Комета Чурюмова-Герасименко и миссия Розетта
1986-ой год ознаменовался запуском в космическое пространство сразу пяти (двух советских, одного европейского и двух японских) космических аппаратов с целью исследования кометы Галлея, как никогда приблизившейся к нашей планете.
Спустя десятилетия возникла идея вывести зонд, который смог бы вращаться по орбите вокруг ядра кометы.
Серия неудач, постигших космическую программу по изучению кометы Галлея, заставила ученых искать другие объекты для своих амбициозных планов по исследованию комет.
Подходящее положение относительно Земли в ту пору занимала комета Чурюмова-Герасименко.
Эта «хвостатая звезда» была открыта советскими учеными в 1969 году при довольно примечательных обстоятельствах.
Во время экспедиции сотрудница Алма-Атинской обсерватории Светлана Герасименко сделала снимок другой кометы, под названием 32Р/КомасСола, а киевский ученый Клим Чурюмов при изучении снимка обнаружил на нем постороннее небесное тело, которое сначала принял за фрагмент первой кометы.
Однако вскоре выяснилось, что это не так, и новооткрытой комете присвоили официальное название 67Р/Чурюмова-Герасименко.
Период обращения кометы едва превышает шесть с половиной лет. Она относится к так называемому семейству комет Юпитера, чьи афелии (точки орбиты, дальше всего отстоящие от Солнца) расположены вблизи орбиты полосатого гиганта.
Второго марта 2004 года с космодрома Куру ушла в космос «Розетта» — аппарат, которому предстояло провести в пути 10 лет.
Оба первооткрывателя пункта конечного назначения полета — Клим Чюрюмов и Светлана Герасименко — присутствовали при запуске в качестве почетных гостей.
«Розетте» предстояло выйти на гелиоцентрическую орбиту и после длительного путешествия в космосе достичь кометы, выйти теперь уже на ее орбиту, отправить на поверхность спускаемый аппарат и продолжить изучение объекта с орбиты.
Имелось дополнительное задание: по дороге к далекой «хвостатой звезде» пройти мимо двух астероидов и сделать их снимки с близкого расстояния.
Миссия Розетта
Возможно, название «Розетта» покажется знакомым читателю, хоть он и не сразу вспомнит, где его слышал.
Звучит весьма романтично, но в данном случае это не женское имя и даже не название цветка.
Розеттой назывался небольшой городок в Египте, где французские археологи, участники африканского похода генерала Бонапарта, обнаружили каменную стелу с одинаковой надписью на древнеегипетском и древнегреческом языках.
Так называемый Розетский камень явился ключом к расшифровке древнеегипетской письменности и открыл историкам невиданные доселе горизонты.
Создатели космической миссии «Розетта» надеются, что собранные близ кометного ядра данные станут ключом к пониманию процессов возникновения и развития Солнечной системы, откроют невиданные доселе горизонты астрономам и астрофизикам.
Фото 1. Аппарат Розетта
Поэтому они и выбрали для своего детища такое имя.
Корпус аппарата изготовили из ячеистого алюминия, электрическую энергию он получает от двух солнечных батарей общей площадью 64 квадратных метров и мощностью 1 500 Вт (400 Вт в спящем режиме).
Общий вес составил 3 тонны, включая 100 кг веса спускаемого аппарата, получившего название «Филы», и 165 кг веса различного научно-исследовательского оборудования.
В программе стояло тщательное изучение морфологии кометного ядра, его картографирование, определение его минералогического состава, тщательная проверка химического состава на изотопы.
Особое внимание надлежало уделить взаимоотношениям легко испаряющихся и тугоплавких компонентов кометного ядра, определить динамику активности кометы, исследовать процессы на ее поверхности и в газовой оболочке.
Таким образом, инициаторы миссии рассчитывали не просто составить подробное описание небесного тела, но получить достаточно материала для создания стройной теории происхождения комет, пролить свет на то, как соотносится кометное и межзвездное вещество, привлечь эти знания для совершенствования теории происхождения Солнечной системы.
Полет прошел по расписанию. В феврале 2007 года «Розетта» передала на Землю важные данные о магнитном поле Марса, в сентябре 2008 года приблизилась на расстояние 800 км к астероиду Штайнс, малому небесному телу диаметром 4,6 км в главном поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера.
В июле 2010 года орбита, по которой двигалась «Розетта», пересеклась с главным поясом астероидов во второй раз.
Теперь зонд прошел в 3 000 км от крупного астероида Лютеция, диаметр которого достигает 100 км.
В июне 2011 года космический аппарат «впал в спячку», перейдя на режим энергосбережения, из которого вышел спустя 952 дня в январе 2014 года, приближаясь к конечной цели своего долгого путешествия.
Комета Чурюмова-Герасименко
В июле 2014 года с «Розетты» поступили первые данные о комете Чурюмова-Герасименко, а спустя еще месяц она приблизилась к комете на расстояние нескольких десятков километров.
К началу сентября полученные от зонда данные позволили составить карту поверхности ядра, которое представляет собой небесное тело неправильной формы, состоящее из двух округлых глыб, соединенных сравнительно тонкой перемычкой.
Очертаниями оно напоминает утенка.
Общий объем твердого ядра кометы Чурюмова-Герасименко составляет около 25 км3, масса — приблизительно 10 млрд тонн.
Как видим, своей низкой плотностью голова кометы действительно напоминает снежный ком, но вот внешне она не слишком на него похожа.
Разве что ее можно сравнить со снежным комом, вымазанным сажей.
Преобладающим цветом в этом маленьком мире оказался угольно-черный.
К немалому удивлению ученых, им не удалось получить доказательств существования на поверхности ядра открытого для наблюдения льда.
Похоже, твердая часть кометы равномерно покрыта темной пылью из углеводородных соединений, а водяной лед скрывается довольно далеко под поверхностью.
В то же время водяной пар в изобилии имеется в коме — газовой оболочке кометы.
На «туловище» «утенка» рельеф довольно разнообразен, имеется что-то, что даже можно назвать горами и долинами.
Разумеется, все это в миниатюре. В масштабах крохотного небесного тела обнаруженная астрономами глыба высотой в 25 метров выглядит столь впечатляюще, что получила имя Хеопс, несмотря на то, что ее размеры на порядок меньше, чем размеры знаменитой пирамиды.
На «голове» камера зафиксировала какие-то линейные структуры, на «шее» видна россыпь гладких валунов, которые уже успели окрестить «яйцами динозавров».
Все эти «пирамиды» и «динозавры» порой попадают в газетные заголовки и изрядно будоражат общественность.
Но подобные названия — не более чем развлечение исследователей, а что до природы самих образований, то сотрудник института Макса Планка Хольгер Сиеркс, отвечающий за работу оптической системы OSIRIS, задействованной на «Розетте», высказался, что это всего лишь начало большой работы.
Больше всего доктора Сиеркса радует снимок, который удалось сделать с такого ракурса, что на нем практически отсутствуют тени от рельефа.
Это позволяет получить особо точную информацию об отражательных свойствах поверхности.
Единственное, что немного портит картину, — это тень от самого аппарата — небольшое темное пятно, окруженное более светлым ореолом, у нижнего края снимка.
В середине октября ученые выбрали место для посадки спускаемого аппарата на «голове утенка».
Фото 2. Комета Чурюмова-Герасименко, 2014 г. Снимок сделан с расстояния 285 км
На тот момент «Розетта» находилась на круговой орбите всего в 10 км от центра ядра кометы.
Организаторам миссии пришлось изрядно поволноваться. Эта посадка была совсем не похожа на другие.
Прежде всего, когда ученые готовятся опустить исследовательский зонд на поверхность Луны, Марса или даже Титана, они имеют в своем распоряжении карты местности, которые могут изучать годами.
Пусть эти карты не всегда высококачественные, но они есть, и есть время на их интерпретацию.
В данном случае никто не представлял себе, как выглядит кометное ядро, до того, как «Розетта» передала первые снимки.
Объект был слишком мелким, и данные телескопа «Хаббл» были слишком смутными, для того чтобы выбрать место посадки хотя бы приблизительно.
Теперь у астрономов была всего пара месяцев, чтобы принять решение.
Вторая проблема состояла в том, что при слабой гравитации исследуемого тела и сравнительно небольшой массе исследовательской станции существовала опасность, что зонд отскочит от поверхности и улетит в пространство.
Чтобы избежать подобного, на «Филах» были предусмотрены специальные гарпуны.
Это казалось удачным решением, однако в нужный момент гарпуны по неизвестной причине не сработали, что поставило под угрозу судьбу всего проекта «Филы».
Зонд трижды отскакивал от поверхности, рискуя уйти в космос и похоронить все надежды, которые на него возлагали в течение 10 лет.
К <a href="//vunderkind.info/schaste" title="Счастье">счастью</a>, с четвертого раза станцию удалось «прикометить». Правда, не на том месте, которое было выбрано изначально.
Реальное место посадки оказалось несколько более затененным, и солнечные батареи зонда получали меньше энергии, чем было запланировано.
Но главное — исследовательская работа была возможна, пусть и в несколько менее комфортных условиях.
Первая в истории человечества посадка модуля на ядро кометы состоялась 12 ноября 2014 года. Сотрудники ESA вытерли пот со лбов и закатили шумную вечеринку.
Затем руководивший посадкой британский ученый Мэп Тэйлор отправился на телевидение давать интервью в прямом эфире.
Это выступление принесло доктору Тэйлору неожиданно широкую известность, однако (о времена, о нравы!) внимание общественности привлекла отнюдь не уникальная научная ценность проекта, а легкомысленная яркая рубашка, на которой были изображены симпатичные девушки в легких одеждах.
Столпы мирового феминизма усмотрели в этом проявление сексизма, неуважение к женскому полу, и даже (какой ужас!) пренебрежение к вкладу женщин в развитие науки.
Довольно забавно, если учесть, что одной из важнейших составляющих всего проекта, работой спектрометра ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometr for Ionand Neutral Analysis) руководит дама — сотрудница Бернского университета Кэтрин Альтвегг.
Борцам с недооценкой вклада женщин в развитие науки, воспринимай они свою миссию адекватно, следовало бы чаще делать ее героиней своих репортажей, но простой поиск в GoogIe показывает, что доктор Альтвегг на несколько порядков менее знаменита, чем Рубашка доктора Тэйлора.
Два дня спускаемый аппарат «Филы» передавал на Землю полученные данные, а затем перешел на режим энергосбережения.
По замыслу ученых большинство приборов должны были вновь включиться и продолжить работу по сбору данных, когда комета начнет приближаться к Солнцу, отчего поток получаемой энергии возрастет.
Модуль «очнулся от спячки» 13 июня 2015 года и восстановил связь с «Розеттой», которая продолжает свою работу на орбите.
Следующим важным моментом стало прохождение 13 августа 2015 года кометой Чурюмова-Герасименко своего перигелия — ближайшей к Солнцу точки орбиты.
Итоги исследовательской работы «Розетты» за 2014 год были опубликованы в специальном выпуске журнала «Science» от 23 января 2015 года, следовательно, обобщения новых данных мы можем ожидать где-то в начале следующего года.
Среди уже имеющихся работ больше всего наделало шуму исследование кометной воды на изотопы.
Полученные данные изрядно подкосили любимую многими теорию, что вода, составляющая земные океаны, была занесена на нашу планету из космоса в результате столкновения Земли с кометами из семейства Юпитера.
Изотопный состав оказался иным. Как известно, в состав молекулы Н20 может входить не только обычный водород (Н), но и его «тяжелый» изотоп дейтерий (D).
На Земле в 10 тыс. молекул воды присутствуют лишь три, включающие атомы тяжелого дейтерия. Это соотношение — своего рода «визитная карточка» земной воды.
Выяснилось, что отношение D/Н в водяных парах кометы Чурюмова-Герасименко более чем в три раза выше естественного соотношения на Земле, и, следовательно, эта вода вряд ли может иметь общее с земной происхождение.
Кроме воды, в составе кометного вещества обнаружены моноокись углерода (СО, она же угарный газ), двуокись углерода (СО2, углекислый газ), аммиак (МНЗ), метан (СН4), метанол (СНЗОН), формальдегид (СН20), сероводород (Н2S), циановодород (НСN), сернистый ангидрит (S02), дисульфид углерода (СH2).
По идее, пахнуть эта смесь должна устрашающе.
Полным сюрпризом для исследователей стала услышанная приборами «Розетты» «песня» кометы Чурюмова-Герасименко.
Выяснилось, что «хвостатая звезда» испускает в пространство некие таинственные колебания в диапазоне, который человеческое ухо воспринимать не в силах, но человеческая техника фиксирует.
Источник этой «мелодии» — поток уходящих в пространство нейтральных частиц.
Звук сопровождает процесс их ионизации.
В обозримом будущем от научного сообщества следует ожидать более детальной разработки этой теории.
В активе «Розетты» также уникальный снимок интенсивного выброса газов, который произошел во время приближения кометы к перигелию.
|