Верхом на комете: трогательная история зонда «розетта» и модуля «филы»

Характеристики

Комета постоянно испытывает на себе влияние самой большой планеты солнечной системы – Юпитера. Ученые установили, что до 1959 года период обращения кометы вокруг Солнца составлял 9,3 года, однако в 1959 году гравитация Юпитера сократила его до 6,5 лет. Астрономы наблюдали комету с момента ее открытия шесть раз. Она имеет небольшой размер и довольно тусклая, поэтому не очень подходит для любительских наблюдений.

Форма кометы напоминает игрушечного утенка и состоит из двух соединенных частей – малой и большой. Комета вращается вокруг собственной оси с периодом чуть больше 12 часов. Общая масса составляет примерно 10 млрд. тонн. Состоит она в основном из пыли, камней и замерших газов. Возраст кометы аналогичен возрасту нашей Солнечной системы. Это одна из причин, по которым ученые так интересуются кометами: изучая их, они рассчитывают больше узнать о том, как появилась наша система и какой она была в юности.

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.

История открытия

Кометное тело является короткопериодическим, а его открытие совершили учёные из СССР. Клим Чурюмов занимался изучением снимков другой кометы под наименованием 32/C. Её зафиксировала на аппарат Светлана Герасименко, работая на территории обсерватории в Алма-Ате. Чтобы обнаружить ещё один заслуживающий внимания элемент, учёному нужно было всмотреться в край снимка. Сначала он решил, что найденное тело было частью 32/C. Но после детального изучения нескольких других фото он осознал, что траектория движения другого объекта отличается, и что он является самостоятельным.

Характеристики

Анимация, состоящая из 86 изображений, полученных с помощью «Розетты» в августе 2014.

Комета имеет пористую структуру и 75-85% её объёма составляет пустота. Температура на освещённой стороне колеблется между −183 и −143 °C. Постоянное магнитное поле на комете отсутствует.

Данные о характеристиках ядра кометы в настоящее время уточняются по результатам экспедиции космического аппарата «Розетта». Ядро имеет неправильную форму, и в первом приближении может быть описано как состоящее из двух скреплённых между собою частей. Размеры этих фрагментов оцениваются как 4,1×3,2×1,3 км (бо́льшая часть) и 2,5×2,5×2,0 км (меньшая часть), объём — в 25 км³. Такая форма связана с происхождением кометы в результате слияния двух других небесных тел. Части кометы образовались по отдельности, после чего столкнулись между собой. По мнению учёных, столкновение произошло при небольшой относительной скорости двух тел — около 1,5 м/с.

В публикациях ЕКА форма ядра кометы сравнивалась с игрушечной резиновой уточкой. Согласно последним оценкам, масса кометы составляет 1013 кг (10 миллиардов тонн) с погрешностью 10 %, период вращения — 12 часов 24 минуты.

Южный полюс, который на протяжении большей части орбиты кометы (5,5 лет) находится в состоянии полярной ночи, богат водой и углекислым газом.

В 2014 году с помощью «Розетты» специалисты обнаружили на комете молекулы 16 органических соединений, в том числе угарный и углекислый газы в коме, четыре из которых — метилизоцианат, ацетон, пропаналь и ацетамид — ранее на кометах не встречались. Также «Розетта» показала наличие полимерных молекул на поверхности кометы, образовавшихся под действием радиации, и отсутствие ароматических соединений. На комете более сотни образований изо льда, который превращается в пар с частицами пыли при приближении кометы к Солнцу. В 2016 было объявлено, что на комете найден иней. Также учёные, проанализировав свыше 3 тысяч образцов, захваченных в окрестностях кометы, пришли к выводу, что в коме кометы содержится молекулярный кислород.

В мае 2015 года учёные обнаружили на комете так называемые балансирующие скалы.

Поверхность кометы разделена на 19 регионов, названных в честь древнеегипетских богов и богинь.

