Верхом на комете: трогательная история зонда "Розетта" и модуля "Филы". Прощай, "Розетта": космический зонд столкнулся с кометой

Правообладатель иллюстрации EKA Image caption Снимок сделан за 10 секунд до столкновения с кометой

Космический зонд "Розетта" столкнулся с кометой Чурюмова-Герасименко, за которой он следовал в течение 12 лет.

В процессе сближения с поверхностью кометы - сферой диаметром 4 км, состоящей из льда и пыли - зонд все еще передавал на Землю фотоснимки.

Специалисты центра управления полетом Европейского космического агентства (ЕКА), который находится в немецком городе Дармштадт, отдали команду изменить курс во второй половине дня в четверг.

Окончательное подтверждение о том, что контролируемое столкновение наконец произошло, было получено из Дармштадта после того, как внезапно прервалась радиосвязь с зондом.

"Прощай, Розетта! Ты отработала свое. Вот она, космическая наука в своем лучшем проявлении", - заявил руководитель миссии Патрик Мартин.

Проект "Розетта" длился 30 лет. Некоторые ученые, следившие в Дармштадте за столкновением "Розетты" с кометой, посвятили миссии значительную часть своей карьеры.

Скорость сближения зонда с кометой была крайне низкой, всего 0,5 метра в секунду, дистанция - порядка 19 километров.

По словам представителей ЕКА, "Розетта" не была предназначена для посадки на поверхность и не могла после столкновения продолжать функционировать.

Вот почему зонд был заранее запрограммирован на полное автоматическое отключение при контакте с небесным телом.

Комета 6 7 Р (Чурюмова-Герасименко)

• Цикл вращения кометы: 12,4 часа.
• Масса: 10 млрд тонн.
• Плотность: 400 кг на кубический метр (примерно такая же, как у некоторых пород дерева).
• Объем: 25 куб. км.
• Цвет: Угольный - судя по ее альбедо (отражательной способности поверхности тела).

"Розетта" следовала за кометой на протяжении 6 млрд километров. На ее орбите зонд находился более двух лет.

Она стала первым космическим аппаратом, который смог выйти на орбиту кометы.

В течение 25 месяцев зонд послал на Землю свыше 100 тысяч снимков и показаний измерительных приборов.

Зонд собирал недоступные до этого данные о небесном теле, в частности, о его поведении, структуре и химическом составе.

В ноябре 2014 года "Розетта" спустила на поверхность кометы небольшой робот под названием "Фила" (Philae) для сбора проб почвы - это была первая в мире операция подобного рода.

Кометы, как предполагают ученые, сохранились со времен формирования Солнечной системы практически в первозданном виде, поэтому данные, переданные зондом на Землю, помогут лучше понять космические процессы, происходившие 4,5 млрд лет назад.

"Данные, переданные "Розеттой", будут использоваться в течение десятилетий", - отмечает руководитель полета Андреа Аккомаццо.

Последний бой

Зонд находился на расстоянии 573 млн км от Солнца и удалялся от него все дальше, приближаясь к границам Солнечной системы.

Космический аппарат работал на солнечных батареях, которые не могли больше эффективно подзаряжаться.

Кроме того, скорость передачи данных стала крайне низкой: всего 40 кб в секунду, что сопоставимо со скоростью доступа к интернету через телефонную линию.

В целом же "Розетта", запущенная в космос в 2004 году, в последнее время находилась не в самом лучшем техническом состоянии, так как в течение многих лет подвергалась воздействию радиации и экстремальных температур.

По словам координатора проекта Мэтта Тэйлора, команда обсуждала идею ввести зонд в режим ожидания и вновь активизировать его, когда комета Чурюмова-Герасименко в следующий раз войдет во внутреннюю Солнечную систему.

Однако у ученых не было никакой уверенности в том, что "Розетта" после этого заработает в прежнем режиме.

Поэтому исследователи решили дать "Розетте" шанс проявить себя в "последнем бою" и "уйти из жизни с блеском", как бы горько это ни звучало.

12 ноября 2014 года в истории освоения космоса произошло уникальное событие - впервые земной аппарат осуществил мягкую посадку на поверхность кометы. Это был кульминационный момент миссии «Розетта», нацеленной на раскрытие тайн кометы Чурюмова-Герасименко.

Все началось с открытия кометы

Рассказ об уникальной космической миссии «Розетта» можно начать с далекого 1969 года, когда в Казахстан в обсерваторию на Каменском плато в Алма-Ате в короткую командировку приехали сотрудник Главной астрономической обсерватории АН Украинской ССР Клим Чурюмов и аспирантка Киевского национального университета Светлана Герасименко. Цель их поездки заключалась в наблюдении периодических комет на 50-сантиметровом телескопе Максутова АСИ-2.

Кометы давно интересовали ученых. Изучение этих космических тел могло пролить свет на формирование Солнечной системы, зарождение жизни на Земле, на связь между прохождением комет рядом с нашей планетой и возникновением эпидемий. Кроме того, кометы, как и астероиды, представляют огромную опасность для нашей цивилизации в случае столкновения с Землей. В 1986 году мировым научным сообществом была проделана масштабная работа по изучению комет. Тогда знаменитая комета Галлея (1Р) сблизилась с Солнцем, и для ее изучения были отправлены сразу пять космических аппаратов: «Вега-1» и «Вега-2» (СССР),«Сакигакэ» и «Суйсэй» (Япония), а также «Джотто» (Европейское космическое агентство).

