Спутник розетта приземлился на комету. Прощай, "Розетта": космический зонд столкнулся с кометой

Зонд совершил управляемое столкновение с кометой 67P Чурюмова - Герасименко, скоро аппарат полностью прекратит радиовещание с Землей

Художественное изображение космического аппарата "Розетта"

Москва. 30 сентября. сайт - Миссия космического аппарата "Розетта" подошла к своему завершению. По расчетам команды миссии в 13:39:10 аппарат совершил запланированное столкновение с кометой 67P Чурюмова - Герасименко. Однако окончательное подтверждение придет спустя сорок минут - за это время информация дойдет от кометы до Земли. Совсем скоро будет полностью прекращена радио связь с аппаратом. Сейчас ученые ждут получения окончательных данных.

Аппарат постепенно снизился относительно кометы, после чего произошло контролируемое столкновение с поверхностью. Скорость сближения, как ожидалось, была в два раза меньшей, чем во время посадки зонда "Филы".

Решение о посадке аппарата на комету Чурюмова-Герасименко Европейское космическое агентство приняло в 2014 году, после консультации с научной командой миссии. Постепенно "Розетта" удаляется от Солнца вместе с 67/P и энергии, производимой ее солнечными батареями, не хватает для работы зонда. Несколько лет назад ученые справились с этой проблемой переведя аппарат в режим гибернации. Однако, по словам ученых, новую гибернацию "Розетта" может не пережить.

Вместе с тем, при посадке у физиков появится возможность провести измерения, невозможные ранее. В частности, инженеры планируют провести съемку сверхвысокого разрешения. Предварительные маневры для посадки начнутся уже в августе. К 30 сентября "Розетта" окажется в 570 млн км от Солнца и 720 млн км от Земли. Сама комета движется со скоростью около 14,3 км/с. Как отмечают специалисты, расчет орбит оказался гораздо более сложным, чем при подготовке посадки "Филы".

Путь длиной в 6 млрд км

"Розетта" следовала за кометой на протяжении 6 млрд километров. В общей сложности "Розетта" провела на орбите кометы Чурюмова - Герасименко более двух лет - почти треть от полного цикла небесного тела (6 лет и 7 месяцев). Зонд "Розетта" с модулем "Фила" был запущен в космос в 2004 году. Он преодолел 6,4 млрд километров, прежде чем достиг кометы 67Р, находящейся вблизи орбиты Юпитера. В ноябре 2014 года "Фила" отстыковался от "Розетты". После этого на протяжении нескольких часов происходил спуск на поверхность кометы 67Р Чурюмова-Герасименко.

Аппарат собрал огромный массив научных данных о составе газовой оболочки 67P, ее морфологии и геологии и внутреннем строении. После этого модуль приостановил работу из-за нехватки солнечной энергии. Однако и этого времени хватило, чтобы ученые смогли выяснить, что комета является ровесницей Солнечной системы, а значит хранит в себе информацию о том, в каких условиях возникали планеты. Также удалось опровергнуть гипотезу, согласно которой вода на Земле возникла благодаря кометам - изотопный состав водного льда на Чурюмова - Герасименко заметно отличается от земного.

"Филы"

Космический зонд "Филы" имел большое значение для миссии - это первый в истории человечества аппарат, совершивший посадку на комету. Однако при посадке возникли сложности с гарпунами, которые должны были зафиксировать аппарат на комете. Он сместился от предполагаемой точки посадки и попал в тень утеса. "Филы" проработал на поверхности кометы чуть больше двух дней, после чего его батареи полностью разрядились и он прекратил свою работу.

За это время робот передал на Землю фотографии и собрал пробы грунта путем бурения. В частности, один из сенсоров "Филы" обнаружил молекулы после анализа атмосферы кометы. Некоторые из них содержат атомы углерода, без которого невозможна жизнь.

"Розетта" стала первым космическим аппаратом, который смог выйти на орбиту кометы. В ближайшие годы ученым предстоит изучить весь массив информации, полученный от аппарата. Общая стоимость проекта составила 1,3 млрд евро.

"Прощай, Розетта! Ты хорошо поработала. Это наука о космосе во всей красе", - заявил Мартин Патрик, руководитель миссии "Розетта".

Комета Чурюмова-Герасименко была обнаружена в 1969 году двумя советскими астрономами. Ее индекс 67P означает, что она - 67-я по счету открытая комета, вращающаяся вокруг Солнца с периодом обращения менее 200 лет.

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.

February 6th, 2014

В 2014 году в Солнечной системе произойдут два захватывающих события, которые стоят ожидания. По иронии судьбы, они оба связаны с кометами.

