «Еврика» уникальной.
Менее чем за три дня до того, как иранские ракеты был поражен Институтом науки Вейцмана, несколько десятков членов израильского космического сообщества собрались там для первой публичной презентации особенно уникальной и амбициозной израильской космической миссии: плана поиска признаков жизни на одном из главных спутников Юпитера - и, возможно, даже рискнуть еще больше искать такие знаки на съезде Сатурна.
Миссия, которая в настоящее время называется Eureka, все еще находится на ранних этапах концептуальных и плановых этапов, ища финансовые средства и международных партнеров. Многие препятствия остаются до того, как эта мечта может стать реальностью. Но люди, которые спокойно разрабатывали эту идею более двух лет — в первую очередь в Israel Aerospace Industries и Институте науки Вейцмана — уверены, что проект может быть выполнен с относительно скромным бюджетом для миссии такого масштаба, возглавляемой полностью Израилем, и достичь спутников Юпитера и Сатурна уже в следующем десятилетии.
Европа, самая маленькая из четырех больших спутников Юпитера, в настоящее время представляет собой одно из самых интригующих тел в Солнечной системе и находится в центре обширных исследований. Причина: растущие научные данные свидетельствуют о том, что под его ледяной поверхностью лежит подповерхностный океан жидкой воды. Жидкая вода - это среда, в которой жизнь эволюционировала на Земле, поэтому теоретически нет причин, по которым подобная жизнь — по крайней мере, микробная жизнь, напоминающая наши бактерии и водоросли — не могла бы существовать и в водах Европы. Похоже, что подобные подповерхностные океаны могут существовать и на других лунах в Солнечной системе. Особенно захватывающим примером является Энцелад, спутник Сатурна, где космический аппарат Кассини задокументировал молекулярный водород в своем шлейфе — струи водяного пара и частиц льда, извергающиеся из-за трещин на его поверхности. Подобные извержения также были обнаружены на Европе, хотя они, по-видимому, более короткие и спорадические, чем на Энцеладе. Все наблюдения, предполагающие наличие воды на спутниках Юпитера и Сатурна, основаны на дистанционном зондировании. Чтобы действительно достичь этой воды и определить, питает ли она жизнь, потребуется посадка на одну из этих лун с тяжелыми и дорогими инструментами, сбор воды непосредственно из шлейфа или бурение через ледяной слой толщиной 20-30 километров. Это огромные технические проблемы, требующие больших, сложных и чрезвычайно дорогостоящих космических миссий.
В настоящее время два космических аппарата направляются к Юпитеру для изучения Европы без посадки на нее: миссия Европейского космического агентства JUICE и миссия НАСА Europa Clipper. Оба должны прибыть в систему Юпитера в начале 2030-х годов. Ожидается, что они пройдут близко к Европе, понаблюдают и изучат ее поверхность и подтвердят существование ее подземного океана. Однако ни одна из миссий не была предназначена для непосредственного поиска признаков жизни в океане или на поверхности.
Это пробел, который израильская миссия стремится заполнить. Он будет основан на относительно недорогом небольшом космическом корабле с одной основной научной целью: удаленно обнаруживать специфические аминокислоты во льду, покрывающем поверхность Европы, — соединения, которые могут указывать на присутствие жизни в океане под ним.
«Мы не можем конкурировать с масштабами и бюджетами крупных космических агентств, но целенаправленная миссия с одним инструментом и множеством компромиссов - это то, что может осуществить маленькая страна», - сказал профессор. Йохай Каспи из отдела наук о Земле и планетах в Институте науки Вейцмана, который возглавляет проект от имени института. «В некотором смысле, мы опираемся на крупные агентства. Мы прибудем после того, как JUICE и Europa Clipper уже тщательно нанесли на карту поверхность. Если мы будем первыми, кто последует за ними, у нас будет наилучшие шансы на успех».
Идея миссии возникла у Андрея, инженера из Israel Aerospace Industries, во время участия в летней программе Международного космического университета три года назад. Это ежегодное мероприятие объединяет профессионалов из широкого спектра областей, связанных с космосом, для нескольких недель лекций, семинаров и профессиональных сетей. «Были и другие идеи миссии, некоторые похожие, как внутри нашей компании, так и за ее пределами. В Космическом университете я разговаривал с людьми из НАСА, которые выразили заинтересованность в небольшой миссии на спутники Юпитера и Сатурна для поиска признаков жизни — и я соединил точки», — сказал Андрей на веб-сайте Института Дэвидсона.