Этим аппаратам удалось собрать немало ценной информации, которая позволила дать ответы на многие вопросы, однако для более полного понимания природы комет требовалось изучение вещества их ядер. НАСА и ЕКА начали разработку совместного проекта, который предусматривал пролет астероида и достижения кометы. Планировалось, что космический аппарат произведет отбор образца вещества ядра кометы и доставит его на Землю. В начале 1990-х годов НАСА сократили финансирование, и американцы отказались от этого проекта. В результате Европейскому космическому агентству пришлось забыть о планируемом возвращении аппарата с образцом ядра кометы и думать об анализе состава ядра кометы непосредственно в космосе. Так начиналась разработка проекта «Розетта».

Почему такие странные названия?

Почему проект получил название «Розетта»? Не все знакомы с историей исследования древнеегипетской цивилизации, а ведь в ней довольно важную роль сыграл знаменитый Розеттский камень, который нашли в 1799 году в дельте Нила рядом с египетским городом Розетты.

Это был обломок стелы из гранодиорита, его главной достопримечательностью являлись надписи, одна из которых была выполнена древнеегипетскими иероглифами, другая на древнегреческом языке. Благодаря этому французу Жану-Франсуа Шампольону удалось начать расшифровку древнеегипетских иероглифов.

По существу, Розеттский камень сыграл роль своеобразного ключа к тайнам древнеегипетской цивилизации. А вот проект ЕКА «Розетта» должен был стать ключом к раскрытию тайн комет, поэтому он и получил такое название. Фонд «Продлить мгновение», ставящий целью сохранение языкового богатства нашей цивилизации, специально для этой миссии подготовил 5-сантиметровый никелевый диск, который был установлен на корпусе аппарата «Розетта». На диске находились надписи на сотнях языков народов Земли, некоторые журналисты назвали этот диск современным аналогом Розеттского камня.

Весьма необычное название - «Филы» - получил и спускаемый аппарат, предназначенный для посадку на комету Чурюмова-Герасименко. Как и название «Розетта», оно также имело прямую снизь с расшифровкой древнеегипетской письменности. Филы — это название острова посреди Нила, на котором был найден обелиск с надписями, выполненными древнеегипетскими иероглифами и на древнегреческом языке. Из Египта ценный обелиск перекочевал в английское поместье Кингстон-Лейси в графстве Дорсет, принадлежащее известному египтологу Уильяму Джону Бэнксу.

Ученый тщательно изучил надписи, ему удалось установить, как иероглифами на обелиске были записаны имена Птолемея и Клеопатры. Это сыграло свою роль в удачной попытке Шампольона расшифровать египетские иероглифы. Таким образом,наравне с Розеттским камнем, обелиск из Филы стал еще одним ключом для раскрытия тайн Древнего Египта. Как оказалось, египетская тема в названиях космических аппаратов принесла миссии удачу; несмотря на некоторые проблемы, она в целом прошла успешно и позволила получить немало ценной информации о кометах.

Долгий путь с двумя космическими «свиданиями»

Любопытно, что комета Чурюмова-Герасименко стала целью миссии «Розетта» случайно, первоначально предполагалось изучить комету Виртанена, открытую в 1948 году астрономом Карлом Виртаненом (США). Однако 11 декабря 2002 года неудачный пуск ракетоносителя «Ариан-5» послужил причиной отсрочки старта миссии, планировавшегося на 12 января 2003 года. Дело в том, что «Розетту» должен был вывести и космос аналогичный ракетоноситель, его техническая проверка привела к задержке старта на целый месяц.

Из-за этого направлять «Розетту» к комете Виртанена стали нецелесообразным, пришлось искать другую цель, ей и стала комета Чурюмова - Герасименко. Запуск космического аппарата состоялся 2 марта 2004 года с космодрома Куру во Французской Гвиане. На запуск в качестве почетных гостей ЕКА были приглашены С. И. Герасименко, научный сотрудник Института астрофизики АН Таджикистана, и К. И. Чурюмов, профессор Киевского университета, ведь «Розетта» летела к открытой ими комете.

Путь к цели у «Розетты» был довольно сложным, достаточно вспомнить, что он включал четыре гравитационных манёвра (три у Земли и один у Марса) и пять витков вокруг Солнца. Согласно траектории полета, аппарат прошел рядом с астероидами Штейне и Лютеция. В августе и сентябре 2008 года состоялась встреча «Розетты» с астероидом Штейне, правда, встречей это можно было назвать только по космическим масштабам, ведь аппарат и астероид разделяло 800 км.

К сожалению, из-за проблем с одной из камер снимки астероида Штейне вышли с невысоким разрешением, однако и они позволили ученым получить немало ценной информации. В частности, на снимках астероида в его верхней части отчетливо виден внушительный кратер диаметром примерно в два километра, а всего на поверхности Штейнса ученые насчитали 25 кратера диаметром более 200 метров. Удалось подтвердить и ранее рассчитанный диаметр астероида в 5 километров. А вот встреча с Лютецием в июле 2010 года прошла гораздо успешнее, удалось получить большое количество качественных снимков астероида, что позволило составить его детальную карту.

