Хвостатые небесные странницы издревле считались предвестницами несчастий. Со временем развитие научной мысли привело человечество к пониманию: в кометах нет ничего страшного, это всего лишь небольшие глыбы льда и камня, которые движутся вокруг Солнца по очень вытянутым орбитам. Состоят они из ядра (собственно этой глыбы), и появляющихся при приближении к Солнцу из-за нагревания комы, то есть окружающего ядро облака пыли и газа, и хвоста. Это результат сублимации, когда ледяное вещество испаряется без перехода через жидкую фазу. Усовершенствование технологий позволило в ХХ веке не только наблюдать кометы с Земли, но и подобраться к ним поближе.
Кометы — это небольшие глыбы льда и камня на вытянутых орбитах вокруг Солнца. В ХХ веке технологии позволили не только наблюдать их с Земли, но и подобраться поближе. От «Веги-1» и «Веги-2» и рекордных сближений «Джотто» до Stardust, впервые доставившего на Землю кометное вещество, и Deep Impact с ударным кратером — каждый шаг приносил новые данные. В 2014 году Rosetta доставила модуль Philae на комету Чурюмова-Герасименко, передав уникальные сведения и кадры.
Первой для детальных исследований при помощи межпланетного космического аппарата была выбрана, пожалуй, самая знаменитая из небесных «хвостатиков» – комета Галлея. Изучать ее отправились советские автоматические межпланетные станции (АМС) «Вега-1» и «Вега-2», запущенные 15 и 21 декабря 1984 года соответственно. Максимальное сближение кометы с Солнцем ожидалось лишь в 1986 году, так почему же старт состоялся так рано? Дело в том, что путь и так не близкий, однако были у этой программы и другие научные задачи: «Вега» в данном случае – сокращение от «Венера» и «Галлей», и вторая планета Солнечной системы была фокусом исследований программы в 1985 году. «Веги» были оснащены спускаемыми аппаратами, которые успешно совершили посадку на поверхность Венеры, и аэростатными зондами, исследовавшими атмосферу планеты, а основные части АМС отправились дальше, к конечной цели.
Посадка на ядро кометы не планировалась, но на тот момент даже пролет примерно в 9 тысячах километров от него был вершиной научно-технической мысли. 6 марта 1985 года произошло максимальное сближение «Веги-1» и кометы Галлея. Это событие получило широкую огласку и признание: в Институте космических исследований, где принимали сигнал телекамер космического аппарата, для его освещения собрались журналисты и ученые из разных стран. Прямую трансляцию событий вело телевидение. Вот как вспоминает об этом экскурсовод Центра «Космонавтика и авиация» Дмитрий Гулютин, который на тот момент был двадцатилетним студентом Московского авиационного технологического института им. К. Э. Циолковского:
«Этот день мы ждали с нетерпением, об этом говорили по радио и писали в газетах: приближается самая яркая часть программы «Вега». И вот наконец 6 марта 1986 года этот день настал. В Институте космических исследований собрались журналисты и ученые, которые с огромным интересом и нетерпением смотрели на экран, где один за другим появлялись первые снимки ядра кометы, еще не обработанные. Впервые космический аппарат заглянул за завесу комы, подойдя к ядру небесной странницы на рекордное на тот момент расстояние. Телевидение вело прямую трансляцию, и это было незабываемо, потому что прямо на глазах телезрителей приоткрывалась тайна. Переворачивалась еще одна страница в яркой истории исследования Вселенной. Да, на этих снимках еще, конечно, нельзя было увидеть само ядро. Настоящие обработанные снимки ядра мы увидели позже, но ощущение того момента, когда в прямом эфире происходит нечто удивительное, конечно, невозможно забыть. Позднее в киосках Союзпечати можно было купить значок с необработанным изображением ядра кометы Галлея, и мы с друзьями с удовольствием носили эти значки. Это было ощущение причастности к научному чуду, произошедшему на наших глазах. На протяжении веков эта комета наблюдалась с Земли, но впервые так близко и так подробно ее смогли изучить лишь космические аппараты в 1986 году».
