автор: Дмитрий Симонов

«Розетта»: последний полет

Одна из самых сложных космических миссий
за всю историю завершится 30 сентября

В последний день сентября космический аппарат «Розетта», по задумке его создателей, столкнется с поверхностью ядра кометы Чурюмова-Герасименко. Этот момент станет окончанием космической миссии, которая длилась на протяжении 12 с лишним лет и стала одной из самых сложных и самых важных за всю историю изучения космоса.

Один из открывателей кометы Клим Иванович Чурюмов выступил в Киевском Доме ученых с лекцией, в которой рассказал об истории открытия кометы и главных результатах миссии «Розетта».

КЛЮЧ К ИМЕНИ
«Розеттой» проект по изучению кометы Чурюмова-Герасименко назвали в честь знаменитого Розеттского камня. Он был найден в 1799 году в Египте неподалеку от Александрии. На нем один и тот же текст был высечен на древнеегипетском языке и на греческом. Благодаря этому Розеттский камень стал ключом к расшифровке египетских иероглифов. Французский исследователь Жан-Франсуа Шампольон сумел воспользоваться им, и сегодня для специалиста прочитать древнеегипетский текст не составляет особых сложностей. Таким образом, Розеттский камень сыграл огромную роль в изучении истории Древнего Египта.

Назвав свой проект Rosetta, его авторы хотели подчеркнуть, что изучение комет, которые мало изменились с того момента, как образовалась Солнечная система, – это ключ к пониманию ее истории. Их изучение также помогает лучше понять прошлое Земли и даже то, как на ней возникла жизнь.

Фото: ESA
Молодые Чурюмов и Герасименко
МАШИНЫ ВРЕМЕНИ
Никто не может точно сказать, сколько комет есть в нашей Солнечной системе. По некоторым оценкам, их может быть триллион (это тысяча миллиардов или единица с 12 нулями). Почти все они находятся на окраине Солнечной системы, с того самого момента, как она возникла, – приблизительно 4,6 млрд лет назад. Украинский астроном Игорь Лукьянчук в одном из интервью сравнил кометы с машиной времени, «которая дает нам возможность заглянуть в прошлое Солнечной системы».

Но вся эта масса комет находится так далеко от Земли, что при нашем уровне развития технологий подобраться к ним, чтобы изучить поближе – практически невозможно. К счастью для нас, некоторые кометы «срываются» со своих мест – меняют свою орбиту и подлетают относительно близко к Солнцу. Нагреваясь, кометное вещество испаряется и появляется «хвост», который можно видеть невооруженным глазом. Многие наверняка помнят, как хорошо было видно комету Хейла-Боппа в 1997 году. Но большинство комет можно увидеть только с помощью телескопа или бинокля.
ОТКРЫТИЕ
В 1969 году группа украинских астрономов отправилась в экспедицию в Казахстан для изучения комет. Участок звездного неба, где должна находиться комета, фотографировали на специальную стеклянную фотопластинку, потом уже дома ее проявляли и изучали орбиту небесного тела. На одной из пластинок должна была быть запечатлена комета Комас Сола, открытая еще в 1926 году. Но когда Клим Чурюмов и его коллега Светлана Герасименко рассчитали реальные координаты кометы, изображенной на пластинке, они поняли, что это не может быть комета Комаса Сола.

Они изучили другие пластинки и удостоверились, что это не дефект изображения, а неизвестная ранее науке комета. Скоро о новости узнали астрономы по всему миру и новую комету наблюдали в разных обсерваториях. В честь своих первооткрывателей ее назвали кометой Чурюмова-Герасименко.

Клим Чурюмов подчеркивает, что их вклад со Светланой в открытие равнозначный. Его фамилия идет первой только потому, что «C» (Churyumov) в латинском алфавите идет перед «G» (Gerasimenko).

Светлана Герасименко уехала жить и работать в Таджикистан. Клим Чурюмов в 1986 году открыл еще одну комету, которая получила название Чурюмова-Солодовникова. Он стал членом-корреспондентом НАН Украины, руководит Киевским Планетарием и по сегодняшний день занимается популяризацией науки.