Этим летом и осенью в космосе состоится кульминация одной из самых интересных исследовательских операций, сравнимых по значимости с посадкой марсохода Curiosity - реализация многолетней программы Rosetta. Этот космический аппарат стартовал в 2004 году и долгие десять лет летал во внутренней Солнечной системе, совершая корректировки и гравитационные маневры, только для того, чтобы выйти на орбиту кометы (67P) Чурюмова-Герасименко.

Rosetta должна настигнуть комету, как следует изучить с расстояния, и высадить спускаемый аппарат Philae. Тот проведет свою часть исследований и совместно они расскажут нам о кометах так много, как это только возможно в роботизированной миссии.

Большое фото

Комета Чурюмова-Герасименко не является каким-то уникальным космическим телом, требующим обязательного изучения. Наоборот, это обыкновенная короткопериодическая комета, возвращающаяся к Солнцу, каждые 6,6 года. Она не улетает дальше орбиты Юпитера, зато ее траектория предсказуема, и удачно подвернулась к стартовому окну космического аппарата. Ранее Rosetta планировалась для другой кометы, но неполадки с ракетой-носителем вынудили отложить запуск, поэтому цель изменилась.

Любопытный вопрос - почему к комете пришлось лететь целых десять лет, если она прилетает чаще? Причина этого - научная программа Rosetta. Все предыдущие миссии, начиная с американо-европейского ICE и советской “Веги” в 80-е, и заканчивая Stardust в 2011 году, проходили на встречных или пролетных курсах. За тридцать лет ученые смогли сфотографировать вблизи кометное ядро; смогли скинуть на комету металлическую болванку, а через несколько лет взглянуть на результат падения; смогли даже привезти на Землю немного кометной пыли из хвоста. Но чтобы провести рядом с ядром кометы достаточно длительное время, и чтобы сесть на нее, простой встречи мало. Скорость комет может достигать десятков и даже сотен километров в секунду, к этому прибавляется вторая космическая самого аппарата, поэтому “в лоб” комету можно только бомбить или высаживать Брюса Уиллиса.
Долгий путь позволил Rosetta подобраться к комете сзади и пристроиться рядом, следуя теми же скоростью и курсом, что и (67P) Чурюмова-Герасименко.

Попутно были сняты прекрасные виды Земли:

Большое фото .

На борту трехтонного космического аппарата размещено 12 научных приборов, которые позволят изучить температуру, состав, интенсивность испарения кометного хвоста, поверхность ядра. Радарный эксперимент позволит сделать радарное “УЗИ” кометному ядру, чтобы определить ее внутреннюю структуру. Но наиболее интересные, с точки зрения эффектности “картинки”, ожидаются результаты от оптической камеры OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System). Это сдвоенное фотоустройство, оборудованное двумя камерами с объективами 700 мм и 140 мм и CCD-матрицами 2048х2048 пикселей.

За то время, что Rosetta провела в пути, она не бездельничала, а реализовала исследовательскую программу достойную нескольких самостоятельных миссий. Вообще она демонстрирует пример того как полезно иметь космический аппарат с дальнобойным фотоаппаратом, мечущийся туда-сюда по Солнечной системе.

Через полтора года после старта она издалека посмотрела на реализацию миссии NASA Deep Impact. Удар импактора по комете Tempel 1 вызвал вспышку, которую сложно разглядеть глазами:

зато она была зарегистрирована более чуткими датчиками:

Через два года Rosetta пролетела на близком расстоянии от Марса и сделала просто шикарные снимки планеты в разных спектральных диапазонах. В оптическом Марс выглядит так:

А ультрафиолетовый канал позволил выделить подробности в марсианской атмосфере:

Отдельное фото удалось сделать бортовой камерой спускаемого аппарата Philae:

Любопытно, что в зависимости от камеры цвет наблюдаемой поверхности может существенно меняться. Подобный бледно-бежевый цвет Марса давала камера спутника Mars Global Surveyor.

После Марса Rosetta “уснула” чтобы проснуться через полтора года в 2008-м, для съемки пролетающего на расстоянии 800 км шестикилометрового астероида Steins. Правда системный сбой помешал провести съемку астероида дальнобойной камерой, но широкоугольная позволила сделать снимки детализацией до 80 метров на пиксель, и получить ценные данные об объекте.