«Поющая» комета Герасименко-Чурюмова: миссия Розетта

Миллионы взоров со всех уголков мира обращены сейчас к маленькой комете Герасименко-Чурюмова размером всего 4.1х4.3 км, ставшей свидетельницей первого приземления научного зонда в рамках миссии Розетта на поверхность подобного небесного тела. Научные догадки и предположения относительно природы комет остались в прошлом – у человечества есть реальный шанс получить достоверные данные о «космическом транспорте», несущем на своем борту тот первичный материал, из которого была некогда сформирована Солнечная система. Первые фото кометы Чурюмова, сделанные космическим аппаратом Розетта и посадочным модулем Филы, характеризуют ее, как скалистый мир с устрашающими пропастями и провалами, из которых вырываются струи пыли и газа. Что находится в толще этой «временной капсулы» нашей галактики — дадут ответ научные исследования на основании информации, собранной миссией.

Нажмите кнопку воспроизведения для прослушивания звукового ряда кометы.

Примечания

1. ↑
2. С. К. Всехсвятский. Физические характеристики комет 1965—1970 гг., с. 66—68
3.  (англ.). . Lunar and Planetary Institute. Дата обращения 11 декабря 2013.
4. . ТАСС. Дата обращения 14 ноября 2015.
5. . ТАСС. Дата обращения 24 октября 2015.
6. . N+1. Дата обращения 24 октября 2015.
7. . N+1. Дата обращения 13 октября 2015.
8. . N+1. Дата обращения 13 октября 2015.
9.  (недоступная ссылка). ТАСС. Дата обращения 24 октября 2015.
10.  (недоступная ссылка). ТАСС. Дата обращения 24 октября 2015.
11. . N+1. Дата обращения 16 января 2016.
12. . N+1. Дата обращения 14 ноября 2015.
13. . N+1. Дата обращения 24 октября 2015.
14.  (англ.). The Planetary Society. Дата обращения 14 ноября 2015.

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.

Свежие новости из центра управления миссией

Комната управления полетом Розетты

1. Зонд Rosetta работает нормально; сетевые системы и наземный сегмент управления миссии в порядке.
2. Вчера вечером, Rosetta потеряла контакт с Philae, как ожидалось, когда он опустился ниже горизонта сразу после 22:00 по Москве.
3. Связь была восстановлена ​​сегодня утром в 9:01, но радиоканал между Philae и Rosetta был нестабилен.
4. После того, как Rosetta поднялась выше места посадки Philae, связь вновь стабилизировалась, и спускаемый аппарат смог передать телеметрию и научные данные с поверхности.
5. Сегодня утром связь снова была потеряна из-за орбиты Розетты, примерно в 12:58. Из-за траектории Розетты у Philae будет всего два окна связи в день.
6. Следующее окно откроется в 22:27 и продлится до 02:47 по Москве.

Розетта сейчас находится на орбите, которая оптимизирована для поддержания связи с посадочным модулем и инженеры сегодня планируют совершить маневры, которые помогут «удержать» орбиту Розетты.

Розетта, в настоящее время, посылает сигнал на наземные станции со скорость около 28 Kbps. Для телеметрии с Philae использует около 1-2 Kbps, оставшийся канал используется для загрузки научных данных от Розетты и научных данных с посадочного модуля.

При приземлении Philae подскочил на высоту до километра, пробыв над кометой еще два часа, после чего опустился и еще раз отскочив прекратил свое движение. Хотя модуль сейчас на поверхности кометы, гарпуны не сработали и не закрепили его как надо.

Вероятно, он может быть наклонен, это уменьшит количество света попадающего на его солнечные панели. Из-за этого ESA сегодня отказались от сверления, которое может усложнить ситуацию.

«Аппарат может быть наклонен. Может лежать на земле» — говорит Марк МакКохрин. «Со временем мы выясним, что там происходит». (вольный перевод)

UPD: информация с медиа-брифинга

Первая панорама сделанная из 7-ми снимков Philae полученных камерами CIVA. В центре сам зонд для масштаба.