Даниэль, коллега Андрея по Israel Aerospace Industries, также присоединился к инициативе. В дополнение к коммерческим проектам компании Даниэль участвовал в израильском космическом проекте Beresheet, запущенном на Луну в 2019 году, который в конечном итоге потерпел крушение во время попытки посадки. Позже он и Андрей были вовлечены в разработку Beresheet 2, предназначенного для посадки двух посадочных модулей на Луну, но недавно приостановленных из-за бюджетных проблем, с которыми сталкивается SpaceIL. Даниэль также участвует в разработке израильского космического телескопа ULTRASAT, запуск которого запланирован примерно через два года.
«В 2023 году мы представили идею этой миссии в компании как продолжение Beresheet 2, потому что для нас важно также продвигать научные и образовательные миссии», - сказал Даниэль на веб-сайте Института Дэвидсона. «Это миссия с большим потенциалом для создания серии научных миссий, которые вдохновят многих людей любить космос и проявлять к нему интерес. Поиск жизни в космосе, так же, как и высадка на Луну, — это то, что волнует многих людей.
Дэниел и Андрей возглавили инженерную группу, чтобы начать оценку осуществимости миссии к одному из спутников Юпитера. Это включало в себя вычисление возможных траекторий, определение размера космического корабля, потребностей в топливе, энергопотребления, методов связи с космическим аппаратом и многое другое. Параллельно они привезли профессора. Йохай Каспи в проекте — ученый с большим опытом в миссиях Юпитера. Помимо других ролей, Каспи является членом научной команды миссии НАСА «Юнона», которая вращается вокруг Юпитера почти десять лет, и он руководил разработкой израильского научного инструмента на борту миссии JUICE ЕКА.
Основная задача для научной команды заключалась в том, чтобы найти метод измерения, который мог бы быть выполнен удаленно, но все же дать большие шансы на получение значимых ответов на вопрос: есть ли признаки жизни на поверхности Европы? Одной из ключевых фигур, возглавляющих эти усилия, является доктор. Гиди Йоффе, постдокторант под руководством профессора. Каспи. В конечном итоге они пришли к выводу, что лучшими мишенями являются аминокислоты — строительные блоки белков.
В недавно опубликованной статье они сосредоточились на трех ароматических аминокислотах - фенилаланине, триптофане и тирозине, молекулярная структура которых включает углеродное кольцо. Эти аминокислоты относительно сложны и вряд ли будут образовываться в результате небиологических процессов. Исследователи показали, что эти молекулы могут выживать во льду в течение десятилетий, не разрушаясь, в отличие от других молекул, которые ухудшаются под интенсивным излучением от магнитного поля Юпитера или от ультрафиолетового излучения Солнца. Кроме того, они могут быть обнаружены удаленно даже в чрезвычайно низких концентрациях.
Эти аминокислоты имеют явное преимущество для обнаружения с расстояния: при воздействии ультрафиолетового света они излучают излучение на определенных, известных длинах волн. Это свойство является основой научного инструмента Eureka, который будет включать лазер для освещения поверхности Европы, когда космический корабль проходит на низкой высоте, и телескоп, оснащенный УФ-чувствительной камерой для обнаружения уникальной спектральной сигнатуры аминокислот.
«Наша цель состояла в том, чтобы найти научный вопрос, на который этот тип миссии мог бы реально ответить», — сказал Йоффе на веб-сайте Института Дэвидсона. «Существует пробел, который миссии JUICE и Europa Clipper не устраняют, и мы показали, что здесь возможна значимая наука. Требуется гораздо больше работы по уточнению научных вопросов, проведению астрономических наблюдений для мониторинга изменений поверхности на Европе и доказательству в лабораторных экспериментах, что основная концепция работает. Много проблем остается, но наши результаты показывают осуществимость. На данный момент это самый разумный метод обнаружения признаков жизни на Европе, по крайней мере, до тех пор, пока что-то не приземлится там».
Хотя аминокислоты являются четким сигнатурой жизни, они также могут образовываться в небиологических процессах. Обнаружение их на Европе было бы сенсационным открытием, но не окончательным доказательством жизни. Фактически, образцы, недавно возвращенные с астероида, содержали большое разнообразие аминокислот.
«На кометах и астероидах были обнаружены строительные блоки для жизни, — сказал Даниэль, — но если мы найдем признаки жизни на Европе, это будет означать, что эти процессы происходят сейчас, а не миллионы или миллиарды лет назад, когда сформировались астероиды и кометы. Обнаружение таких признаков было бы крупным прорывом — то, к чему может относиться любой ребенок или взрослый.