Еще с Земли было определено, что астероид относится к классу-Е. Осмотр с близкого расстояния это подтвердил. Оказалось Steins состоит из силикатов, бедных на железо, но богатых магнием, при этом, некоторые минералы перенесли нагрев более 1000 градусов Цельсия. Наблюдения поверхности и особенностей вращения астероида смогли подтвердить на практике YORP-эффект. Этот эффект возникает (точнее проявляется заметнее) у небольших астероидов неправильной формы. Неравномерный нагрев поверхности приводит к тому, что инфракрасное излучение нагретой части создает реактивную тягу, которая повышает скорость вращения астероида.

Любопытно, что исходя из теории YORP-эффекта, Steins должен был иметь форму двойного конуса, но большой ударный кратер на южном полюсе “сплюснул” астероид и придал ему форму “бриллианта”. Этот же удар, похоже, расколол пополам космическое тело, но оно продолжает держаться за счет сил гравитации, хотя ученые рассмотрели признаки гигантской трещины, рассекающей Steins.

Весной 2010 года Rosetta позволила лучше идентифицировать кометоподобное тело P/2010 A2 обнаруженное в поясе астероидов. Эта “комета” наделала шуму в стане астрономов в 2010 году, когда стала вести себя совершенно не по-кометному.

Снимок телескопа Hubble.
Несмотря на то, что камеру Rosetta не сравнить с Hubble, наблюдения, проведенные под другим углом позволили определить, что перед нами не комета, а результат космического ДТП, когда в 150 метровый астероид врезался маленький обломок размером около метра.

Но астероидной «звездой» 2010 года стала (21) Lutetia. Это стокилометровый астероид, который осмотрела Rosetta, с расстояния 3170 км. На этот раз 700 мм камера сработала отлично, поэтому даже с такого расстояния получилось снять детали поверхности до 60 м на пиксель.

Lutetia - это весьма интересный и загадочный объект, исследование которого вызвало много вопросов. Ранее астрономы с Земли определили его спектральный класс как М - астероиды с большим количеством металлов, тогда как спектральные исследования Rosetta указывали скорее на класс С - углеродистых хондритов. Снимки поверхности позволили сделать вывод, что Lutetia на 3 км покрыта толстым ковром раздробленного реголита, скрывающем коренные породы. Анализ массы позволил определить ее плотность: выше чем у каменных, но ниже чем у металлических астероидов, что тоже вводило в недоумение. В результате ученые решили, что перед нами одна из немногих оставшихся с момента зарождения Солнечной системы планетезималей - “зародышей планет”.

Большое фото .

Когда-то Lutetia начала процесс дифференциации вещества, переместив тяжелые металлические породы в центр и выведя легкие каменные - к поверхности. Однако, она оказалась слишком далеко от орбит формирования каменных планет Солнечной системы и слишком близко к Юпитеру, чьи гравитационные возмущения не позволили набрать нужную массу. Более того, считается, что раньше форма Lutetia приближалась к сфере, но многократные столкновения в поясе астероидов за 3,5 млрд. лет обезобразили ее облик.

После осмотра Lutetia Rosetta снова уснула, чтобы проснуться только 20 января 2014 года. Сейчас идет проверка оборудования и никаких неполадок не выявлено, что кажется фантастическим результатом, для космического аппарата проведшего десять лет в открытом космосе и дважды пролетавшего через пояс астероидов.
Что ждет впереди? Сделайте пометки в календаре.

Май 2014: еще один важный момент для миссии - последние коррекции траектории для сближения с кометой. В конце мая расстояние между “охотником и жертвой” составит около 100 тыс. км. Думаю к тому времени начнут поступать первые снимки кометы и ее ядра. До Земли от них будет еще 450 млн. километров, поэтому наблюдать самостоятельно комету получится только в мощные телескопы.

Август 2014: Rosetta входит в комету. Разумеется пока в кому. Считается, что частички пыли и льда комы способны повредить космический аппарат, но это в случае встречных траекторий. Для Rosetta скорость кометы будет равняться практически нулю, поэтому серьезные повреждения не ожидаются. Зато в эти дни ожидаются самые эффектные снимки приближающегося и вращающегося кометного ядра. Если камеры будут нормально работать, мы сможем увидеть не только поверхность ядра, но и процессы, которые проходят на нем, по мере приближения к Солнцу. Газопылевые джеты, бьющие из глубин, должны смотреться просто шикарно.

Ноябрь 2014: самые напряженные дни, часы, минуты. Наступает тесное сближение с кометой до 3 км и происходит сброс спускаемого аппарата Philae. Он должен сесть на ядро, пробурить его, сфотографировать, просветить радаром, взять пробы грунта… Короче, если миссия пройдет успешно, то это будет настоящим триумфом межпланетной науки.

2015: Rosetta продолжит следовать с кометой так долго как только сможет. Долговечность Philae под вопросом, многое зависит от места посадки, режима вращения ядра, и условий на поверхности. Во время сближения с Солнцем ему должно хватать энергии для работы, а вот, по мере удаления, эффективность батарей будет падать. Если сможет сесть и протянуть хотя бы месяц - это уже будет подарком для создателей и для десятков ученых Европы и США.

К сожалению с Земли комету практически невозможно будет наблюдать без серьезной техники. Поэтому нам остается только ждать, следить за новостями, и желать удачи Европейскому космическому агентству. Fly, Rosetta! Fly!

Вот что я вам еще интересного могу рассказать про космос: или вот . А вот еще недавно поднимался такой вопрос, как Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия -

По всем признакам мы вступили в эпоху новых открытий. Многие в прошлом году с замиранием сердца следили за миссией «Розетта». Посадка на комету, первая в истории, была сложнейшей операцией, как и вся программа в целом. Однако возникшие трудности не умаляют значение как самого события, так и тех данных, которые уже добыл и все еще поставляет космический зонд. Зачем же нужна была высадка на комету и какие результаты получили астрофизики? Об этом и пойдет речь ниже.

Главная тайна

Начнем издалека. Одна из основных задач, стоящих перед всем научным миром - понять, что способствовало Со времен Античности на эту тему высказывалась масса гипотез. Одна из современных версий гласит, что не последнюю роль тут сыграли кометы, во множестве падавшие на планету в период ее формирования. Считается, что они могли стать поставщиками воды и органических молекул.

Свидетельства начала

Подобная гипотеза сама по себе прекрасно обосновывает интерес ученых, от астрономов до биологов, к кометам. Однако есть и еще несколько любопытных моментов. Хвостатые несут сквозь пространство достаточно подробную информацию о том, что происходило на самых ранних этапах формирования Солнечной системы. Именно тогда и образовалось большинство комет. Таким образом, высадка на комету дает возможность буквально изучить материю, из которой формировался наш кусочек Вселенной больше четырех миллиардов лет назад (и никакой машины времени не надо).

Кроме того, изучение движения кометы, ее состава и поведения при сближении с Солнцем дает огромное о подобных космических объектах, позволяет проверить массу предположений и научных гипотез.

История вопроса

Естественно, хвостатые «путешественники» уже изучались при помощи космических аппаратов. Было совершено семь пролетов мимо комет, в процессе которых делались фотоснимки, собиралась определенная информация. Это были именно пролеты, поскольку длительное сопровождение кометы - дело сложное. В 80-е в роли добытчиков подобных данных выступали американо-европейский аппарат ICE и советская «Вега». Последняя из таких встреч произошла в 2011 году. Тогда данные о хвостатом космическом объекте собрал аппарат Stardust.

Предыдущие исследования дали ученым массу информации, однако для понимания специфики комет и ответа на многие из названных выше вопросов этого недостаточно. Постепенно ученые пришли к осознанию необходимости достаточно смелого шага - организации полета космического аппарата к комете с последующей высадкой зонда на ее поверхность.

Уникальность миссии

Для того чтобы прочувствовать, насколько высадка на комету непростая операция, нужно понять, что вообще представляет собой это Оно несется сквозь пространство на огромной скорости, достигающей иногда нескольких сотен километров в секунду. При этом хвост кометы, образующийся при приближении тела к Солнцу и столь красиво выглядящий с Земли, представляет собой смесь газа и пыли. Все это сильно осложняет не только посадку, но и движение параллельным курсом. Необходимо уравнять скорость аппарата со скоростью объекта и выбрать нужный момент для сближения: чем ближе комета к Солнцу, тем сильнее выбросы с ее поверхности. И лишь затем может быть осуществлена посадка на комету, которая будет еще осложняться и низкими показателями гравитации.

Выбор объекта

Все эти обстоятельства делали необходимым тщательный подход к выбору цели миссии. Посадка на комету Чурюмова-Герасименко - не первый вариант. Изначально предполагалось, что зонд «Розетта» будет отправлен к комете Виртанена. Однако в планы вмешался случай: незадолго до предполагаемой отправки отказал двигатель у ракеты-носителя «Ариан-5». Именно она должна была вывести «Розетту» в космос. В результате запуск отложили и возникла необходимость в выборе нового объекта. Им и стала комета Чурюмова-Герасименко или 67P.

