Краткий ответ: предлагается многофазная миссия «сближение — посадка — взятие керна/праховых и летучих проб — возврат на Землю», с приоритетом сохранения летучих (криопробы), строгой стерильностью и международным правовым сопровождением по COSPAR/Договору о космосе. Ниже — сжатый план, технологии и юридические требования.
1) Концепция миссии (фазы)
- Фаза 0: выбор цели (комета типа 67P), моделирование активности и выбор безопасной площадки.
- Фаза 1: доставка орбитера/модуля (подход, картография, выбор места).
- Фаза 2: мягкая посадка/якорение, локальная работа роувера/модуля, сбор проб.
- Фаза 3: упаковка/криозаморозка проб в герметичные контейнеры, передача на возвратный модуль.
- Фаза 4: подъем/отстыковка и возвращение на околоземную траекторию, вход в атмосферу/парашютное или аэротермическое возвращение капсулы для курирования на Земле.
- Фаза 5: карантин, лабораторный анализ, международное распределение проб.
2) Технологии посадки и удержания
- Крепление к поверхности: система якорей/харпунов + винтовые якоря + реакционные опоры; обоснование — низкая гравитация $\sim 10^{-4}\text{–}10^{-3}m/{\mathrm{s}}^2$.
- Мягкая посадка с демпфированием и минимальным импульсом, чтобы не поднять облако пыли/летучих.
- Навигация/автономия: визуальная навигация, LIDAR, опционально радионавигация от орбитера; автономные решения для быстрого изменения плана при выбросах.
3) Роуверы/модули: ключевые характеристики
- Масса/энергетика: энергоисточник — РТГ/радиоизотопный нагреватель или крупные солнечные панели в зависимости от освещённости; запас мощности для нагрева инструментов при ночах.
- Тепловая защита и изоляция для работы при экстремальных температурах (дневные/ночные колебания).
- Мобильность: ходовая система для рассыпчатого реголита (колёса с низким давлением или прыгающие платформы), манипулятор для точных пробоотборов.
- Инструменты in situ: микроскопия, спектрометры (Raman, NIR), термический анализ (DSC), камни/почвенные анализаторы, масс-спектрометр.
4) Системы отбора проб
- Методы:
- Коронные керновые сверла для твердой коры (глубина до $\sim 10\mathrm{cm}$ или больше по проекту).
- Скребки/ложки для реголита.
- Холодные кюветы/флюидные ловушки для летучих.
- Коллекторы пыли (электростатические, аэрогель).
- Требования к пробам:
- Сохранение летучих и органики: криозаморозка до температур $<-150^{\circ }\mathrm{C}$ (или лучше $<-170^{\circ }\mathrm{C}$).
- Минимизация термического/химического разложения.
- Стерильность/низкий уровень контаминации (предпроектные чистые заводские условия, witness-пластины).
5) Контейнеры и хранение проб
- Многослойная система: первичная герметичная капсула (вакуум/инертный газ), вторичная термоизоляция с активным криоохлаждением (если возвращаем летучие), внешняя оболочка для транспортировки.
- Материалы с низкой адсорбцией органики и без летучих примесей (титан, пассивированный нержавеющий сталь, стекло или специальные полимеры).
- Система контроля параметров: T, P, состав внутренней атмосферы; журналирование каждой пробы.
- Масса проб: целевой запас для лабораторий — минимум $\sim 100\mathrm{g}$, оптимально $\sim 1\mathrm{kg}$ распределённый по контейнерам (твёрдые/летучие/пылящие фракции).
6) Возвратный модуль и траектория
- Архитектуры:
- Прямой подъём с поверхности в орбиту и стык с орбитером (более безопасно для масс/энергетики).
- Возвратная капсула с термозащитой для входа в атмосферу.
- Delta-v для ухода с поверхности мал, но для изменения орбиты требуется топливо и точная навигация; обеспечить резерв по манёврам.
- Системы контролируемого сброса и пассивной защиты проб при входе.