«Наша цель состоит в том, чтобы заложить первый строительный блок для миссии, которая найдет прямые доказательства жизни», — добавил Андрей. «Это значительно улучшило бы наше понимание того, как развивалась жизнь на Земле — и как она могла развиваться в других местах».
Нынешний план миссии включает в себя две возможные траектории. Один из вариантов заключается в том, чтобы космический корабль вышел на орбиту вокруг Юпитера. Во время своих проходов вблизи планеты он пролетал мимо Европы и сканировал заранее выбранные участки на своей поверхности, выбранные в качестве перспективных кандидатов, которые могут содержать аминокислоты, которые ученые надеются обнаружить. Эта орбита должна быть длинной и очень эллиптической, чтобы свести к минимуму воздействие космического корабля на интенсивное излучение Юпитера и мощное магнитное поле. В этом сценарии космический корабль может завершить три близких пролета над Европой с возможностью продления миссии для дополнительных пролетов, если все его инструменты останутся в рабочем состоянии.
Второй вариант значительно сложнее: космический корабль выполнит один пролет над Европой, не выйдя на орбиту Юпитера, используя гравитацию планеты для удара рогатки к Сатурну. Затем он пройдет мимо Энцелада, геологически активного спутника Сатурна, и использует гравитацию Сатурна, чтобы вернуться к Юпитеру для другого пролета, потенциально Европы или другого спутника Юпитера.
«Существует постоянная дискуссия с потенциальными партнерами, и если политические события на Ближнем Востоке продолжатся, небезосновательно надеяться, что некоторые из них могут прийти из нашего региона», - сказал профессор. Kaspi, ссылаясь на крупные инвестиции, сделанные в последние годы такими странами, как Объединенные Арабские Эмираты и Саудовская Аравия, в космические программы. «Есть что-то захватывающее в таких миссиях. Они вызывают огромный интерес». Инициаторы миссии также ищут коллаборационистов в Израиле, поэтому многие члены местного космического сообщества - из академических кругов и промышленности - были приглашены на недавнюю конференцию в Институте Вейцмана. «Это форма сотрудничества с другими отраслями в стране и помогает позиционировать израильскую промышленность в качестве партнера в миссиях в дальнем космосе», - сказал Андрей. «Если мы обнаружим значительный биологический маркер, это вызовет глобальный интерес и поставит Израиль в авангарде космических исследований. Это не просто инженерная миссия, она также включает в себя биологию, химию и даже философские аспекты. Это открывает двери для многих людей, чтобы выйти на поле».
Исследователи также планируют использовать космический корабль для дополнительных научных исследований, несмотря на его ограниченное оборудование. Они могут включать изучение астероидов по пути к Юпитеру или после завершения основной миссии.
«Это возрождает область планетарной науки, которая процветала в Израиле в течение десятилетий, прежде чем постепенно исчезнуть», — добавил Йоффе. «Сам факт того, что в этой области наблюдается новый, междисциплинарный интерес, невероятно захватывающий».
Выбор траектории будет частично зависеть от того, каких международных партнеров смогут нанять организаторы миссии. Эти партнеры могли бы внести средства в обмен на возможность добавить свои собственные научные полезные нагрузки. Нынешняя конструкция космического корабля может вместить дополнительные полезные нагрузки весом в несколько десятков килограммов.
Сам Йоффе следовал уникальному пути к этой миссии: он получил степень магистра в Институте Вейцмана, изучающего экзопланеты с использованием статистических инструментов, начал докторскую степень в Германии, но вернулся в Израиль по личным причинам. Он получил докторскую степень в Еврейском университете в Иерусалиме, применяя статистические инструменты и искусственный интеллект в совершенно другой области — библейские исследования. Каспи, который знал Йоффе со времен его работы в Вейцмане, привел его в проект.
«Сначала я не решался присоединиться к этой миссии, получая докторскую степень в другой области, но оказалось, что это поднимает именно те вопросы, которые я хотел исследовать», - сказал Йоффе. «После некоторых обсуждений я присоединился к работе неполный рабочий день, и как только я закончил докторскую диссертацию, я продолжил работу в качестве постдокторского исследователя Каспи. Поиски жизни за пределами Земли очаровывали меня с детства, и теперь я счастлив внести свой вклад таким уникальным образом. Я рассматриваю эту область как свое профессиональное будущее».