Этот космический объект был обнаружен в 1969 году и назван в честь первооткрывателей. Он относится к числу короткопериодических комет и делает один оборот вокруг Солнца примерно за 6,6 лет. Ничем особо примечательным 67P не отличается, однако обладает хорошо изученной траекторией полета, не выходящей за орбиту Юпитера. Именно к ней и отправилась «Розетта» 2 марта 2004 года.

«Начинка» космического аппарата

Зонд «Розетта» унес с собой в космос большое количество оборудования, предназначенного для исследований и фиксации их результатов. Среди них и камеры, способные улавливать излучение в ультрафиолетовой части спектра, и аппараты, необходимые для изучения структуры кометы и анализа грунта, и приборы для исследования атмосферы. Всего в распоряжении «Розетты» оказалось 11 научных инструментов.

Отдельно нужно остановиться на спускаемом модуле «Филы» - именно ему предстояло осуществить приземление на комету. Часть высокотехнологичного оборудования размещалась прямо на нем, поскольку была необходима для изучения космического объекта непосредственно после высадки. Кроме того, «Филы» оснащался тремя гарпунами для надежной фиксации на поверхности после того, как его спустит «Розетта». Посадка на комету, как уже говорилось, сопряжена с определенными трудностями. Гравитация тут настолько мала, что при отсутствии дополнительных креплений модуль рискует затеряться в открытом космосе.

Долгий путь

Высадка на комету 2014 года предварялась десятилетним полетом зонда «Розетта». В течение этого времени он пять раз оказывался недалеко от Земли, пролетал рядом с Марсом, встретил два астероида. Великолепные снимки, сделанные зондом в этот период, в очередной раз напоминают о красоте природы и Вселенной в самых разных ее уголках.

Однако может возникнуть логичный вопрос: зачем «Розетта» так долго кружила по Солнечной системе? Понятно, что фотографии и другие данные, собранные в процессе полета, не были его целью, а, скорее, стали приятным и интересным бонусом для исследователей. Цель этого маневра - подойти к комете сзади и сравнять скорость. Результатом десятилетнего полета должно было стать фактическое превращение «Розетты» в спутник кометы Чурюмова-Герасименко.

Сближение

Сейчас, в апреле 2015 года, можно с уверенностью сказать, что высадка зонда на комету в целом прошла удачно. Однако в августе прошлого года, когда аппарат только вышел на орбиту космического тела, это было еще делом ближайшего будущего.

Зонд на комету высадился 12 ноября 2014 года. За посадкой следил практически весь мир. Отстыковка «Филы» прошла удачно. Проблемы начались в момент приземления: не сработали гарпуны и аппарат не смог закрепиться на поверхности. «Филы» дважды отскочил от кометы и только на третий раз смог опуститься, причем он отлетел от места предполагаемой посадки примерно на километр.

В результате модуль «Филы» оказался в зоне, куда почти не проникают необходимые для восполнения энергетического заряда батарей. На случай если посадка на комету произойдет не совсем удачно, аппарат был оснащен заряженным аккумулятором, рассчитанным на 64 часа. Он проработал чуть меньше, 57 часов, но и за это время «Филы» успел сделать практически все, для чего создавался.

Результаты

Посадка на комету Чурюмова-Герасименко позволила ученым получить обширные данные об этом космическом теле. Многие из них еще не обработаны или требуют анализа, однако первые результаты уже представлены широкой общественности.

Изучаемое космическое тело по форме схоже с (высадка на комету предполагалась в район «головы»): две сравнимые по размерам округлые части соединены узким перешейком. Одна из задач, стоявших перед астрофизиками, - понять причину такого необычного силуэта. Сегодня выдвигаются две основные гипотезы: либо это результат столкновения двух тел, либо к формированию перешейка привели процессы эрозии. На данный момент точный ответ не получен. Благодаря исследованиям «Филы» стало лишь известно, что уровень гравитации на комете неодинаков. Самый большой показатель наблюдается в верхней части ядра, а наименьшей - как раз в области «шеи».

Рельеф и внутренняя структура

Модуль «Филы» обнаружил на поверхности кометы различные образования, по виду напоминающие горы и дюны. По своему составу большинство из них представляют собой смесь льда и пыли. Холмы высотой до 3 метров, названные мурашками, на 67P встречаются довольно часто. Ученые предполагают, что они образовались на первых этапах формирования Солнечной системы и могут покрывать поверхности и других подобных небесных тел.