6 марта 1986 года «Вега-1» подошла к ядру кометы Галлея на 8879 км, а тремя днями позже, 9 марта, ее «коллега» «Вега-2» сблизилась на рекордные 8045 км. Были подробно изучены размер, форма, отражающая способность ядра и особенности газопылевой оболочки. Однако «Веги» не только работали сами, но еще и помогали другим. 2 июля 1985 года Европейское космическое агентство (ЕКА) запустило свой зонд «Джотто» для исследований кометы Галлея. Данные, полученные «Вегами» в рамках международного проекта «Лоцман», передавались ЕКА для уточнения траектории собственного аппарата. В результате «Джотто» удалось подобраться к комете Галлея аж на 605 км! Правда, не получилось сделать снимки с этого расстояния: находясь примерно в 1200 км от ядра, космический аппарат столкнулся с осколком кометы, в результате чего вышла из строя камера. Тем не менее этот пролет стал рекордом и подарил ученым множество удивительных новых данных. После этого успеха «Джотто» на некоторое время «уснул», а в апреле 1990 года вернулся к работе. Теперь ему предстояло встретиться с кометой Григга-Скьеллерупа. Пролет состоялся 10 июля 1992 года, и космический аппарат подобрался к ядру еще ближе – «Джотто» прошел на расстоянии примерно 200 километров от него. Хотя телекамеры не работали, нельзя сказать, что он шел «вслепую», ведь прочее научное оборудование прекрасно функционировало.
В самом конце ХХ века появилась идея буквально поймать комету за хвост. 7 февраля 1999 года NASA запускает космический аппарат Stardust. Это поэтическое название можно перевести как «звездная пыль», и именно за пылью он и отправился – как межзвездной, так и кометной. Через несколько лет Stardust должен был подойти к комете Вильда II и собрать образцы пыли в специальную ловушку буквально на лету – посадка на ядро не предполагалась. Затем возвращаемый контейнер с образцами отправлялся на Землю.
Миссия прошла успешно. По пути Stardust исследовал астероид (5535) Аннафранк, 2 ноября 2002 года пролетев на расстоянии около 3 тысяч километров от него. Прошло больше года, прежде чем Stardust оказался внутри комы своей главной цели: туда он вошел 31 декабря 2003 года, а уже 2 января 2004 года аппарат подошел к ядру кометы на максимально близкое расстояние – 250 километров! Вещества, собранного в процессе, оказалось более чем достаточно для изучения специалистами на Земле.
Но сначала к родной планете нужно было вернуться. Путь домой занял у Stardust еще 2 года. 15 января 2006 года возвращаемый аппарат отделился при пролете Земли и успешно сел. Впервые в истории на Землю были доставлено кометное вещество – более 10 тысяч частиц диаметром больше микрона. Тем временем основной космический аппарат продолжил бороздить просторы Солнечной системы, и к нему мы еще вернемся.
Следующий логичный шаг в исследовании комет космическими аппаратами – посадка на ядро. Она может быть мягкой и жесткой. В первом случае космический аппарат подходит к небесному телу на скорости, близкой к нулевой, и в результате касания поверхности ничего не ломается и не разбивается. Во втором же сближение с целью происходит на высокой скорости, и сильное соударение приводит к повреждению или даже разрушению техники. Осуществить жесткую посадку проще. Чтобы космический аппарат мог покинуть околоземную орбиту и устремиться к другим телам Солнечной системы, ему требуется развить скорость 11,2 км/с, и тормозить практически до нуля будет нелегко, особенно с учетом движения самой кометы по ее орбите. Намного легче врезаться, с чего и решили начать в непростом деле посадок на кометное ядро.
12 января 2005 года был запущен космический аппарат NASA под названием Deep Impact. Его «мишенью» стала комета Темпеля 1. Всего лишь через полгода цель была достигнута: столкновение с ядром произошло 4 июля 2005 года. Deep Impact упал на комету не весь – аппарат был оснащен ударным зондом, который подошел к комете Темпеля 1 на скорости 37 тысяч километров в час (!). В результате столкновения образовался кратер диаметром около 150 метров. Часть Deep Impact, не совершившая соударения, сфотографировала место событий. Кадры получились весьма эффектными, хотя на них лучше видно клубы поднявшейся пыли, чем сам кратер.