Даже с международными партнерами финансирование миссии будет непростой задачей. Планировщики оценивают общую стоимость около 150 миллионов, не включая расходы на запуск, что может добавить еще 50-100 миллионов долларов в зависимости от конечного размера космического корабля, траектории миссии, поставщика запуска и других факторов. Хотя это существенная сумма, она все еще удивительно низка для такой сложной миссии: сопоставимые миссии к Юпитеру — и особенно к Сатурну — обычно стоят миллиарды долларов.
Так как же миссия к Юпитеру может быть запущена за небольшую часть обычной стоимости?
«Такие организации, как НАСА и ЕКА, консервативны по своей природе», — объясняет профессор. Каспи. «Они, как правило, повторно используют одни и те же инструменты с незначительными изменениями». В результате их космические аппараты часто несут около десяти крупных, дорогостоящих научных приборов. «Мы можем использовать гораздо более целенаправленный подход с меньшим количеством и меньшим количеством инструментов, что позволяет нам использовать относительно небольшой космический корабль».
«Мы используем платформы, первоначально предназначенные для геостационарных спутников, и адаптируем их для миссий в дальний космос», — добавил Андрей, имея в виду орбитальные пути, используемые многими крупными спутниками связи. «Кроме того, глобальные тенденции помогают нам сократить расходы, включая падение цен на запуск и значительное улучшение производительности солнечных элементов для производства электроэнергии».
Производство электроэнергии является одной из самых больших инженерных задач миссии. Традиционные миссии в дальнем космосе опирались на радиоизотопные генераторы для производства энергии. Но сегодня становится все труднее приобретать уран и плутоний, и их высокая стоимость приведет к тому, что общая цена миссии достигнет астрономических уровней. Другие космические аппараты, которые в настоящее время направляются к Юпитеру, также полагаются на солнечную энергию, «но если мы продолжим путь к Энцеладу, мы будем первыми в истории, кто достигнет расстояния в девять астрономических единиц (1,35 миллиарда километров) с использованием солнечных панелей», - отметил Андрей.
«Мы также используем компоненты, первоначально разработанные для спутников, предназначенных для работы в космосе в течение 15 лет», — добавил Даниэль. Этого более чем достаточно для нашей миссии, которая включает в себя всего несколько проходов вблизи Юпитера. Таким образом, мы можем использовать проверенные компоненты без необходимости разработки и тестирования новых деталей с нуля. Это также помогает снизить затраты».
Телескоп миссии также будет построен на существующем приборе, который в настоящее время разрабатывается для космического телескопа ULTRASAT. Хотя некоторые модификации и адаптации будут необходимы, обе миссии требуют телескопа и камеры, которые работают в ультрафиолетовом спектре. Таким образом, идеи и технологии, разработанные для ULTRASAT, помогут ускорить и поддержать развитие научной полезной нагрузки Eureka.
До сих пор вся работа над проектом финансировалась на местном уровне Институтом науки Вейцмана и Israel Aerospace Industries при поддержке партнеров, которые добровольно предоставили свое время для предварительных исследований и планирования. Чтобы продвинуться вперед, команде необходимо будет обеспечить значительно больше финансирования и создать жизнеспособные рамки для финансирования всей миссии.
С самого начала планировщики представили миссию израильскому космическому агентству (ИСА). Директор МСА Ури Орон, который также присутствовал на конференции в Институте Вейцмана, подчеркнул, что финансирование такой миссии представляет собой серьезную проблему. Он ясно дал понять, что целью конференции было изложить видение миссии, а не ее финансирование. Тем не менее, он отметил, что миссия тесно связана с целями агентства: продвижение космической деятельности Израиля и национальных интересов в космосе, продвижение науки и укрепление международного статуса Израиля на космической арене.
«Агентство приветствует инициативу и видит прочную связь между этой миссией и целями израильского космического агентства. Мы поддерживаем основную идею миссии и рассматриваем ее как платформу для международного сотрудничества», — сказал Орон в интервью Институту Дэвидсона, три недели и одна война с Ираном после конференции. «Агентство должно будет помочь финансировать технико-экономические обоснования и помочь в выявлении потенциальных партнеров для миссии. Есть несколько таких возможных партнеров, но мы еще не вступали с ними в дискуссии».
Орон повторил ценность миссии в вдохновении любопытства и общественного воображения: «Вопрос о том, одиноки ли мы во Вселенной, является одной из величайших загадок человечества. Участие в новаторской миссии, которая может помочь ответить на это, - это то, что делают очень немногие страны. Даже если шансы найти ответ невелики, тот факт, что Израиль предпринимает что-то столь редкое, помогает вдохновить людей. Это история, которую мы должны рассказать на национальном уровне».