Период с июля 2011 по январь 2014 года «Розетта» «проспала» и включилась в активную фазу, когда приблизилась к комете Чурюмова-Герасименко. 7 августа 2014 года от «Розетты» до ядра кометы оставалось около 100 км, в этом же месяце она стала спутником кометы. Надо ли говорить, что данное событие произошло впервые за всю историю освоения космического пространства. Далее началась заключительная и самая интересная часть миссии.

«Розетта» и «Филы» исследуют комету

«Розетта» была оснащена множеством приборов, предназначенных для изучения кометы. Одни служили для дистанционного изучения ее ядра в ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном и микроволновом диапазонах электромагнитного излучения; другие выполняли анализ газа и пыли; третьи отслеживали воздействие Солнца. Специальный прибор MIDAS, основанный на атомно-силовой микроскопии, был предназначен для сбора и фотографирования частиц пыли, находящейся в ореоле кометы.

У посадочного аппарата «Филы» массой в 100 кг имелись в наличии свои инструменты для анализа ядра кометы, так называемые пиролизеры, предназначенные для разогревания образцов вещества и фиксации их химического и изотопного состава. Кроме них он был оснащен газовым хроматографом и масс-спектрометром. Всего на аппарате находилось десять научных приборов общей массой 26,7 кг. Имелись на нем и два специальных гарпуна, предназначенных для закрепления на поверхности кометы при посадке аппарата.

14 октября 2014 года после тщательного анализа поверхности кометы было определено мести посадки зонда. Его назвали «Агилкия» в честь еще одного острова на Ниле, именно на него перенесли памятники архитектуры Древнего Египта с острова Филы перед его затоплением в процессе возведения Асуанской плотины. Как видите, команда миссии сохранила приверженность к древнеегипетской теме до завершающего этапа.

На расстоянии 22,5 км от кометы зонд «Филы» отделился от «Розетты» и направился к своей конечной цели. Со скоростью 1 м/с «Филы» целых 7 часов добирался до кометы, попутно делая снимки и «Розетты», и космической странницы. Увы, идеальной посадки не получилось. Сначала не сработали гарпуны, потом отказал маневровый двигатель, в результате произошел первый отскок от поверхности кометы, потом - новое касание и второй отскок, только в 17:32 по всемирному времени 12 ноября 2014 года «Филы» наконец-то сел на поверхность кометы.

Вместо активной работы 15 ноября «Филы» переключили в режим энергосбережения, при котором были выключены все научные приборы и большая часть бортовых систем. Заряд батарей был настолько мал, что поддерживать постоянные сеансы связи с аппаратом не было возможности. По мнению команды миссии, с приближением кометы к Солнцу освещенность солнечных батарей могла повыситься и энергии станет достаточно для включения аппарата.

Подобные ожидания оказались слишком оптимистичными. 13 июня 2015 года с аппаратом «Филы» вновь была установлена связь; увы, она продержалась меньше месяца и 9 июля прекратилась. Из-за тени, в которой находились солнечные батареи, они больше не могли вырабатывать необходимое количество электроэнергии для подзарядки аккумуляторов, «Филы» замолчал навсегда.

30 сентября 2016 года наступил заключительный акт миссии - «Розетта» была направлена на контролируемое столкновение с кометой Чурюмова-Герасименко. Аппарат направили в район «колодцев» - своеобразных кометных гейзеров. «Падение» на комету продолжалось 14 часов, все это время «Розетта» передавала на Землю фотоснимки и результаты анализов газовых потоков. Когда она обрушилась на поверхность кометы, миссия стоимостью 1,4 млрд евро закончилась. Кстати, точку, где навечно успокоилась «Розетта», назвали словом «Сайс», это название города, где нашли Розеттский камень.

Сегодня в истории современной космологии большой день, значимость которого едва ли удастся переоценить: Европейское космическое агентство сообщило о том, что спустя десять лет с начала полёта, с 2004 года, спускаемый зонд «Филы» успешно отделился от космического аппарата «Розетта» для последующего приземления на комету Чурюмова - Герасименко. Если миссия завершится успешно, «Филы» станет первым в истории искусственным зондом, которому удастся приземлиться на поверхность кометы.

Ожидается, что зонд проведёт серию экспериментов и замеров на поверхности космического тела, определит его химический состав и прольёт свет на эволюцию кометы.

Мы решили вспомнить всё самое интересное, что знаем о миссии, которая, возможно, позволит астрономам лучше понять процессы, происходившие во Вселенной сотни миллионов лет назад.

Общие сведения о проекте

«Розеттой» миссию назвали в честь одноимённого египетского города: в 1799 году археологи обнаружили здесь камень с образцами древнегреческих и древнеегипетских письмен. Розеттский камень стал своего рода азбукой, при помощи которой учёным удалось расшифровать египетские иероглифы. Стоимость миссии в переводе на сегодняшний валютный курс составляет 1,4 миллиарда евро.

Комета 67Р названа в честь советских украинских астрономов Клима Чурюмова и Светланы Герасименко, которые впервые обнаружили «пятнистое космическое тело» в 1969 году, запечатлев его на фотопластинке. 67Р - рабочий индекс кометы в каталоге подобных небесных тел. Самая известная из комет, комета Галлея, внесена туда под номером 1Р.

Комета Чурюмова - Герасименко является одной из многих комет Солнечной системы: на её краю существует Облако Оорта, состоящее из 12 миллиардов комет. Ближе к нашей планете есть пояс Койпера: там учёные насчитали около 5 миллиардов небесных тел. Время облёта внутренне собственной орбиты Солнечной системы кометой Чурюмова - Герасименко составляет 6,6 лет - это позволило учёным точно спланировать миссию.

