12 ноября 2014 года состоялась первая в истории освоения космоса мягкая посадка спускаемого аппарата на поверхность кометы. Тем самым увенчалась успехом первая часть проекта «Розетта», детища Европейского космического агентства. Расскажем о том, что предшествовало этому выдающемуся событию.
Всё началось в далёком 1969 году в Казахстане. Сотрудник Главной астрономической обсерватории Академии наук Украинской ССР Клим Чурюмов и аспирантка Киевского национального университета Светлана Герасименко в составе экспедиции КГУ приехали в обсерваторию на Каменском плато в Алма-Ате. Целью экспедиции было наблюдение периодических комет на 50-сантиметровом телескопе Максутова АСИ-2. В ночь с 11 на 12 сентября Герасимова сделала снимок кометы Комас Сола (32P), а в последующие дни — ещё несколько.
Месяц спустя, работая в Киеве с полученными материалами, Клим Чурюмов обнаружил на краю фотоснимка объект, который поначалу принял за фрагмент кометы Комас Сола. При сопоставлении снимков, выполненных в разное время, оказалось, что объект движется по иной траектории и является самостоятельной кометой. Датой открытия кометы Чурюмова—Герасименко (67P) считается 23 октября 1969 года. Латинская буква P означает, что комета является короткопериодической, то есть наблюдалась в течение более чем одного прохождения перигелия или имеет период обращения менее 200 лет. Период кометы Чурюмова—Герасименко равен 6,6 года, а её орбита по большей части проходит внутри орбиты Юпитера.
Важнейшей вехой в истории изучения комет стал 1986 год, когда комета Галлея (1P) сблизилась с Солнцем. Для её исследования были запущены пять космических аппаратов: советские «Вега-1» и «Вега-2», японские «Сакигакэ» и «Суйсэй», а также «Джотто» — проект Европейского космического агентства.
Информация, собранная аппаратами, дала много ответов и оставила не меньшее количество вопросов. Для ответа на них требовалось изучение вещества кометного ядра, и НАСА совместно с ЕКА занялись разработкой программы пролёта астероида и встречи с кометой (англ. Comet Rendezvous Asteroid Flyby, CRAF), которая подразумевала сбор образца ядра кометы и доставку его на Землю. Однако в начале 1990-х годов НАСА из-за сокращения финансирования прекратило работу над проектом, а ЕКА, в свою очередь, пришлось отказаться от возвращения аппарата. Таким образом сформировались контуры будущего проекта «Розетта».
Название проекту дал Розеттский камень — обломок стелы из гранодиорита, найденный в 1799 году близ египетского города Розетты в дельте Нила. Надписи на стеле, изготовленной в 196 г. до н. э., были выполнены на древнеегипетском — иероглифами и демотическим письмом — и на древнегреческом языках. Сопоставление текстов помогло сначала расшифровать демотический текст, а в 1822 году француз Жан-Франсуа Шампольон совершил прорыв в расшифровке древнеегипетских иероглифов.
Розеттский камень стал ключом к цивилизации Древнего Египта, а проект Европейского космического агентства должен открыть человечеству тайны комет — древнейших кирпичиков Солнечной системы. Поэтому для него было выбрано название «Розетта».
Символично, что вместе с космическим аппаратом в космос был отправлен современный аналог Розеттского камня — никелевый диск, содержащий надписи на сотнях языков народов Земли. Диск диаметром 5 см — результат работы фонда «Продлить мгновение» (Long Now Foundation), одной из целей которой является сохранение языкового богатства планеты для будущих поколений.
Название спускаемого аппарата, который совершил посадку на комету Чурюмова—Герасименко, «Филы», тоже связано с расшифровкой древнеегипетской письменности. На острове Филы (Philae, Φιλαί) посреди Нила был обнаружен обелиск с надписями на древнегреческом языке и древнеегипетскими иероглифами. Египтолог Уильям Джон Бэнкс вывез его в Великобританию и установил в своём поместье Кингстон-Лейси. Изучив надписи, Бэнкс смог распознать иероглифическую запись имён Птолемея и Клеопатры, что впоследствии помогло Шампольону в расшифровке египетских иероглифов.