Поскольку зонд на комету опустился не самым удачным образом, ученые опасались начинать запланированное бурение поверхности. Однако его все-таки осуществили. Оказалось, что под верхним слоем располагается другой, более плотный. Вероятнее всего, он состоит изо льда. В пользу этого предположения говорит и анализ вибраций, зафиксированных аппаратом во время посадки. Вместе с тем снимки спектрографов показывают неодинаковое соотношение органических соединений и льда: первых явно больше. Это не сходится с предположениями ученых и ставит под сомнение версию происхождения кометы. Предполагалось, что она образовалась в области Солнечной системы, поблизости от Юпитера. Исследование снимков, однако, опровергает эту гипотезу: судя по всему, 67P сформировалась в поясе Койпера, расположенном за орбитой Нептуна.

Миссия продолжается

Космический аппарат «Розетта», внимательно следивший за деятельностью модуля «Филы» до момента его засыпания, не покинул комету Чурюмова-Герасименко до сих пор. Он продолжает наблюдать за объектом и присылать данные на Землю. Так, в число его обязанностей входит фиксация выбросов пыли и газа, которые увеличиваются по мере приближения кометы к Солнцу.

Ранее было установлено, что основным источником подобных выбросов является так называемая шея кометы. Причиной этого может быть низкая гравитация этой области и возникающий здесь эффект аккумуляции солнечной энергии, отраженной от соседних участков. В марте этого года «Розетта» также зафиксировала выброс пыли и газа, интересный тем, что произошел он на неосвещенной стороне (как правило, такие явления возникают в результате разогрева поверхности, то есть на солнечной части кометы). Все эти процессы и особенности 67P еще предстоит объяснить, пока же сбор данных продолжается.

Первая в истории человечества посадка на поверхность кометы стала результатом труда большого числа ученых, техников, инженеров и проектировщиков на протяжении почти сорока лет. Сегодня миссия «Розетта» признается одним из самых грандиозных событий космической эры. Естественно, что астрофизики не намерены на этом ставить точку. В число амбициозных планов на будущее входит создание спускаемого модуля, который будет в состоянии передвигаться по поверхности кометы, и космического аппарата, способного сблизится с объектом, собрать образцы грунта и вернуться с ними на Землю. В целом удачный проект «Розетта» вдохновляет ученых на все более смелые программы по освоению тайн Вселенной.

И Лютеция

Космический аппарат запущен 2 марта 2004 года к комете 67P/Чурюмова - Герасименко . Выбор кометы был сделан из соображений удобства траектории полёта (см. ). «Розетта» - первый космический аппарат, который вышел на орбиту кометы . В рамках программы 12 ноября 2014 года произошла первая в мире мягкая посадка спускаемого аппарата на поверхность кометы. Основной зонд «Розетта» завершил свой полёт 30 сентября 2016 года, совершив жёсткую посадку на комету 67P/Чурюмова - Герасименко .

Происхождение названий

Название зонда происходит от знаменитого Розеттского камня - каменной плиты с выбитыми на ней тремя идентичными по смыслу текстами, два из которых написаны на древнеегипетском языке (один - иероглифами , другой - демотическим письмом), а третий написан на древнегреческом языке . Сравнивая тексты Розеттского камня, Жан-Франсуа Шампольон смог расшифровать древнеегипетские иероглифы; с помощью космического аппарата «Розетта» ученые надеются узнать, как выглядела Солнечная система до того, как сформировались планеты.

Название спускаемого аппарата также связано с расшифровкой древнеегипетских надписей. На острове Филы на реке Нил был найден обелиск с иероглифической надписью , упоминающей царя Птолемея VIII и цариц Клеопатру II и Клеопатру III . Надпись, в которой ученые распознали имена «Птолемей» и «Клеопатра», помогла расшифровать древнеегипетские иероглифы.

Предпосылки создания аппарата

В 1986 году в истории исследования космического пространства произошло знаменательное событие: на минимальное расстояние к Земле подошла комета Галлея . Её исследовали космические аппараты разных стран: это и советские «Вега-1» и «Вега-2» , и японские «Суйсэй » и «Сакигакэ », и европейский зонд «Джотто ». Учёные получили ценнейшую информацию о составе и происхождении комет .