История вопроса

История изучения комет Европейским космическим агентством богата: в 1986 году зонд «Джотто» пролетел в 600 километрах от кометы Галлея, собрав ряд важнейших данных и отправив их на Землю. Тогда учёные впервые узнали, что на кометах есть следы сложной органики. Позже этот же зонд прошёл в 200 километрах от кометы Григга - Скьеллерупа и сумел получить изображение ядра космического тела. В дальнейшем ЕКА сотрудничали с НАСА в запуске зондов Deep Space 1, Stardust и Deep Impact. В 2005 году при поддержке американских и европейских коллег японский зонд Hayabusa приземлился на астероид Итокава, а в 2011 году миссия НАСА Dawn позволила открыть и проанализировать астероид Веста.

Цель полёта «Розетты»

Главной целью миссии была и остаётся задача понять происхождение и эволюцию Солнечной системы. Состав кометы Чурюмова - Герасименко (или, как её ещё называют, 67Р) поможет учёным точно понять, из каких элементов состоит наше Солнце и как сформировалась наша планетарная система. Некоторые исследоваели предполагают, что кометы, которые бомбардировали Землю ранее, стали катализатором появления сложных органических молекул.

Дальность полёта

До стыковки с кометой «Розетте» пришлось пройти 6,4 миллиарда километров. Во время запуска корабля технологии для преодоления подобного расстояния не было изобретено, так что учёным пришлось схитрить: они запустили «Розетту» к Марсу, куда она долетела к 2007 году, раскрутили корабль по его орбите, сэкономив топливо, а затем трижды использовали гравитационное поле Земли для экономии горючего.

Трудности при стыковке

Сложность миссии «Розетта» заключается в потрясающих математических расчётах: учёным нужно было вычислить траекторию приземления космического аппарата, учитывая десятилетний полёт, скорость движения зонда в 135 тысяч км/ч и диаметр кометы в 4 километра. Если «Филы» удачно приземлится на поверхность 67Р, ему дастся получить сведения об ионном составе и химии хвоста кометы, а также, возможно, добраться до ядра космического тела.

Оснащение корабля

Практически полностью контролируемая с Земли «Розетта», размеры которой составляют 2,8 х 2,1 х 2 метра, оборудована несколькими видеокамерами, радио, спектрометрами и рядом датчиков, работающих в инфракрасном, ультрафиолетовом и микроволновом излучении. Скорость обработки сигнала занимает до 50 минут. Площадь раскладных солнечных батарей колеблется от 14 до 64 квадратных метров. В «Розетте», однако, есть что-то вроде круиз-контроля: небольшой бортовой компьютер, ухаживающий и заботящийся о зонде. Частичная автоматизация позволяет «Розетте», к примеру, разворачиваться по направлению к Солнцу, если мощность её батарей начинает снижаться.

На зонд «Филы» установлено специальное оборудование, которое позволит ему работать с кометой в «коме» - облаке пыли и газа, которое возникает, когда комета начинает активно взаимодействовать с солнечными ветрами. До этого момента комета считается «спящей» и неактивной, соответственно, полученные данные - неверными или недостаточно верными. Также на борту «Филы» находится специальный гарпун, выполняющий функции якоря: дело в том, что гравитация на космическом теле Чурюмова - Герасименко в несколько тысяч раз слабее земной, так что аппарат необходимо удерживать на поверхности 67Р.

Обработка данных

Полученные «Розеттой» химические образцы кометного льда будут проанализированы учёными на предмет схожести с земными элементами. Сегодня нам известно, что дейтерий, к примеру, является изотопом водорода; если его пропорции в океанической воде окажутся схожими с таковыми в комете, это позволит ученым сделать вывод о том, что пусть не вся, но какая-то часть земной воды «прилетела» на нашу планету из космоса. Похожее открытие уже было сделано, когда при помощи аппарата «Гершель» учёные провели параллели с земной водой и водородом кометы Хартли-2.

Полученные данные будут направляться в Земной научный сегмент «Розетты», в Европейский центр космический операций (ESOC) в немецком Дармштадте и в Европейский космический центр астрономии (ESAC) в Мадриде.

Длительность миссии

Миссия «Розетта» завершится в 2015 году - к этому времени комета достигнет своей ближайшей точки по отношению к Солнцу и начнёт возвращаться к внешней части солнечной системы. До этого времени модуль «Филы» будет работать на поверхности 67Р. К 15 ноября 2014 года «Филы» соберёт и отправит первую серию замеров, после чего развернёт солнечные батареи и переключится в режим полной автономии. Учёным доподлинно неизвестно, как долго «Филы» «проживёт» на поверхности космического тела, перед тем как будет уничтожен.

Возвращение «Розетты» домой

Высокая стоимость миссии «Розетта» не позволила сделать её обратимой - назад зонд уже не вернётся. Тем не менее, полученные им данные смогут навсегда изменить представление о возникновении жизни на Земле и дать ответы на фундаментальные вопросы устройства космоса.

Космический аппарат Розетта был запущен Европейским космическим агентством 2 марта 2004 года. В рамках этого проекта впервые в истории космонавтики земной аппарат вышел на орбиту кометы Чурюмова-Герасименко. Ожидается, что в ноябре этого года будет произведена первая в истории посадка земного аппарата на поверхность кометы.

С помощью космического аппарата Розетта ученые надеются узнать, как выглядела до того, как сформировались планеты.

1. Это и есть космический аппарат Розетта, 2004 год. (Фото ESA | A.Van Der Geest):

Главная цель полета космического аппарата Розетта - исследование кометы 67P/Чурюмова - Герасименко.

Миссия «Розетты» весьма сложна. Её полёт включал в себя множество манёвров на орбите с использованием гравитационного поля Земли и Марса, причём даже небольшие отклонения могли повлиять на успех миссии.

2. Ракето-носитель «Ариан-5», который выводил Розетту в космос, 2004 год. (Фото ESA | CNES | Arianespace, S. Corvaja):

3. Кроме своей главной цели, космический аппарат Розетта снимал красивые космические виды. Это Луна и Тихий океан, 4 марта 2005. (Фото ESA):

6. Марс с расстояния около 240 000 км, 24 февраля 2007. (Фото ESA | MPS for OSIRIS Team MPS | UPD | LAM | IAA | RSSD | INTA | UPM | DASP | IDA):

7. Солнечные баттареи аппарата Розетта на фоне Марса, 25 февраля 2007. Расстояние - 1000 км. (Фото ESA):

9. Земля. Ноябрь 2007 года. (Фото ESA, MPS for OSIRIS Team MPS | UPD | LAM | IAA | RSSD | INTA | UPM | DASP | IDA):

11. Земля. Часть Южной Америки и Антарктида, 13 ноября 2009. Расстояние - 350 000 км. (Фото ESA | MPS for OSIRIS Team MPS | UPD | LAM | IAA | RSSD | INTA | UPM | DASP | IDA):

12. Антициклон над южной части Тихого океана, 13 ноября 2009. (Фото ESA | MPS for OSIRIS Team MPS | UPD | LAM | IAA | RSSD | INTA | UPM | DASP | IDA):

14. 10 июля 2010 космический аппарат Розетта прошел рядом с астероидом Лютеция на расстоянии около 3 160 километров. (Фото ESA | MPS for OSIRIS Team MPS | UPD | LAM | IAA | RSSD | INTA | UPM | DASP | IDA):

15. Прощай, Лютеция. Розетта покидает астероид и направляется к своей главной цели - комете Чурюмова-Герасименко. (Фото ESA | MPS for OSIRIS Team MPS | UPD | LAM | IAA | RSSD | INTA | UPM | DASP | IDA):

16. 14 июля 2014. Приближаемся к комете Чурюмова-Герасименко. Расстояние - 12 000 км. (Фото ESA/Rosetta/MPS/UPD/LAM | IAA | SSO | INTA | UPM | DASP | IDA):

17. Это комета Чурюмова-Герасименко, снятая с расстояния 27.8 км, 10 сентября 2014. (Фото ESA | Rosetta | NAVCAM):

18. Поверхность кометы Чурюмова-Герасименко крупным планом, 5 сентября 2014. Расстояние - 130 км. (Фото ESA | Rosetta | MPS for OSIRIS Team MPS | UPD | LAM | IAA | SSO | INTA | UPM | DASP | IDA):

Комета Чурюмова - Герасименко была открыта 23 октября 1969 года Климом Чурюмовым в Киеве на фотопластинках другой кометы - 32P/Комас Сола, снятых Светланой Герасименко в сентябре в Алма-Атинской обсерватории. Размеры ядра кометы - 3×5 км.

19. 5 сентября 2014. Справа - голова кометы. (Фото ESA | Rosetta | MPS for OSIRIS Team MPS | UPD | LAM | IAA | SSO | INTA | UPM | DASP | IDA):

20. 7 августа 2014. Расстояние до кометы - 104 км. (Фото ESA | Rosetta | MPS for OSIRIS Team MPS | UPD | LAM | IAA | SSO | INTA | UPM | DASP | IDA):

21. Руководители миссии «Розетта» из Европы пришли к единому мнению о точке на комете Чурюмова-Герасименко, на которой будет совершена посадка спускаемого аппарата «Филы». Аппарат должен приблизиться к комете 11 ноября. Крестом указано место предполагаемой посадки спускаемого аппарата «Филы». (Фото ESA | Rosetta | MPS for OSIRIS Team MPS | UPD | LAM | IAA | SSO | INTA | UPM | DASP | IDA):

22. Этот снимок был получен с помощью камеры CIVA спускаемого аппарата «Филы», который находится на борту «Розетты». Изображение было сделано 7 сентября 2014 с расстояния около 50 км от кометы. В поле зрения камеры попали часть «Розетты» и одно из ее 14-метровых крыльев с солнечными батареями. (Фото ESA | Rosetta | Philae | CIVA):

23. Комета Чурюмова - Герасименко, 3 августа 2014. Снимок был сделан с расстояния 285 километров. (Фото ESA | Rosetta | MPS for OSIRIS Team MPS | UPD | LAM | IAA | SSO | INTA | UPM | DASP | IDA).

Скоро, возможно, мы узнаем, как выглядела Солнечная система до того, как сформировались планеты.

За последние десятилетия автономные космические аппараты совершили множество посадок на планеты Солнечной системы и некоторые их спутники. А вскоре нога… то есть посадочная опора сделанного человеком космического аппарата впервые оставит свой след на ледяной тропинке ядра кометы 67P/Чурюмова-Герасименко.