Мы не вспоминали бы сейчас о Светлане Герасименко и Климе Чурюмове, если бы проект шёл по плану. Изначально целью «Розетты» была комета Виртанена, открытая американским астрономом Карлом Виртаненом в 1948 году. Ракета-носитель «Ариан-5» с «Розеттой» на борту должна была стартовать 12 января 2003 года, но за месяц до запуска, 11 декабря 2002 года, потерпел неудачу пуск «Ариана-5» новой модификации, вызванный отказом сопла на двигателе первой ступени. И хотя для «Розетты» предназначалась старая версия ракеты, наличие модифицированных отсека оборудования и электрической системы послужило причиной тщательной проверки, из-за которой старт пришлось отложить более чем на месяц.
Поскольку крайним сроком запуска космического аппарата к комете Виртанена было 31 января, пришлось пересмотреть программу полёта, и в качестве основной цели была выбрана комета Чурюмова—Герасименко. Из-за смены программы человечеству пришлось ждать посадки на комету на три года дольше: встреча «Розетты» с кометой Виртанена планировалась на ноябрь 2011 года.
Маршрут «Розетты» очень сложен и включает в себя четыре гравитационных манёвра: три у Земли и один у Марса. Кроме того, траектория полёта космического аппарата проходит рядом с астероидами Штейнс (2867) и Лютеция (21). Всего же «Розетта» в рамках своей программы сделает пять витков вокруг Солнца. На первые четыре, проходившие в относительной близости к Земле, ушло шесть лет. На пятом витке аппарат поднялся до орбиты кометы, догнал её и будет сопровождать до конца проекта, который завершится в августе 2015 года. Посмотреть взаимное расположение «Розетты», кометы 67P и планет можно на сайте ЕКА на странице «Где сейчас „Розетта“».
Установленное на «Розетте» научное оборудование можно разделить на три категории. Для дистанционного изучения ядра кометы и астероидов предназначены приборы ALICE, OSIRIS, VIRTIS и MIRO, которые исследуют объекты в ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном и микроволновом диапазонах электромагнитного излучения. Анализ газа и пыли выполняют ROSINA, MIDAS и COSIMA, а воздействие Солнца изучают GIADA и RPC.
«Филы» обладает собственными инструментами для анализа ядра кометы. Это пиролизеры, которые разогревают образцы вещества и фиксируют химический и изотопный состав, газовый хроматограф и масс-спектрометр с время-пролётным детектором.
Место старта «Розетты» — космодром Куру́ во Французской Гвиане. В 1964 году Франция выбрала Куру для постройки космодрома из 14 предварительных вариантов. Куру победил благодаря совокупности факторов, прежде всего, из-за удачного расположения. Чтобы можно было сбрасывать отработавшие ступени, желательно в направлении взлёта ракеты — а оно, как правило, совпадает с направлением вращения Земли с запада на восток, — нужно иметь полосу с малой плотностью населения и, по возможности, безлесистую во избежание пожаров. Это условие выполняется идеально — к востоку от Куру простирается Атлантический океан. Кроме того, местонахождение всего в 5° к северу от экватора позволяет максимально эффективно использовать скорость вращения Земли для запуска спутников. В 1965 году началось строительство, и уже в 1968 году на космодроме состоялся первый пуск.
Смена программы полёта дала возможность пригласить на запуск открывателей кометы 67P. Светлана Ивановна Герасименко, научный сотрудник Института астрофизики Академии наук Таджикистана, и Клим Иванович Чурюмов, профессор Киевского университета, стали почётными гостями Европейского космического агентства.
Пуск состоялся в 2 марта 2004 года в 7:17:32 по всемирному времени (UTC; по местному времени в 3:17).
В августе и сентябре 2008 года «Розетта» прошла рядом с астероидом Штейнс, приблизившись к нему на расстояние 800 км. Из-за проблем с узкоугольной камерой съёмка астероида осуществлялась широкоугольной камерой, из-за чего снимки астероида имеют невысокое разрешение.