Все партнеры проекта подчеркивают потенциал миссии для повышения международного авторитета Израиля. «Если мы сможем внести свой вклад в глобальные усилия по этому вопросу, мы покажем, что даже маленькая страна может играть в этой лиге», - сказал Андрей.
Проф. Каспи заключил: «Ради новаторской науки вы должны пойти на большой риск — и мы не боимся неудачи. В худшем случае, даже если научная миссия не увенчается успехом или не даст окончательных результатов, мы будем знать, что Израиль развил новые возможности, обучил поколение студентов и способствовал сотрудничеству между академическими кругами и промышленностью, а также на международном уровне. Это само по себе способствует развитию космического сектора Израиля и научного образования. Эта миссия приведет к десяткам научных работ, и даже отрицательный результат будет иметь значение — мы сможем извлечь из нее уроки. Собранные данные также помогут уточнить методы поиска признаков жизни в других планетных системах. Так что риск не так велик, как кажется».
Как и любая амбициозная космическая миссия, инициаторы Эврики установили себе сложные сроки. Они надеются запустить космический корабль в начале 2030-х годов — в течение примерно семи лет.
«У Юпитера есть стартовые окна примерно раз в год, и вы можете добраться туда примерно через два года с прямым рейсом, хотя есть и более медленные траектории», - сказал Андрей. «Если мы отправимся на совместную миссию в Европу и Энцеладу, в 2032 году будет подходящее окно запуска, а через несколько лет — еще одно. Миссия Юпитера — Энцелада Юпитера — Юпитера займет около семи лет.
Траектория космического аппарата будет частично зависеть от выбранной конфигурации запуска. Чем больше и тяжелее космический корабль, тем мощнее ракета, которая потребуется. Если требуется прямой полет к Юпитеру, ракета также должна нести достаточно топлива, чтобы разместить космический корабль на этом более быстром пути.
«Отбор запуска — очень важный момент, но мы еще не достигли этого», — подчеркнул Даниэль. «Есть соответствующие провайдеры запуска, и мы находимся в контакте с некоторыми из них, но еще слишком рано вдаваться в подробности. Главная задача сейчас – обеспечение бюджета».
Инициатива по миссии Europa начала обретать форму во время разговоров между инженерами Israel Aerospace Industries и исследователями из Института науки Вейцмана летом 2023 года. Но вскоре после этого произошла резня 7 октября, и работа над миссией была приостановлена, тем более что многие из тех, кто был вовлечен, были призваны на расширенную военную резервную службу. Только летом 2024 года команды вновь собрались: в Israel Aerospace Industries основное внимание было уделено инженерному проектированию, в то время как команды Института Вейцмана сосредоточились на биологических и геологических аспектах миссии и на разработке научных приборов.
Конференция, состоявшаяся 11 июня, обобщила примерно год работы над миссией, проведенную с самофинансированием как от Israel Aerospace Industries, так и от Института Вейцмана и продвигаясь «на заднем плане» наряду с другими проектами. Как уже упоминалось, через три дня после конференции Институт Вейцмана был поражен иранскими ракетами, а одним из разрушенных зданий был тот, где работают Каспи и Йоффе.
Эта реальность — работа над космической миссией, которая простирается дальше, чем когда-либо, одновременно борясь с войной, террором, резервным дежурством и ракетными атаками, — может произойти только в Израиле. Для партнеров проекта это только добавляет мотивации. «Похоже, еврейский народ всегда стоял на двух ногах — одна из необычайного творчества и изобретательности, а другая — на стойкости перед лицом необычайных трудностей», — говорит Йоффе, который изучал библейские тексты для своей докторской диссертации. «В этом смысле космическая миссия, продвигающаяся, несмотря на события, через которые мы прошли, является небольшой, но символической частью еврейского наследия, которое в наши дни пишется с новой интенсивностью».
«Здесь есть сообщение о том, что мы продолжаем двигаться вперед даже перед лицом трудностей, и что прогресс Израиля и наши прорывы не могут быть остановлены», — сказал Даниэль. «Мы движем инновациями не только в вопросах безопасности, но и в фундаментальных научных вопросах, таких как вопрос о происхождении жизни».
"После каждого крупного кризиса всегда наступает время, чтобы пробиться в новые и невообразимые направления", - заключил Каспи.