7) Научные приоритеты (порядок приоритета)
1. Изотопный состав воды (отношение $D/H$) — ключ к происхождению воды в Солнечной системе.
2. Органические молекулы: идентификация сложных органических молекул и ароматических/неароматических фракций (GC–MS, высокоточная масс-спектрометрия).
3. Благородные газы и летучие: состав и изотопы (He, Ne, Ar, Xe) — следы первичных условий.
4. Минералогия и текстура кернов (XRD, микроскопия) — процессы термической/аккретационной истории.
5. Порошковая/частичная фракция: размеры частиц, связность, электростатические свойства — важны для динамики пылеобразования.
6. Внутренняя структура и прочность (GPR, сейсмометрия) — процессы эволюции и выноса летучих.
7. Временные измерения активности (онлайн мониторинг газовых выбросов) — дегазация/суточные циклы.
- Комментарий: первоочередно нужно сохранить летучие и органику в неизменном виде; поэтому приоритет отдаётся криозаморозке и минимизации нагрева.
8) Инструменты на борту (in situ) + набор для возврата
- In situ: газовый хроматограф–масс-спектрометр (GC–MS), TOF-MS/компактный высокоточный масс-спектрометр, Raman, NIR/IR спектрометр, микроскоп, пылинный анализатор.
- Для возвращаемых проб: минимальный набор (сертифицированные контейнеры, witness-пластины, запас для распределения по лабораториям).
9) Проблемы технического риска и меры
- Активность кометы (всплески): дистанционное наблюдение, гибкие расписания и возможность эвакуации.
- Низкая гравитация: аккуратное якорение, управление отскоком.
- Контаминация: внедрение процедур космической и лабораторной стерильности, биобезопасность.
10) Международные и правовые вопросы
- Международные соглашения: соответствие Договору о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства (Outer Space Treaty), COSPAR Planetary Protection Policy.
- План против распространения биологического риска: оценка категории планетарной защиты (вероятно требуется классификация как «объект с потенциально опасными материалами» → строгие меры для обратного заражения).
- Разрешения и уведомления: координация с национальными агентствами (NASA, ESA, Роскосмос и др.), уведомление ООН/UNOOSA при возврате потенциально биологически активного материала.
- Курирование проб: предварительный договор о месте хранения (научный центр с карантинной инфраструктурой), порядок доступа, распределение проб и данных (модель sample allocation и embargo).
- Интеллектуальная собственность и публикации: заранее согласовать принципы совместного использования данных и приоритетов публикаций.
- Таможенные/санитарные вопросы при возвращении: национальные законы о импортозамещении биологического материала, разрешения на транспортировку.
- Страхование и ответственность: определить ответственность за ущерб (включая биологический) и логистические риски.
11) Рекомендации по организации международного сотрудничества
- Создать многосторонний меморандум о взаимопонимании (MoU) по миссии, включающий условия курирования, распределение проб, финансирование и ответственность.
- Учредить международный комитет по планетарной защите и научному доступу с прозрачными критериями рассмотрения заявок на пробопользование.
- Организовать публичный план по открытым данным (после первичных публикаций) и матрицу распределения проб.
12) Временные и ресурсные оценки (упрощённо)
- Цикл проектирования и запуска: от проекта до возврата — типично $\sim 7\text{–}12$ лет (включая окно встречи с кометой).
- Масса возвращаемых образцов: цель $\sim 100\mathrm{g}$ минимально, оптимально $\sim 1\mathrm{kg}$.
- Требования по очистке: заводская чистота и протоколы COSPAR, контрольные пластины, аудит материалов.
Краткий итог: ключевой технологический приоритет — система отбора и сохранения проб с минимальной тепловой и химической модификацией (криозаморозка, герметичные контейнеры), надёжное якорение в условиях низкой гравитации и автономные средства навигации/безопасности; научный приоритет — изотопный анализ воды и летучих, органика и благородные газы; правовой — полное соблюдение COSPAR/Outer Space Treaty, международные договорённости о курировании и доступе к пробам, план по предотвращению обратного и прямого загрязнения.