Но его имя хорошо знают в Украине и далеко за ее пределами не поэтому.
«Голос» и «портреты» кометы Чурюмова-Герасименко
Фото:ESA
ЗАПАСНАЯ КОМЕТА
В 1993 году Европейское космическое агентство (ЕКА) утвердила миссию «Розетта», в рамках которой космический аппарат должен был приблизиться к комете, чтобы исследовать ее. Целью аппарата, который должен был стартовать в начале 2003 года, была комета Виртанена. Но из-за неполадки ракетоносителя старт пришлось отложить.

Если бы речь шла о поездке, скажем, из Одессы во Львов или полете из Парижа в Касабланку, то дата выезда или вылета не имеет особого значения – вы совершите свое путешествие, хоть сегодня, хоть через три месяца.

Но если ваша цель – летающий в космосе комок льда, то все не так просто. Вокруг Солнца вращается Земля, с которой вам стартовать, вокруг него вращается ваша комета и вокруг него вращаются другие планеты, которые своей гравитацией могут помочь космическому аппарату, а могут и помешать. Если вы пропустили момент запуска, то следующего удобного случая придется ждать еще долго.

Поэтому о комете Виртанена забыли, и «Розетту» отправили к «запасной» цели – комете Чурюмова-Герасименко. Старт состоялся 2 марта 2004 года с космодрома Куру во Французской Гвиане.
НЕБЕСНАЯ МЕХАНИКА
Аппарат «Розетта» по форме напоминает алюминиевый кубик, который может поместится в обычной кухне обычной квартиры, и под потолком еще останется немного места. По ее бокам расположены «крылья» – складные солнечные панели «размахом» 32 метра. Начинка кометы – 11 научных и приборов, способных производить самые различные измерения, а также – спускаемый аппарат Philae («Филы»), но о нем немного позже.

Ни одна существующая ракета не смогла бы доставить все это на огромное расстояние, отделявшее комету Чурюмова-Герасименко от Земли. Поэтому полет был запланирован таким образом, чтобы использовать гравитацию Земли и Марса, которые подобно праще будут бросать «Розетту» все ближе к ее цели. Всего за время своего 10-летнего путешествия, перед тем как встретиться с кометой Чурюмова-Герасименко, аппарат три раза пролетел возле Земли и один раз возле Марса.

«Такие расчеты можно считать триумфом небесной механики», — говорит Клим Чурюмов и добавляет, что это как из ружья за 100 километров попасть мухе в глаз.

За время своего полета «Розетта» повстречала на пути маленький астероид Штейнс и больший астероид Лютецию. Символично, что латвийский астроном Карл Штейнс, в честь которого был назван первый астероид, занимался именно изучением комет, и именно его на пути к своей комете повстречала «Розетта».
СЛОЖНАЯ ПОСАДКА
В августе 2014 года аппарат «Розетта» впервые в истории вышел на орбиту вокруг кометы. Для посадки «Филы» нужно было детально изучить рельеф космического объекта и найти подходящее место. Оказалось, что комета выглядит так, будто состоит из двух частей – большей и меньшей. Руководитель миссии Мэтт Тейлор в одном из интервью рассказал, что ученые между собой иногда называют комету «уткой»: «Таким образом, легко называть разные части кометы. Голова, спина, брюхо». Но Клим Чурюмов говорит, что ему комета по форме напоминает туфлю.

Посадка на поверхность ядра кометы – очень непростая задача. По космическим масштабам масса кометы очень небольшая, а это значит, что 100-килограммовый спускаемый аппарат на ней будет весить почти ничего. Коснувшись поверхности, он подпрыгнет как мяч и может улететь в космос навсегда. Чтобы этого не случилось, его снабдили специальными гарпунами, которые должны выстрелить в момент посадки и «заякорить» аппарат, а также двигателем, который должен «прижать» «Филы» к комете.
12 ноября 2014 года весь мир следил в прямом эфире за тем, что происходило в ЕКА. Все прошло не так гладко, как планировалось. Когда «Филы» коснулся поверхности ядра кометы, гарпуны и двигатель не сработали. За 10 лет путешествия в жестких условиях космоса они уже не могли функционировать, как следует. Спускаемый модуль подпрыгнул и несколько часов никто не знал, что с ним происходит – вернется ли он на комету или улетит навсегда. В итоге он все-таки сел на поверхность, но уже совершенно в другом месте. Там было темно, а значит, солнечные батареи не могли работать. Поэтому, через три дня, когда заряд аккумулятора закончился, «Филы» перешел в режим «спячки». Несмотря на проблемы с посадкой, «Филы» успел собрать информацию и через «Розетту» отправить ее на Землю.