Однако осталось нераскрытым множество вопросов, поэтому НАСА и ЕКА начали совместную работу над новыми космическими исследованиями. НАСА сосредотачивало усилия над программой пролёта астероида и встречи с кометой (англ. Comet Rendezvous Asteroid Flyby , сокращённо CRAF ). ЕКА разрабатывало программу возвращения образца ядра кометы (англ. Comet Nucleus Sample Return - CNSR ), которая должна была осуществляться после программы CRAF . Новые космические аппараты планировалось сделать на стандартной платформе Mariner Mark II , что сильно сокращало расходы. В 1992 году, однако, НАСА прекратило разработку CRAF из-за бюджетных ограничений. ЕКА продолжило разработку КА самостоятельно. К 1993 году стало ясно, что с существующим бюджетом ЕКА полёт к комете с последующим возвращением образцов грунта невозможен, поэтому программу аппарата подвергли большим изменениям. Окончательно она выглядела так: сближение аппарата сначала с астероидами, а потом с кометой, а затем - исследования кометы, в том числе мягкая посадка спускаемого аппарата «Филы». Завершить миссию планировалось контролируемым столкновением зонда «Розетта» с кометой.

Цель и программа полёта

Изначально запуск «Розетты» был запланирован на 12 января 2003 года. Целью исследований была выбрана комета 46P/Виртанена .

Однако в декабре 2002 года произошёл отказ двигателя Вулкан-2 при запуске ракеты-носителя «Ариан-5 » . В связи с необходимостью усовершенствования двигателя запуск космического аппарата «Розетта» был отложен , после чего для него была разработана новая программа полёта.

Новый план предусматривал полёт к комете 67P/Чурюмова - Герасименко , со стартом 26 февраля 2004 года и встречей с кометой в 2014 году . Отсрочка запуска вызвала дополнительные затраты около 70 миллионов евро на хранение космического аппарата и другие нужды. «Розетта» была запущена 2 марта 2004 года в 7:17 UTC с космодрома Куру во Французской Гвиане . В качестве почётных гостей на запуске присутствовали первооткрыватели кометы профессор Киевского университета Клим Чурюмов и научный сотрудник Института астрофизики Академии наук Таджикистана Светлана Герасименко . Кроме изменения времени и цели, программа полёта практически не изменилась. Как и прежде, «Розетта» должна была приблизиться к комете и запустить к ней спускаемый аппарат «Филы».

«Филы» должен был подойти к комете с относительной скоростью около 1 м/с и при контакте с поверхностью выпустить два гарпуна, так как слабая гравитация кометы не способна удержать аппарат, и он может просто отскочить. После посадки модуля «Филы» было запланировано начало выполнения научной программы:

• определение параметров ядра кометы;
• исследование химического состава;
• изучение изменения активности кометы со временем.

Траектория

В соответствии с целью полёта, аппарату нужно было не только встретиться с кометой 67P, но и оставаться при ней все то время, пока комета будет приближаться к Солнцу, непрерывно проводя наблюдения; требовалось также сбросить Philae на поверхность ядра кометы. Для этого аппарат должен был быть практически неподвижен по отношению к нему. С учётом того, что комета при этом будет находится в 300 млн км от Земли и двигаться со скоростью 55 тыс. км /час. Поэтому аппарат необходимо было вывести в точности на ту орбиту, по которой следовала комета, и при этом разогнать до точно такой же скорости. Из этих соображений выбиралась как траектория полёта аппарата, так и сама комета, к которой следовало лететь .

Трактория полёта «Розетты» была основана на принципе «гравитационного маневра » (На илл ). Вначале аппарат двинулся к Солнцу и, обогнув его, вновь вернулся к Земле, откуда двинулся навстречу Марсу. Обогнув Марс, аппарат вновь сблизился с Землёй и затем снова вышел за орбиту Марса. К этому моменту комета находилась за Солнцем и ближе к нему, чем Rosetta. Новое сближение с Землёй направило аппарат в направлении кометы, которая в этот момент направлялась от Солнца вовне Солнечной системы. В конце концов Rosetta сблизилась с кометой с требуемой скоростью. Столь сложная траектория позволила снизить расход топлива за счёт использования гравитационных полей Солнца, Земли и Марса .

Главная двигательная установка состоит из 24 двухкомпонентных двигателей с тягой в 10 . Аппарат имел на старте 1670 кг двухкомпонентного топлива, состоящего из монометилгидразина (горючего) и тетраоксида азота (окислителя).

Корпус из ячеистого алюминия и разводку электрического питания по борту изготовила финская компания Patria . (англ.) русск. изготовил приборы зонда и спускаемого аппарата: COSIMA, MIP (Mutual Impedance Probe), LAP (Langmuir Probe), ICA (Ion Composition Analyzer), прибор поиска воды (Permittivity Probe) и модули памяти (CDMS/MEM) .

Научное оборудование спускаемого аппарата

Общая масса спускаемого аппарата - состоит из десяти научных приборов. Спускаемый аппарат спроектирован для в общей сложности 10 экспериментов по изучению структурных, морфологических, микробиологических и других свойств ядра кометы . Основу аналитической лаборатории спускаемого аппарата составляют пиролизёры , газовый хроматограф и масс-спектрометр .

Пиролизёры

Для исследования химического и изотопного состава ядра кометы «Филы» оборудован двумя платиновыми пиролизёрами . Первый может разогревать образцы до температуры 180 °C, а второй - до 800 °C. Образцы могут разогреваться с контролируемой скоростью. На каждом шаге при повышении температуры анализируется суммарный объём выделившихся газов .

Газовый хроматограф

Основным инструментом разделения продуктов пиролиза является газовый хроматограф . В качестве газа-носителя используется гелий . В аппарате используется несколько различных хроматографических колонок, способных анализировать различные смеси органических и неорганических веществ .

Масс-спектрометр

Для анализа и идентификации газообразных продуктов пиролиза используется масс-спектрометр с время-пролётным (англ. time of flying - TOF ) детектором .

Список исследовательских приборов по цели назначения

Ядро

• ALICE (An Ultraviolet Imaging Spectrometer).
• OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System).
• VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer).
• MIRO (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter).

Газ и пыль

• ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis).
• MIDAS (Micro-Imaging Dust Analysis System).
• COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyser).

Влияние Солнца

• GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator).
• RPC (Rosetta Plasma Consortium).

23 января 2015 журнал «Science» опубликовал специальный выпуск научных исследований, связанных с кометой . Исследователи обнаружили, что основной объём выделяемых кометой газов приходится на «шею» - область соединения двух частей кометы: здесь камеры OSIRIS постоянно фиксировали поток газа и обломков. Члены научной команды системы получения изображений OSIRIS установили, что область Хапи, расположенная в перемычке между двумя крупными долями кометы и демонстрирующая высокую активность как источник газопылевых струй, отражает красный свет менее эффективно, чем другие области, что может указывать на присутствие замороженной воды на поверхности кометы или неглубоко под её поверхностью.

См. также

• «Дип Импакт» - космический аппарат NASA , исследовавший комету 9P/Темпеля ; первая посадка космического аппарата на комету (жёсткая посадка - намеренное столкновение тяжёлого ударного устройства с кометой).
• «Стардаст» - космический аппарат NASA, исследовавший комету 81P/Вильда и доставивший образцы её вещества на Землю.
• «Хаябуса» - космический аппарат Японского аэрокосмического агентства , исследовавший астероид Итокава и доставивший образцы его грунта на Землю.

Примечания

1. ESA Science & Technology: Rosetta (англ.) . - Розетта на сайте ЕКА. Архивировано 23 августа 2011 года.
2. «Розетта» отправилась на комету Чурюмова - Герасименко (неопр.) (недоступная ссылка) . Грани.ру (2 марта 2004). Архивировано 23 августа 2011 года.
3. Аппарат Rosetta завершил свою 12-летнюю миссию (неопр.) . ТАСС (30 сентября 2016).
4. Николай Никитин Ждём посадки на комету // Наука и жизнь . - 2014. - № 8. - URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/24739/
5. Татьяна Зимина Поцелуй двух комету // Наука и жизнь . - 2015. - № 12. - URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/27537/
6. Ракета Ariane-5 с двумя спутниками упала в океан сразу после запуска (неопр.) (недоступная ссылка) . Грани.ру . Архивировано 23 августа 2011 года.
7. Полёт Rosetta к комете Виртанена сорван (неопр.) (недоступная ссылка) . Грани.ру . Архивировано 23 августа 2011 года.
8. Новой целью для «Розетты» станет комета, открытая советскими астрономами (неопр.) (недоступная ссылка) . Грани.ру (12 марта 2003). Архивировано 23 августа 2011 года.
9. Бурба{{nbsp&124;1}}Г. Как сесть на хвост кометы? // Вокруг света, 2005, № 12 (научно-популярная статья).
10. , с. 245.
11. Космический аппарат «Розетта» попрощался с Землёй (неопр.) (недоступная ссылка - история ) . Компьюлента (13 ноября 2009).
12. No bugs please, this is a clean planet! (неопр.) (недоступная ссылка - история ) . European Space Agency (30 июля 2002). Дата обращения 7 марта 2007.
13. The Rosetta orbiter (неопр.) . European Space Agency (16 января 2014). Дата обращения 13 августа 2014.
14. Stage, Mie. «Terma-elektronik vækker rumsonde fra årelang dvale » Ingeniøren , 19 January 2014.