Rosetta, ESA, 2004: Rosetta – первая миссия, программа которой предусматривает не только дистанционное изучение, но и посадку в 2014 году на изучаемую комету Чурюмова–Герасименко.

Не было ни знаменитого «Поехали!», ни «Один маленький шаг для человека…» — на экране цифры обратного отсчета просто прошли нулевое значение, и обратный отсчет сменил знак с минуса на плюс. Никаких других видимых эффектов, но инженеры в центре управления полетом Европейского космического агентства (ESA) заметно напряглись. В этот момент начался маневр торможения космического аппарата Rosetta, находящегося более чем в 400 млн километров от нас, но, чтобы радиосигнал об этом достиг Земли, потребовалось 22 минуты. А еще через семь минут Сильван Лодью, оператор космического аппарата, глядя на дисплей с данными телеметрии, встал и торжественно произнес: «Дамы и господа, могу официально подтвердить: мы прибыли к комете!»

International Cometary Explorer (ICE) NASA/ESA, 1978. Американско-европейский ICE в 1985 году пролетел сквозь хвост кометы Джакобини-Циннера, позднее, в 1986 году пролетел сквозь хвост кометы Галлея на расстоянии 28 млн км от ядра.

Вега-1, Вега-2 СССР, 1984. Советские аппараты после визита к Венере направились к комете Галлея, чтобы в марте 1986 года пролететь на расстоянии 9 тыс. км от ядра (Вега-1) и 8 тыс. км (Вега-2).

Sakigake, Suisei ISAS, 1985. Японские аппараты были направлены к комете Галлея. В 1986 году Suisei прошел в 150 тыс. км от ядра, изучая взаимодействие кометы с солнечным ветром, Sakigake пролетел на расстоянии 7 млн км от ядра.

Giotto ESA, 1985. Европейский аппарат в 1986 году с расстояния всего в 600 км сфотографировал ядро кометы Галлея, а позднее, в 1992 году прошел на расстоянии 200 км от кометы Григга-Скьеллерупа.

Deep Space 1 NASA, 1998. В 1999 году этот аппарат приблизился к астероиду 9969 Брайль на расстояние 26 км. В сентябре 2001 года пролетел на расстоянии 2200 км от кометы Боррелли.

Stardust NASA, 1999. Первая миссия, целью которой было не просто сближение на 150 км с ядром кометы Вильда-2 в 2004 году, но и доставка образца кометного вещества на Землю (в 2006 году). Позднее, в 2011 году, сблизился с кометой Темпеля-1.

Contour (Comet Nucleus Tour) NASA, 2002. Планировалось, что Contour пролетит близи ядер двух комет — Энке и Швассмана-Вахмана-3, после чего будет направлен к третьей (в качестве самой вероятной цели рассматривалась комета д’Арреста). Но во время перехода на траекторию, ведущую к первой цели, связь с аппаратом была потеряна.

Deep Impact NASA, 2005. Аппарат Deep Impact в 2005 приблизился к ядру кометы Темпеля-1 и «выстрелил» в него специальным ударником. Состав вещество, выбитого ударом, был проанализирован с помощью бортовых научных инструментов. Позднее аппарат был направлен к комете Хартли-2, от ядра которой он прошел на расстоянии 700 км в 2010 году.

От древности до наших дней

Кометы относятся к небесным объектам, которые можно увидеть невооруженным глазом, и потому они всегда вызывали особый интерес. Эти небесные тела описаны во многих исторических источниках, причем зачастую весьма красочным языком. «Она сияла дневным светом и волокла за собой хвост, похожий на жало скорпиона», — писали древние вавилоняне о комете 1140 года до нашей эры. В разные времена они считались то знамениями, то вестницами несчастий. Сейчас ученые, основываясь на накопленных за время изучения комет научных данных, считают, что кометы сыграли ключевую роль в появлении жизни на Земле, доставив на нашу планету воду и, возможно, простейшие органические молекулы.

Первые данные о составе кометного вещества были получены с помощью спектроскопических инструментов еще в XIX веке, а с началом космической эры у человечества появилась возможность непосредственно увидеть и «пощупать» (если не собственными глазами и руками, то научными приборами) хвосты комет и образцы кометного вещества. С конца 1970-х годов были запущены несколько космических аппаратов, предназначенных для исследования комет различными способами — от фотосъемки с небольших (по космическим меркам) расстояний до сбора проб и доставки на Землю образцов кометного вещества. Но в 1993 году Европейское космическое агентство решило замахнуться на гораздо более амбициозную цель — вместо того, чтобы доставлять образцы в земную лабораторию, инженеры предложили доставить лабораторию на комету. Иными словами, в рамках космической миссии Rosetta посадочный модуль Philae должен был совершить посадку на поверхность миниатюрного ледяного мира — ядра кометы.