Место посадки — ромб справа, изначальное место посадки — квадрат слева

Посадочный модуль Philae на фоне кометы

Philae, снимки камеры OSIRIS

Посадочный модуль Philae

11 ноября 2014 года, посадочный модуль отделится от космического корабля Розетта и направится к комете. Дата может слегка варьировать, в связи с поиском подходящего места посадки.

Сразу же после приземления, из зонда выстрелит гарпун в поверхность для надежного закрепления на поверхности кометы. Поверхностная гравитация чрезвычайно слаба и посадочный модуль может легко улететь в космос. Зонд Фила, как ожидается, проработает в течение семи дней, возможно и дольше. Модуль передаст панорамы поверхности, произведет отбор проб материала, пробуренных с поверхности и измерит состав газов. Также будет произведен замер количества тяжелой воды (вода у которой вместо обычного водорода его изотоп Дейтерий называется тяжелой) — по отношению к обычной воде.

Модуль Philae на поверхности

Одна из целей модуля Фила это подтверждение или опровержение гипотезы о том, что вся вода на Земле появилась в результате бомбардировки планеты кометами. Соотношение обычной воды и тяжелой могут дать ответ на этот вопрос. Еще одним приоритетом исследования является проверки наличия органических соединений и есть ли на комете простейшие ингредиенты для жизни?

Короткопериодическая комета, открытая советскими исследователями

Эта мозаика составлена из четырех снимков, сделанных 30 ноября 2014 года с расстояния 30,2 км от центра кометы Чурюмова-Герасименко.

Советский ученый-астроном Клим Чурюмов как раз изучал снимки совершенного другого небесного тела – кометы 32/С Комас Сола, которую запечатлела Светлана Герасименко, находясь у себя в обсерватории в Алма-Ате. Вглядываясь в край фотографии и заметив еще одну комету, он предполагал, что просто увидел составляющую часть объекта 32/С. Однако, рассмотрев несколько других снимков данного светила, ученый понял, что та вторая комета имеет совсем иную траекторию движения, а, значит, является совершенно самостоятельным «хвостатым» телом.

Знаменитое селфи с кометой

Таким образом, благодаря бдительности Чурюмова и фотографиям Герасименко, 23 октября на небе появился новый объект – комета с индексом 67/Р. Обозначение 67 в названии кометы означает, что она относится к семейству короткопериодических комет, и, следовательно, имеет период вращения вокруг Солнца менее двухсот лет. В данном конкретном случае – этот период составляет всего лишь шесть с половиной лет (79 месяцев).

UPD: 15 ноября

Из-за низкой зарядки батареи, зонд вошел в режим гибернации на неопределенное время. При этом ученые успели принять все данные, которые собрал Philae. Что будет с посадочным модулем – неизвестно. Никто не берется утверждать, состоится ли следующее пробуждение.

Филька отдыхает

Хотя ожидается, что аппарату нужно несколько дней, чтобы набрать заряд и выйти на связь. Даже при наихудшем развитии событий, Philae успел выполнить 80% первостепенных замеров.

Траектория Розетты после 12 ноября

Визуализация орбиты зонда Розетта

Между тем, орбитальный аппарат Розетта вернулся на прежнюю орбиту в 30 км от кометы. Розетта вернется на 20 км орбиту 6 декабря и продолжит свою миссию по изучению кометы в мельчайших подробностях.

UPD: 14 ноября

График разрядки батарей посадочного модуля

Чтобы извлечь хоть какую-то пользу от оставшихся часов до отключения Philae, инженеры ESA включили все имеющиеся на борту 10 исследовательских инструментов. Зонду с помощью инструмента MUPUS удалось пробурить поверхность кометы забив в нее пенетратор. Образцы кометы исследовали на органику и замерили изотопный состав газов. При этом радар, находящийся на бору Philae, сумел провести “радиопросвечивание” кометы. Подробнее про инструменты Philae можно прочитать тут.

Место приземления Philae в первый раз. Видно облако пыли которое он поднял при ударе о поверхность.

Также в ночь с 14 на 15 ноября инженерам удалось развернуть корпус зонда на 35 градусов и поднять его примерно на 4 см, благодаря этому стала освещена сторона с большей площадью солнечных панелей.

Миссия Розетта

Возможно, название «Розетта» покажется знакомым читателю, хоть он и не сразу вспомнит, где его слышал.

Звучит весьма романтично, но в данном случае это не женское имя и даже не название цветка.

Розеттой назывался небольшой городок в Египте, где французские археологи, участники африканского похода генерала Бонапарта, обнаружили каменную стелу с одинаковой надписью на древнеегипетском и древнегреческом языках.

Так называемый Розетский камень явился ключом к расшифровке древнеегипетской письменности и открыл историкам невиданные доселе горизонты.

Создатели космической миссии «Розетта» надеются, что собранные близ кометного ядра данные станут ключом к пониманию процессов возникновения и развития Солнечной системы, откроют невиданные доселе горизонты астрономам и астрофизикам.

Фото 1. Аппарат Розетта

Поэтому они и выбрали для своего детища такое имя.

Корпус аппарата изготовили из ячеистого алюминия, электрическую энергию он получает от двух солнечных батарей общей площадью 64 квадратных метров и мощностью 1 500 Вт (400 Вт в спящем режиме).

Общий вес составил 3 тонны, включая 100 кг веса спускаемого аппарата, получившего название «Филы», и 165 кг веса различного научно-исследовательского оборудования.

В программе стояло тщательное изучение морфологии кометного ядра, его картографирование, определение его минералогического состава, тщательная проверка химического состава на изотопы.

Особое внимание надлежало уделить взаимоотношениям легко испаряющихся и тугоплавких компонентов кометного ядра, определить динамику активности кометы, исследовать процессы на ее поверхности и в газовой оболочке. Таким образом, инициаторы миссии рассчитывали не просто составить подробное описание небесного тела, но получить достаточно материала для создания стройной теории происхождения комет, пролить свет на то, как соотносится кометное и межзвездное вещество, привлечь эти знания для совершенствования теории происхождения Солнечной системы

Таким образом, инициаторы миссии рассчитывали не просто составить подробное описание небесного тела, но получить достаточно материала для создания стройной теории происхождения комет, пролить свет на то, как соотносится кометное и межзвездное вещество, привлечь эти знания для совершенствования теории происхождения Солнечной системы.

Полет прошел по расписанию. В феврале 2007 года «Розетта» передала на Землю важные данные о магнитном поле Марса, в сентябре 2008 года приблизилась на расстояние 800 км к астероиду Штайнс, малому небесному телу диаметром 4,6 км в главном поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера.

В июле 2010 года орбита, по которой двигалась «Розетта», пересеклась с главным поясом астероидов во второй раз.

Теперь зонд прошел в 3 000 км от крупного астероида Лютеция, диаметр которого достигает 100 км.

В июне 2011 года космический аппарат «впал в спячку», перейдя на режим энергосбережения, из которого вышел спустя 952 дня в январе 2014 года, приближаясь к конечной цели своего долгого путешествия.

Итоги медиа-брифинга

1. аппарат приземлился в километре от места первоначального касания (см. фото выше)
2. аппарат стоит на двух ногах, третья свисает, положение зонда неустойчиво и он под наклоном
3. Philae окружен валунами, потому солнечные панели не освещаются как планировалось (вместо 6-7 часов на Солнце 1-2)
4. из-за незакрепленного положения и нерабочих анкеров бурение проводить рискованно все оборудование работает штатно, но его использование строго ограниченно по приоритетам для экономии энергии
5. моторы гарпунов не сработали, несмотря на сигнал от их датчиков. Можно дать сигнал на отстрел гарпунов с Земли, но для этого нужно поставить зонд в более удобное положение
6. на борту Philae есть маховик (reaction wheel) и есть вероятность с его помощью «переставить» зонд в более устойчивое положение, но это не целесообразно, т.к. можно сделать хуже
7. «пассивные» научные приборы (магнетометр, спектрометр и т.п.) продолжают работать и будут сниматься новые фотографии с другими параметрами выдержки, чтобы лучше понять, куда попал аппарат и что его окружает.