Хотя основная миссия была позади, пролетная часть космического аппарата еще была более чем работоспособна. Ученые решили этим воспользоваться и направили Deep Impact к новой цели. Миссия теперь называлась EPOXI и должна была подойти к комете Боетина. Однако астрономы ее «потеряли». Такое случается, например, когда ядро кометы слишком сильно истощается выбросами вещества при приближении к Солнцу. В какой-то момент остаточное ядро может попросту развалиться на маленькие кусочки и перестает наблюдаться как комета. Скорее всего, именно это и произошло. Нужно было выбрать новую цель миссии, и ею стала комета Хартли 2. В 2010 году в рамках миссии были получены очень детальные снимки ее ядра, позволяющие разглядеть некоторые детали рельефа и испускаемые потоки газа и пыли. Космический аппарат мог бы поизучать и другие кометы, но в 2013 году связь с ним была окончательно потеряна.
И все же главный вклад Deep Impact в исследование комет и взаимодействие с ними – оставленный на ядре кометы Темпеля 1 ударный кратер. Его фотографировали и изучали многие космические аппараты, начиная с работающих на околоземной орбите телескопов (например, телескоп им. Хаббла) и заканчивая пролетными зондами, оказавшимися неподалеку от Темпеля 1. Одной из таких пролетных миссий стала NExT. Ее судьба похожа на историю Deep Impact: сначала аппарат изучал одну комету, потом его переименовали и направили к следующему объекту изучения. Под именем NExT скрывается уже знакомый нам Stardust – помните, мы говорили, что еще к нему вернемся? Название новой миссии «звездной пыли» означает New Exploration of Tempel – новые исследования Темпеля. Главной задачей стало именно фотографирование «рукотворного» кратера, созданного ударным зондом миссии Deep Impact. Пролет состоялся в 2011 году, так что клубы пыли от удара уже улеглись, и NExT смог снять то, что у самого Deep Impact сфотографировать не получилось.
На фоне успехов со сбором кометной пыли и соударения с ядром осталась нерешенная задача: осуществление мягкой посадки на кометное ядро. Такая миссия задумывалась даже чуть раньше, чем ударная Deep Impact. Но поскольку сесть на быстро летящую маленькую комету, как мы уже говорили, непросто, на полет потребовалось бы больше времени. 2 марта 2004 года был запущен космический аппарат Европейского космического агентства под названием Rosetta. Он нес с собой посадочный модуль Philae, целью которого было оказаться и закрепиться на поверхности ядра кометы Чурюмова-Герасименко. Изначально планировалась мягкая посадка на комету Виртанена, однако из-за технических проблем ракеты-носителя старт пришлось отложить, и догнать исходную цель уже не представлялось возможным. Пришлось снова производить все необходимые расчеты и искать комету, до которой получится добраться в разумные сроки. Ею и оказалась комета Чурюмова-Герасименко. Несмотря на то, что она была идеальным кандидатом, дорога все равно заняла целых 10 лет. Первая в истории мягкая посадка на кометное ядро состоялась 12 ноября 2014 года. Не обошлось без приключений. Philae должен был прижаться к поверхности ядра, имеющего ничтожно малую гравитацию, при помощи специального двигателя и «ухватиться» за поверхность гарпунами, но ни двигатель, ни оба гарпуна не сработали, и зонд пару раз отскакивал от ядра кометы. В итоге он замер на ядре, правда, не в том месте, на которое рассчитывали ученые. Philae оказался в тени каменистого выступа, поэтому солнечные батареи не могли в полной мере обеспечивать его энергией. Тем не менее зонд двое суток успешно работал на аккумуляторах, передавая на Землю уникальные новые сведения и кадры. Среди них, например, очень атмосферное видео «снегопада» из кометных частиц, окружающих ядро, и данные, говорящие о том, что в коме наблюдается нечто похожее на наши полярные сияния (хоть механизм появления этого свечения и отличается от земного).
В древности человечество боялось комет, в ХХ веке созданные людьми космические аппараты пролетели от них поблизости, в XXI веке нам удалось доставить на Землю кометную пыль и даже «оседлать» комету. Исследования этих небесных тел при помощи космических аппаратов помогли лучше разобраться в природе нашей Солнечной системы. Однако не зондами едиными! Гораздо больше о кометах можно узнать на тематической экскурсии «Тайны небесных светил» в Центре «Космонавтика и авиация» на ВДНХ. Приходите узнать, почему вышеупомянутые кометы так называются и как они связаны с «падающими звездами».