10 лет полета

Разработка миссии длилась десять лет, и к 2003 году космический аппарат Rosetta был готов к запуску. Выведение его в космос с помощью ракеты-носителя Ariane??5 планировалось на январь 2003 года, но в декабре 2002 года такая же ракета взорвалась при запуске. Мероприятие пришлось отложить до выяснения причин неисправностей, и трехтонный космический аппарат был выведен на парковочную орбиту лишь в марте 2004 года. Отсюда он начал свое путешествие к цели — комете 67P/Чурюмова-Герасименко, но весьма кружным путем. «Не существует достаточно мощных ракет, которые могли бы непосредственно вывести аппарат на траекторию кометы, — объясняет Андреа Аккомаццо, руководитель полета миссии Rosetta. — Поэтому аппарату пришлось совершить четыре гравитационных маневра в поле тяготения Земли (2005, 2007, 2009) и Марса (2007). Такие маневры позволяют передать часть энергии планеты космическому аппарату, разгоняя его. Дважды аппарат пересекал пояс астероидов, и чтобы эта часть полета не пропадала зря, было решено заодно исследовать некоторые объекты пояса — астероиды Лютеция и Стайнс».

Для изучения ядра кометы: ALICE Видеоспектрометр УФ-диапазона для поиска благородных газов в составе вещества кометы. OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System) Камера видимого и ИК-диапазона с двумя объективами (700 и 140 мм), с матрицей 2048x2048 пикселей. VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer) Мультиспектральная камера низкого разрешения и спектрометр высокого разрешения для тепловизионного картографирования ядра и изучения ИК-спектра молекул комы. MIRO (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter) 3-см радиотелескоп для обнаружения микроволнового излучения, характерного для молекул воды, аммиака и углекислого газа. CONSERT (Comet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission) Радар для «просвечивания» и получения томограммы ядра кометы. Излучатель установлен на посадочном модуле Philae, а приемник — на орбитальном спутнике. RSI (Radio Science Investigation) Использование системы связи аппарата для изучения ядра и комы. Для изучения газового и пылевого облаков: ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) Магнитный масс-спектрометр и времяпролетный масс-спектрометр для изучения молекулярного и ионного состава газов. MIDAS (Micro-Imaging Dust Analysis System) Атомный силовой микроскоп высокого разрешения для изучения частиц пыли. COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyser) Масс-анализатор вторичных ионов для изучения состава пылевых частиц. GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator) Ударный анализатор и накопитель пылевых частиц для измерения их оптических свойств, скорости и массы. RPC (Rosetta Plasma Consortium) Прибор для изучения взаимодействия с солнечным ветром.

Rosetta стала первым космическим аппаратом, который отправился во внешнюю часть Солнечной системы, имея на борту в качестве источника энергии не радиоизотопный термоэлектрический генератор, а солнечные батареи. На расстоянии 800 млн км от Солнца (это самая дальняя точка миссии) освещенность не превышает 4% земной, поэтому батареи имеют большую площадь (64 м 2). Кроме того, это не обычные батареи, а специально разработанные для работы в условиях низкой интенсивности и низких температур (Low-intensity Low Temperature Cells). Но даже несмотря на это, для экономии энергии в мае 2011 года, когда Rosetta вышла на финишную прямую к комете, аппарат был переведен в режим спячки на 957 суток: были отключены все системы, кроме системы приема команд, управляющего компьютера и системы электропитания.

Первый спутник

В январе 2014 года Rosetta была «разбужена», началась подготовка к серии маневров сближения — торможения и уравнивания скоростей, а также плановое включение научных приборов. Между тем конечная цель путешествия стала видна лишь несколько месяцев спустя: на сделанном 16 июня камерой OSIRIS снимке комета занимала всего лишь 1 пиксель. А через месяц она уже едва умещалась в 20 пикселей.

APXS (Alpha X-ray Spectrometer) Aльфа- и рентгеновский спектрометр для изучения химического состава грунта под аппаратом (погружается на 4 см). COSAC (COmetary SAmpling and Composition) Газовый хроматограф и времяпролетный спектрометр для обнаружения и анализа сложных органических молекул. PTOLEMY Газовый анализатор для измерения изотопного состава. CIVA (Comet Nucleus Infrared and Visible Analyzer) Шесть микрокамер для панорамирования поверхности, спектрометр для изучения состава, текстуры и альбедо образцов. ROLIS (Rosetta Lander Imaging System) Камера высокого разрешения для съемки при спуске и стереосъемки мест забора образцов. CONSERT (COmet Nucleus Sounding Experiment by Radio- wave Transmission) Радар для «просвечивания» и получения томограммы ядра кометы. Излучатель установлен на посадочном модуле Philae, а приемник — на орбитальном спутнике. MUPUS (MUlti-PUrpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science) Набор датчиков на опорах, пробоотборнике и наружных поверхностях аппарата для измерения плотности, механических и тепловых свойств грунта. ROMAP (Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor) Магнитометр и плазменный монитор для изучения магнитного поля и взаимодействия кометы с солнечным ветром. SESAME (Surface Electric Sounding and Acoustic Monitoring Experiment) Набор из трех приборов для изучения свойств грунта: Cometary Acoustic Sounding Surface Experiment (CASSE) — с помощью звуковых волн, Permittivity Probe (PP) — с помощью электрического тока, Dust Impact Monitor (DIM) измеряет падение пыли на поверхность. SD2 (Drill, Sample, and Distribution subsystem) Бур-пробоотборник, способный забирать образцы с глубины до 20 см и доставлять их в печи для нагревания и к различным приборам для дальнейшего анализа.

6 августа аппарат совершил маневр торможения, уравнял скорости с кометой и стал ее «почетным эскортом». «Rosetta описывает криволинейные треугольники, находясь примерно в 100 км от кометы со стороны Солнца, чтобы заснять все детали ее освещенной поверхности, — объясняет Франк Будник, специалист по полетной динамике миссии. — По каждой стороне этого треугольника аппарат дрейфует три-четыре дня, затем направление полета изменяется с помощью двигателей. Траектория немного искривляется гравитацией кометы, и благодаря этому мы можем вычислить ее массу, чтобы позднее перевести аппарат на устойчивую низкую орбиту. При этом Rosetta станет первым в истории искусственным спутником кометы».

Ключ в кармане

Миссия Rosetta («Розетта») названа в честь Розеттского камня, каменной таблички, найденной в 1799 году французским офицером в Египте. На табличке выбит один и тот же текст — на хорошо известном древнегреческом языке, древнеегипетскими иероглифами и египетским демотическим письмом. Розеттский камень послужил ключом, благодаря которому лингвисты получили возможность расшифровать древнеегипетские иероглифы. С 1802 года Розеттский камень хранится в Британском музее. Спускаемый аппарат Philae («Филы») получил свое имя в честь египетского острова Филы, где был в 1815 году найден уцелевший обелиск с надписями на древнегреческом и древнеегипетском языках, что (наряду с Розеттским камнем) помогло лингвистам в расшифровке. Подобно тому, как Розеттский камень дал ключ к пониманию языков древних цивилизаций, что позволило восстановить события многотысячелетней давности, его космический тезка, как надеются ученые, даст ключ к пониманию комет, древних «кирпичиков» Солнечной системы, зарождавшейся 4,6 млрд лет назад.

Разведка с орбиты

Но выход на орбиту кометы — лишь первая стадия, предваряющая самую главную часть миссии. Согласно плану, до ноября Rosetta будет изучать комету со своей орбиты, а также картографировать ее поверхность в рамках подготовки к посадке. «До прибытия к комете мы знали о ней довольно мало, даже ее форма — «двойная картофелина» — стала известна только при близком знакомстве, — рассказывает «Популярной механике» руководитель группы посадки аппарата Philae Стефан Уламек. — При выборе места для посадки мы руководствуемся набором требований. Во‑первых, надо, чтобы поверхность в принципе была достижима с той орбиты, на которой будет находиться аппарат. Во‑вторых, нужна относительно ровная площадка в радиусе нескольких сотен метров: из-за потоков в газовом облаке аппарат может снести в сторону во время довольно долгого (до нескольких часов) спуска. В-третьих, желательно, чтобы в месте посадки менялась освещенность и день сменял ночь. Это важно, потому что мы хотим изучить, как ведет себя при таком изменении поверхность кометы. Впрочем, варианты чисто «дневных» мест мы тоже рассматриваем. Нам повезло в том, что ядро кометы стабильно вращается вокруг одной оси, это значительно облегчает задачу».

Очень мягкая посадка

После того как будет выбрано место посадки, в ноябре состоится главное событие — 100-кг модуль «Филы» (Philae) отделится от аппарата и, выпустив три опоры, совершит первую в истории посадку на ядро кометы. «Начиная этот проект, мы совершенно не представляли многих деталей процесса, — говорит Стефан Уламек. — Никто раньше не совершал посадку на комету, и мы до сих пор не знаем, какова ее поверхность: то ли она твердая, как лед, то ли рыхлая, как свежевыпавший снег, то ли что-то промежуточное. Поэтому посадочный модуль сконструирован так, чтобы закрепиться на почти любой поверхности. После отделения от аппарата Rosetta и гашения орбитальной скорости модуль Philae начнет спуск к комете под действием ее небольшой силы тяжести, после чего совершит посадку на скорости примерно 1 м/с.

Снимок кометы 67P/Чурюмова-Герасименко, сделанный 16 августа камерой OSIRIS с длиннофокусным объективом с расстояния 100 км. Размер ядра кометы — 4 км, так что разрешение снимка примерно 2 м на пиксель. Используя серию снимков кометы, ученые уже наметили пять возможных мест посадки. Окончательный выбор будет сделан позднее.

В этот момент очень важно предотвратить «отскок» аппарата и закрепить его на поверхности кометы, и для этого предусмотрено несколько различных систем. Толчок при касании посадочных опор будет погашен центральным электродинамическим амортизатором, в этот же момент заработает сопло на верхнем торце Philae, реактивная тяга от выброса сжатого газа прижмет аппарат к поверхности на несколько секунд, пока он будет выбрасывать два гарпуна — размером с карандаш — на тросах. Длины тросов (около 2 м) должно хватить, чтобы гарпуны надежно держали, даже если поверхность покрыта слоем рыхлого снега или пыли. На трех посадочных опорах расположены ледобуры, которые тоже будут ввинчиваться в лед при посадке. Все эти системы были опробованы на симуляторе посадки немецкого космического агентства (DLR) в Бремене — и на твердых, и на рыхлых поверхностях, и мы надеемся, что они не подведут и в реальных условиях».

Но это будет чуть позже, а пока, как говорит старший научный сотрудник Директората ESA по научным исследованиям с помощью автоматических аппаратов Марк Маккориан, «мы как дети, которые десять лет ехали в машине, а теперь наконец прибыли в научный Диснейленд, где в ноябре нас ждет самый захватывающий аттракцион».

Примечание редакции: актуальная информация о посадке доступна по ссылке .

Главная » Сленг » Верхом на комете: трогательная история зонда "Розетта" и модуля "Филы". Прощай, "Розетта": космический зонд столкнулся с кометой