Намного удачнее прошло сближение с Лютецией в июле 2010 года. «Розетта» сделала множество прекрасных снимков астероида.
С июля 2011 по январь 2014 года «Розетта» находилась в режиме сна. В августе 2014 года аппарат приблизился к комете Чурюмова—Герасименко и стал её спутником — подобное событие случилось впервые в истории освоения космоса.
14 октября было утверждено место посадки зонда. Оно получило название «Агилкия» (лат. Agilkia) — это ещё один остров на Ниле. Именно туда были перенесены древнеегипетские сооружения с острова Филы перед затоплением последнего в ходе строительства Асуанской плотины.
Зонд «Филы» отделился от «Розетты», когда та находилась на расстоянии 22,5 км от кометы. Этот путь «Филы» преодолел за 7 часов, двигаясь со скоростью 1 м/с и делая по пути снимки «Розетты» и поверхности кометы.
Посадка не прошла гладко. При достижении ядра кометы не сработали гарпуны, и из-за отказа маневрового двигателя вырос риск отскока от поверхности, что в итоге и произошло. Первое касание состоялось 12 ноября в 15:34 по всемирному времени (на Землю информация приходит с задержкой более 28 минут), второе — в 17:25, и, наконец, в 17:32 с третьей попытки «Филы» встал на поверхность небесного тела.
Успешное завершение первой части миссии — выход «Розетты» на орбиту кометы и посадка спускаемого аппарата на её ядро — стало огромным достижением космической программы человечества.
30 сентября 2016 года миссия «Розетта» закончилась. Космический аппарат столкнули с кометой 67P/Чурюмова — Герасименко, которую он изучал последние два года. После столкновения сигнал Розетты пропал — это зафиксировали в командном центре ЕКА в Дармштадте в 14:19 по московскому времени.
«Розетта» начала свой последний манёвр в 23:50 по Москве. Космический аппарат нацелили на область неподалёку от региона Маат, куда она опустилась с высоты в 19 километров. Столкновение не прошло даром: станция сделала несколько снимков высокого разрешения, успела изучить окружающие комету газ, пыль и плазму и отправить эти данные на Землю, прежде чем отключиться.
С момента запуска в 2004 году «Розетта» сделала шесть оборотов вокруг Солнца и пролетела почти восемь миллиардов километров. Она стала первой космической станцией, вышедшей на орбиту кометы. 12 ноября 2014 года «Розетта» доставила на поверхность кометы спускаемый аппарат «Филы» (Philae), он провёл исследования и передал результаты на Землю. В ходе миссии учёные составили карту кометы, обнаружили на её поверхности аминокислоты и установили, что местная вода отличается от земной.
«„Розетта“ снова вошла в историю, — сказал тогда генеральный директор ЕКА Иоганн-Дитрих Вёрнер (Johann-Dietrich Woerner). — Сегодня мы празднуем успех революционной миссии, которая превзошла все наши мечты и ожидания».
Решение об отключении космического аппарата было принято из-за того, что комета — а вместе с ней и верная «Розетта» — двигалась за пределы орбиты Юпитера, удаляясь от Солнца. В результате станция получала всё меньше энергии. Кроме того, в тот момент, когда светило оказалось бы между Землёй и «Розеттой», связь бы ухудшилась — и это должно было продлиться целый месяц. «Это горький конец, но, в конце концов, механика Солнечной системы работала против нас: судьба «Розетты» была решена много лет назад. Но её выдающиеся достижения сохранятся для потомков, ими будет пользоваться следующее поколение молодых учёных и инженеров по всему миру», — сказал директор проекта Патрик Мартин (Patrick Martin). Миссия «Розетты» закончилась, но собранные ею данные будут изучать ещё многие годы.
Фотографии предоставлены ESA — Европейским космическим агентством.
Авторы — Максим Рославлев, Юлия Коровски, для «XX2 века».
Источники: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta, http://blogs.esa.int/rosetta, http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/Mission_complete_Rosetta_s_journey_ends_in_daring_descent_to_comet.
Вам также может быть интересно: