Первая в истории посадка на поверхность кометы
Обновлено: 04.07.2024
Более 10 лет назад – 2 марта 2004 года – состоялся запуск космического аппарата Rosetta. Но лишь в этом году зонд приступил к своей основной миссии изучении кометы Чурюмова-Герасименко (67P/Churyumov-Gerasimenko). А на сегодня запланирована первая в истории человечества посадка космического спускаемого аппарата на поверхность кометы.
Столь длительный промежуток времени между запуском зонда Rosetta и его выходом к цели объясняется иным подходом к изучению кометы. Ранее при запуске исследовательских зондов к кометам применялись встречные или пролетные траектории. При этом относительные скорости движения объектов достигали десятков километров в секунду. Но аппарат Rosetta был запущен на солнечную орбиту, аналогичную орбите кометы Чурюмова-Герасименко. При этом относительная скорость объектов на конечном этапе сближения оказалась невысокой – всего 1 метр в секунду. Чтобы вывести зонд на нужную орбиту и придать ему нужную скорость, потребовалось выполнить четыре гравитационных маневра: три вокруг Земли и один возле Марса. Именно эти маневры и потребовали достаточно много времени.
Тем не менее, все маневры были выполнены успешно, и 6 августа 2014 года космический аппарат Rosetta приблизился к комете Чурюмова-Герасименко на 100 км и приступил к ее изучению, продолжая маневры по сближению до 10 км.
Программа изучения кометы предусматривает посадку на ее поверхность спускаемого аппарата Philae, которая запланирована на 12 ноября. Для посадки выбрана относительно плоская площадка в передней части кометы, получившая название Agilkia. Между отделением спускаемого аппарата от Rosetta и до его посадки на комету пройдет около 7 часов, а сама посадка должна состояться 8:02 по тихоокеанскому времени (18:02 по киевскому времени).
После посадки на три опоры Philae выпустит гарпун, чтобы зафиксировать свое положение на поверхности кометы и избежать случайного перемещения. Затем начнется процесс изучения кометы. Спускаемый аппарат оснащен 10 инструментами, в том числе камерами и дрелью. С их помощью можно изучать поверхность кометы, анализировать ее химический состав. Начальный исследовательский этап продлится 65 часов. Но исследователи надеются, что смогут использовать Philae до марта следующего года. К тому времени комета Чурюмова-Герасименко приблизится к Солнцу настолько близко, что повышение температуры приведет к повреждению электронных модулей спускаемого аппарата. Также сократить время полезного использования аппарата может пыль, которая покроет солнечные панели.
Как ожидается, аппарат Rosetta сможет работать дольше. Его миссия может продлиться более 17 месяцев. После этого комета удалится от Солнца на большое расстояние, и солнечные панели зонда не смогут генерировать достаточное количество энергии.
How to orbit a comet
Обновлено: Спускаемый аппарат Philae совершил успешную посадку на поверхности кометы Чурюмова-Герасименко. Это можно назвать очередным крупным шагом человечества на пути освоении космоса.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Тачдаун! Зонд Philae только что совершил историческую посадку на поверхность кометы Чурюмова-Герасименко. За прогрессом операции можно следить почти в прямом эфире на канале NASA TV.
Никогда в истории человечества нам не удавалось провернуть такую операцию.
Важность изучения комет сложно переоценить. Это часть облака Оорта, которая способна переносить биологический материал. Возможно, когда-то жизнь попала на Землю именно с одного из метеоритов, отклонившегося с хвоста кометы. Кроме того, кометы всегда играли важную роль в религиозной жизни: древние люди обычно воспринимали их как предвестники бедствий. Только современная наука смогла доказать, что это не наказание за наши проступки, а обычное природное явление.
Высадка зонда Philae на поверхность кометы Чурюмова-Герасименко стала результатом десятилетней операции, которая началась в 2004 году с запуском аппарата Rosetta. Он прошёл 6,4 млрд км, прежде чем встретился с кометой Чурюмова-Герасименко, ядро которой составляет 4 км. Ледяная глыба только вблизи Солнца начала выбрасывать хвост, видимый с земных телескопов.
6 августа космический аппарат приблизился на расстояние 100 км, потом начал фотографировать поверхность кометы и искать наилучшее место для прикомечивания.
Контакт 100-килограммового зонда Philae с ядром кометы состоялся в 7:35 AM PST. Через 28 минуты сигнал достиг Земли, поскольку комета находится от нас сейчас на расстоянии 450 млн км.
В ближайшее время все системы зонда "Розетта" будут отключены, а сам зонд сегодня, 30 сентября, в 13:40 по московскому времени будет похоронен на комете 67Р / Чурюмова — Герасименко. Лайф вспоминает основные вехи этого грандиозного космического эксперимента длиною в двенадцать лет.
Мечта о комете
Фото: © NASA
Русский след
В 1969 году на фотографиях кометы 32P /Комас Сола , снятых советским астрономом Светланой Герасименко в обсерватории Алма-Аты, другим советским астрономом Климом Чурюмовым на самом краю снимка была найдена неизвестная науке комета. После её открытия она была внесена в реестр под названием 67Р / Чурюмова — Герасименко.
67Р обозначает, что это шестьдесят седьмая по счёту короткопериодическая комета, открытая астрономами. В отличие от долгопериодических кометы с коротким периодом обращения делают оборот вокруг Солнца менее чем за двести лет. 67Р и вообще вращается совсем близко к светилу, совершая виток за шесть лет и семь месяцев. Эта её особенность и сделала комету Чурюмова — Герасименко основной целью для первой посадки космического аппарата.
Не съесть, так понадкусывать
Изначально Европейское космическое агентство планировало миссию CNSR (Comet Nucleus Sample Return) по забору и возвращению на землю образцов ядра кометы вместе с NASA. Но у NASA бюджет не выдержал, а оставшись одни, европейцы посчитали, что возврат образцов им не потянуть. Было решено запустить зонд, посадить на комету спускаемый модуль и получить максимум информации на месте без возвращения.
С этой целью был создан зонд "Розетта" и спускаемый модуль "Филы". Изначально их целью была совсем другая комета — 46P/Виртанена (у неё ещё меньше период обращения: всего пять с половиной лет). Но, увы, после отказа двигателей ракеты-носителя в 2003 году время было упущено, комета ушла с траектории, и, чтобы её не ждать, европейцы переключились на 67Р / Чурюмова — Герасименко. 2 марта 2004 года состоялся исторический запуск, на котором присутствовали Клим Чурюмов и Светлана Герасименко. "Розетта" начала своё путешествие.
Фото: © ESA
Космическая розочка
Зонд "Розетта" получил своё название в честь знаменитого Розеттского камня, который помог учёным понять значение древнеегипетских иероглифов. Его собрали в чистой комнате (специальном помещении, где поддерживается минимум возможных частиц пыли и микроорганизмов), так как существовала возможность найти на комете молекулы — предшественники жизни. Было бы очень обидно вместо этого обнаружить зондом земные микроорганизмы.
Вес зонда составил 3000 килограммов, а площадь солнечных батарей "Розетты" — 64 квадратных метра. 24 двигателя должны были в нужный момент скорректировать курс аппарата, а 1670 килограммов топлива (чистейший монометилгидразин) — обеспечить манёвры. Среди полезной нагрузки научные приборы, блок для связи с Землёй и спускаемым модулем, сам спускаемый модуль "Филы" (Philae) весом в 100 килограммов. Основную работу по созданию научных инструментов и сборке провела финская компания Patria.
Дорогой непростой
Схема полёта "Розетты" больше похожа на задание в детской книжке: "помоги космическому аппарату найти свою комету", — где приходится долго водить пальцем по запутанной траектории. "Розетта" совершила четыре оборота вокруг Солнца, используя для разгона притяжение Земли и Марса, чтобы развить достаточную скорость и долететь до кометы.
Зонду необходимо было выйти на орбиту, схожую с траекторией движения 67Р / Чурюмова — Герасименко и "догнать" небесное тело. Только в таком случае "Розетта" была бы захвачена гравитационным полем кометы и стала бы её искусственным спутником. В процессе полёта зонд совершил четыре гравитационных манёвра, ошибка в любом из которых поставила бы крест на всей миссии.
"Филами" по воде
В создании спускаемого аппарата "Филы" (Philae) приняли участие учёные из десяти стран, включая Россию. Название досталось модулю в результате конкурса. Пятнадцатилетняя итальянка предложила продолжить тему археологических загадок древнеегипетским островом Филы, где тоже был найден требовавший расшифровки обелиск.
Несмотря на свой небольшой вес, спускаемый на комету малыш нёс почти 27 килограммов полезной нагрузки: десяток приборов для изучения кометы. В их числе газовый хроматограф, масс-спектрометр, радар, шесть микрокамер для съёмки поверхности, датчики измерения плотности, магнитометр и бур.
Фото: © ESA
"Филы" больше похож на швейцарский перочинный нож на лапках. Кроме того, в него были встроены два гарпуна для фиксации на поверхности кометы и три бурава на посадочных опорах. Дополнительно толчок о поверхность должны были погасить амортизаторы, а ракетный двигатель — на несколько секунд прижать модуль к комете. Однако всё пошло не так.
Маленький шаг для спускаемого аппарата
6 августа 2014 года "Розетта" догнала комету и приблизилась к ней на расстояние ста километров. Комета Чурюмова — Герасименко имеет сложную форму, похожую на плохо сделанную гантель. Её большая часть имеет размеры четыре на три километра, а меньшая — два на два километра. "Филы" должен был приземлиться на большей части кометы, на участке А, где не было больших валунов.
12 ноября, находясь на расстоянии 22 километра от кометы, "Розетта" отправила "Филы" на посадку. Зонд подлетел к поверхности на скорости в один метр в секунду, попытался закрепиться буравами, но почему-то не сработал двигатель и не активировались гарпуны. Зонд оторвало от поверхности, и, совершив три касания, он сел совсем не там, где было запланировано. Основная проблема посадки в том, что "Филы" оказался в затенённой части кометы, где не было освещения для подзарядки.
Фото: © ESA
Вообще, посадка на комету — это сложнейшее техническое мероприятие, и даже такой результат показывает высочайшее мастерство проводивших её специалистов. Информация доходит до Земли с опозданием на полчаса, поэтому все возможные команды даются заранее или доходят с огромным лагом.
Представьте, что вам нужно с самолёта, летящего в 22 километрах от поверхности земли (ну, просто вообразите такой), выбросить груз, который должен точно попасть в небольшой участок. Более того, ваш груз — это резиновый мяч, который при малейшей ошибке так и норовит отпрыгнуть от поверхности, а самолёт реагирует на команды спустя час.
Фото: © ESA
Дело было не в комете
Однако на Земле первая в истории человечества посадка на комету вызвала гораздо меньше эмоций, чем рубашка британского учёного Мэтта Тейлора (Matt Taylor), руководившего посадкой. Гавайская рубашка с полуобнажёнными красотками заставила говорить о неуважении к женщинам, объективации, сексизме, антифеминизме и прочих "измах". Дошло даже до того, что Мэтт Тейлор был вынужден со слезами на глазах извиняться перед теми, кто был фраппирован его выбором одежды. На одно из величайших космических достижений при этом почти не обратили внимания.
60 часов
Так как "Филы" сел в затенённый участок, возможности зарядить батареи у него не было. В результате на научные работы осталось менее трёх суток работы на внутренних аккумуляторах. За это время учёным удалось получить немало данных. На 67Р были найдены органические соединения, четыре из которых (метилизоцианат, ацетон, пропионовый альдегид и ацетамид) никогда ранее не обнаруживались на поверхности комет.
Были забраны образцы газа, в которых было обнаружено содержание паров воды, углекислого газа, окиси углерода и несколько других органических компонентов, среди которых имеется формальдегид. Это очень важная находка, так как обнаруженные материалы могут служить строительным материалом для создания жизни.
Спустя 60 часов экспериментов спускаемый аппарат отключился и перешёл в режим сохранения энергии. Комета направлялась ближе к Солнцу, и у учёных оставалась надежда на то, что спустя какое то время энергии хватит для его повторного запуска.
Вместо эпилога
В июне 2015 года спустя семь месяцев после последнего сеанса связи "Филы" сообщил, что готов к работе. За месяц состоялось два коротких сеанса связи, за время которых удалось передать только телеметрию. 9 июля 2015 года связь со спускаемым аппаратом была потеряна навсегда. Учёные не оставляли попыток достучаться до модуля в течение всего года, но, увы, безрезультатно. 27 июля 2016 года учёные отключили на "Розетте" блок связи, признав безнадёжность попыток. "Филы" остался на комете.
67Р / Чурюмова — Герасименко начала удаляться от солнца, и "Розетте", находящейся на её орбите, тоже уже не хватает энергии. Все научные эксперименты она выполнила, и сегодня, отключив все датчики, учёные посадят зонд на вечную стоянку на поверхности кометы памятником человеческой мысли и амбициям.
Так закончится космическое путешествие длиной в двенадцать лет, один из самых смелых и удачных экспериментов человечества.
Изначально специалисты оценивали шансы на успешную посадку в 75 процентов, но поломка двигателя их значительно снизила. Тем не менее, отказываться от высадки ученые не стали.
Главная ставка была сделана на специальные выстреливающие гарпуны — ещё один вариант фиксации модуля на поверхности ядра.
Большие надежды
Пока в активе учёных уже есть уникальные снимки ядра кометы, сделанные аппаратом.
Комета Чурюмова-Герасименко, относящаяся к так называемым короткопериодическим кометам (период обращения 6,6 лет), была открыта в 1969 году советскими астрономами Климом Чурюмовым и Светланой Герасименко.
Как часто бывает в науке, открытие кометы произошло по воле случая.
24-летняя аспирантка кафедры астрономии Киевского университета Светлана Герасименко вместе со своим научным руководителем Климом Чурюмовым отправилась в Алма-Ату для проведения наблюдений за кометами.
Астроном расстроилась, но вспомнила слова своего университетского преподавателя о том, что подобные пластинки следует не выбрасывать, а делать выводы о том, почему произошёл брак. Изучая ту часть пластинки, которая проявилась, Герасименко увидела комету, которую посчитала кометой Комас-Сола.
Когда Чурюмов и Герасименко вернулись из экспедиции в Киев и стали изучать полученные материалы, под более тщательное изучение попал и полубракованный снимок. И здесь выяснилось, что объект на пластинке по своим параметрам никак не может быть кометой Комас-Сола. Изучив материалы подробнее, астрономы пришли к выводу, что столкнулись с чем-то новым. Свои результаты они направили Брайну Марсдену — директору Центра по изучению малых планет при Гарвардско-Смитсоновской астрофизической обсерватории в Кембридже, который после анализа информации поздравил советских коллег с открытием новой кометы.
Как и принято в астрономии, комета была названа в честь её первооткрывателей.
Читайте также: