Когда читаешь об открытиях прошлого века, кажется, что все самое интересное уже найдено и изучено, а на долю современников остается только благоговение перед научной мощью ушедшего столетия. Однако это далеко не так. Прогресс, технический и научный, позволяет человечеству ставить все более амбициозные цели и достигать их. К числу подобных можно отнести и исследование комет при помощи аппаратов, способных опуститься на их поверхность. Именно для таких целей создавался зонд «Розетта», космический аппарат, в 2004 году отправившийся к комете Чурюмова-Герасименко. О нем и пойдет речь ниже.
Немного истории
Миссия «Розетта» - не единственная попытка исследовать кометы. История вопроса начинается еще в 1980-х, когда «Вега» и ICE, советский и американо-европейский аппараты, пролетали мимо хвостатых космических тел, получали и передавали определенную информацию о них. Эти и последующие встречи с кометами принесли ученым массу данных. В частности, было сфотографировано ядро подобного космического тела, на комету скинули болванку из металла и спустя несколько лет наблюдали за результатами падения, на Землю были доставлены образцы пыли из хвоста кометы. Однако зонд «Розетта» аналогов в истории космонавтики не имеет. Перед ним изначально ставилась более сложная задача: стать на какое-то время спутником кометы и спустить на ее поверхность аппарат «Филы» для непосредственного исследования объекта.
Смена ориентира
Первоначально этим самым объектом должна была стать комета Виртанена. В основе выбора лежала удобная траектория полета космического тела и некоторые его особенности, снижавшие риск неудачи исследовательской миссии зонда. Для того чтобы отправиться к комете Виртанена, спутник «Розетта» должен был стартовать в январе 2003-го. Однако примерно за месяц до этого во время запуска отказал двигатель ракеты-носителя «Ариан-5». В результате было решено отложить старт зонда и пересмотреть программу полета.
67P
Новым объектом, к которому предполагалось отправить космический зонд «Розетта», стала комета 67P, она также носит название Чурюмова-Герасименко. Открыта она была в 1969 году Климом Чурюмовым на снимках, сделанных Светланой Герасименко. Объект является короткопериодической кометой: каждые 6,6 лет он пролетает вблизи Солнца. Траектория полета практически ограничивается орбитой Юпитера. Важная для исследователей особенность этой кометы – предсказуемость ее полета, что означает возможность точно рассчитать необходимое движение космического аппарата.
Структура
Зонд «Розетта» несет большое количество аппаратуры, и спускаемый модуль «Филы» - не единственная ценная его часть. Среди оборудования ультрафиолетовый спектрометр, необходимый для анализа газов в хвосте кометы и определения состава ее ядра, камеры, работающие не только в видимом, но и в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах, различная аппаратура для исследования состава, температуры и скорости частиц в хвосте объекта, а также определения его орбиты, гравитации и прочих характеристик. Все это оборудование необходимо как для получения данных о комете, так и для обнаружения оптимального места посадки аппарата «Филы».
Зонд «Розетта»: траектория полета
Прежде чем достигнуть цели, аппарат в течение десяти лет путешествовал по просторам Солнечной системы. Такой большой временной промежуток объясняется необходимостью подойти к комете «с тыла», сравнять скорости и двигаться по аналогичной траектории. За десять лет спутник «Розетта» пять раз пролетал мимо нашей планеты. Он успел повстречаться с Марсом и несколько раз пересечь Главный пояс астероидов.
Все десять лет космический зонд «Розетта» присылал на Землю красочные снимки различных объектов. Помимо эстетического наслаждения, они несут и научную информацию. Ученые получили новые снимки поверхности Марса, которые сделал зонд «Розетта», фото астероидов Штейнс и Лютеция.
Сближение
На всем протяжении полета зонду «Розетта» сопутствовала удача. В определенный момент для экономии ресурсов он был погружен в гибернацию, где пробыл рекордные 957 дней. В январе 2004 года миссия «Розетта» благополучно продолжилась после пробуждения спутника. Однако самое сложное ждало его впереди. Наибольшие трудности могли возникнуть во время посадки модуля «Филы», который доставил к комете зонд «Розетта». Визуализация этого момента, подготовленная Европейским космическим агентством, демонстрировала мягкое приземление аппарата, сопровождающееся выпусканием трех гарпунов. Они были необходимы для закрепления на поверхности кометы, силы гравитации которой таковы, что малейший толчок мог привести к исчезновению аппарата «Филы» в открытом космосе.
Сближение в целом прошло удачно, однако выпустить все три гарпуна не удалось. Модуль «Филы» во время посадки два раза отскочил от поверхности и лишь на третий сумел приземлиться, при этом оставшись незакрепленным. Результатом данного происшествия стало удаление аппарата от предполагаемого места посадки примерно на километр, причем участники проекта не смогли точно определить точку, где сел аппарат «Филы». Понятен был лишь примерный район приземления.
57 часов
Проблемы при посадке привели к попаданию модуля «Филы» на практически постоянно затененную поверхность. Основной источник энергии аппарата – солнечные батареи, которые не могут работать при температуре ниже нуля. В результате большая часть энергии тратилась на разогрев батарей, но количество доступного солнечного света все равно было малым. Аппарат «Филы» был оснащен для подобных ситуаций заряженным аккумулятором, рассчитанным на 64 часа. Проработал он, однако, всего 57. За это время героический модуль «Филы», чье точное местоположение даже не было определено, передал на Землю массу информации о комете, даже (предположительно) смог просверлить поверхность и взять образец грунта.
Все это время «Розетта» постоянно следила за действиями аппарата «Филы», передавала на него и от него сообщения. По завершении работы модуля зонд приступил к собственной исследовательской деятельности.
Форма
На конец января 2015 года было опубликовано несколько научных статей, содержащих описание результатов исследований. Один из интересных вопросов, обсуждаемых в них, – необычная форма кометы. Космическое тело похоже на резинового утенка: визуально можно выделить голову, туловище и шею. Изучение данных пока не дало ответа на вопрос о том, возникла ли комета 67P в результате столкновения двух космических объектов, или ее форма – следствие потери массы и сильной эрозии. В первом случае событие, предположительно произошедшее на заре Солнечной системы, 4,5 млрд лет назад, может быть доказано, если обнаружатся принципиальные отличия двух половинок кометы. Утверждение же второй гипотезы вызовет необходимость поиска ответа на вопрос о природе сил, приводящих к столь сильной эрозии в области «шеи утенка».
Сейчас точно известно, что комета внутри обладает пористой структурой. По оценкам ученых, плотность ядра меньше аналогичного параметра воды в два раза.
Рельеф
Зонд «Розетта» и аппарат «Филы» передали на Землю массу снимков поверхности 67P. На ней были обнаружены дюны и горы, а также ущелья. Однако скалы кометы лишь отдаленно напоминают земные. Часть из них в основе своей являются уплотненной пылью, многие – результатом циркуляции газа и пыли, то есть они ближе к пустынным барханам, нежели к скалам.
Часть холмов, возвышающихся над поверхностью на три метра, были названы мурашками и считаются образованием, характерным для многих схожих космических тел. Предположительно, они образовались в период, когда Солнечная система только начала формироваться, и состоят из слипшихся пыли и льда.
Происхождение
Исследования аппаратов касались и содержания воды и соединений углерода. Были обнаружены колебания содержания этих веществ, совпадающие с вращением космического тела вокруг оси и со сменой сезонов. Кроме того, оказалось, что 67P в своем составе имеет большое число органических соединений и значительно меньше льда, чем предполагалось обнаружить.
Эти и другие данные позволяют утверждать, что комета, вопреки мнению исследователей, сформировалась в поясе Койпера, расположенном за орбитой Нептуна. Изначально считалось, что место образования 67P размещается значительно ближе к Юпитеру.
Данные аппаратов «Розетта» и «Филы» касались и особенностей ядра кометы, ее гравитации и магнитосферы. Огромную часть их еще предстоит проанализировать. Вне зависимости от той картины, которая сложится после изучения и обдумывания всей информации, полет и миссия «Розетты» на сегодняшний день являются одними из самых грандиозных реализованных космических проектов. Многие ученые называют это событие третьим по важности после полета Юрия Гагарина и высадки людей на Луне. Нужно заметить, что «Розетта» - не последняя исследовательская миссия, целью которой является расширение наших познаний о Вселенной. Успех полета к комете 67P стимулировал разработку новых проектов. Несколько из них готовятся стартовать уже в ближайшее время.