До самого недавнего времени никто не знал, где именно находится «Филы». Но
2 сентября «Розетта» сделала снимок поверхности кометы, на котором видно спускаемый аппарат.
Фото:ESA

«Розетта»
Ответы и новые вопросы
За прошедшие два года «Розетта» сделал множество фотографий поверхности кометы и провела множество различных исследований. Оказалось, что средняя плотность вещества, из которого состоит ядро, – всего 0,6 г/см³, а его поверхность отражает всего 6% света – это значит, что она чернее сажи.
Но полученные результаты – это не только ответы, но и новые вопросы.
Вода
Оказалось, что вода на комете Чурюмова-Герасименко заметно отличается по изотопному составу от воды на Земле. Как принято считать, на молодой и горячей Земле «собственная» вода должна была быстро испариться. А современные океаны, по мнению ученых, были образованы водой, принесенной из космоса многочисленными кометами. Но данные, полученные в ходе исследования кометы Чурюмова-Герасименко, не подтверждают кометную природу воды.
Кислород
Также оказалось, что комета содержит большое количество молекулярного кислорода (того самого, которым мы дышим). Вообще-то, кислород – один из самых распространенных элементов в космосе. Но он редко встречается в «чистом» виде, поскольку легко вступает в реакцию с другими атомами. Поэтому обнаружение молекулярного кислорода в составе кометы стало неожиданностью для ученых. Объяснить этот факт с помощью существующих моделей возникновения Солнечной системы не так-то просто.
Органические вещества
«Розетта» обнаружила различные органические вещества на комете Чурюмова–Герасименко. Буквально на прошлой неделе в Nature вышла статья о том, что в пылевых частицах кометы были найдены органические молекулы. Их точную структуру определить нельзя, но известно, что это весьма сложные соединения. Раньше на комете нашли аминокислоту глицин. В земных условиях она входит в состав многих белков и выполняет другие важные биологические функции. Обнаруженный на комете фосфор также играет очень важную биологическую роль.

Органические молекулы находят в метеоритах и других кометах. Например, в прошлом году в хвосте кометы Лавджоя удалось обнаружить среди прочей органики этиловый спирт. Все это подтверждает предположение, что кометы могли сыграть важную роль в возникновении жизни на нашей планете.
ПОСЛЕДНЯЯ МИССИЯ «РОЗЕТТЫ»

Комета Чурюмова-Герасименко вращается вокруг Солнца по вытянутой орбите. В августе прошлого года она прошла перигелий – то есть, максимально приблизилась к Солнцу и максимально «проснулась». Теперь она удаляется от Солнца и «засыпает». Вместе с ней засыпает и «Розетта» – солнечного света не хватает для того, чтобы поддерживать работу приборов. Кроме того, в начале октября Солнце станет на пути радиосигнала между Землей и «Розеттой», поэтому на протяжении приблизительно месяца связываться с аппаратом будет сложно. К тому же, за 12 лет системы «Розетты» заметно износились.

Все вместе эти факторы привели ученых к решению прекратить миссию 30 сентября. Аппарат будет сближаться с ядром на скорости меньше одного метра в секунду, пока не столкнется с ним. Во время сближения он сделает снимки высокого разрешения и проведет измерения характеристик газа и пыли так близко от поверхности ядра, как никогда раньше.

«Розетта» упадет на «голову утки» в том месте, где она изобилует глубокими впадинами, на стенах которых ученые надеются разглядеть детали строения кометы.

После посадки «Розетты» комета унесет ее и «Филы» в их самое далекое путешествие. Но об этом они нам уже ничего не расскажут.
Читайте также на «Репортере»