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
Двенадцать с лишним лет назад, 2 марта 2004 года, с космодрома Куру во Французской Гвиане стартовала ракета-носитель "Ариан-5" с космическим зондом "Розетта" (Rosetta) на борту. Впереди зонд ждали десять лет пути по космосу и встреча с кометой. Это был первый космический аппарат, запущенный с Земли, который должен был достигнуть кометы, высадить на неё спускаемый аппарат и рассказать землянам чуть больше об этих небесных телах, прилетающих в Солнечную систему из глубокого космоса. Впрочем, история "Розетты" началась гораздо раньше.
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.
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.
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.
"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.
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.
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.
«Розетта» (Rosetta ) - космический аппарат, предназначенный для исследования кометы. Разработан и изготовлен Европейским космическим агентством. Состоит из двух частей: собственно зонда «Розетта» (Rosetta space probe ) и спускаемого аппарата «Филы» (Philae lander ) .
Космический аппарат запущен 2 марта 2004 года к комете 67P/Чурюмова - Герасименко. «Розетта» - первый космический аппарат, который вышел на орбиту кометы. Кроме того, в рамках программы года произошла первая в мире посадка спускаемого аппарата на поверхность кометы (12 ноября 2014).
История
В 1986 году в истории исследования космического пространства произошло знаменательное событие: на минимальное расстояние к Земле подошла комета Галлея. Её исследовали космические аппараты разных стран. Учёные получили ценнейшую информацию о составе и происхождении комет.
Однако осталось нераскрытым множество вопросов, поэтому НАСА и ЕКА начали совместную работу над новыми космическими исследованиями. НАСА сосредотачивало усилия над программой пролёта астероида и встречи с кометой. ЕКА разрабатывало программу возвращения образца ядра кометы. В 1992 году, однако, НАСА прекратило разработку из-за бюджетных ограничений. ЕКА начало самостоятельную разработку КА. К 1993 году стало ясно, что с существующим бюджетом ЕКА полёт к комете с последующим возвращением образцов грунта невозможен, поэтому программу аппарата подвергли большим изменениям. Окончательно она выглядела так: сближение аппарата сначала с астероидами, а потом с кометой, а затем - исследования кометы, в том числе мягкая посадка спускаемого аппарата.
Цель полёта
П предусматривал полёт к комете 67P/Чурюмова - Герасименко, со стартом 26 февраля 2004 года и встречей с кометой в 2014 году. «Розетта» была запущена 2 марта 2004 года в с космодрома Куру. «Розетта» должна была приблизиться к комете и запустить к ней спускаемый аппарат «Филы».
«Филы» должен был подойти к комете с относительной скоростью около 1 м/с и при контакте с поверхностью выпустить два гарпуна, так как слабая гравитация кометы не способна удержать аппарат, и он может просто отскочить. После посадки «Филы» было запланировано начало выполнения научной программы:
- определение параметров ядра кометы;
- исследование химического состава;
- изучение изменения активности кометы со временем.
Стоит заметить, что программа полёта «Розетты» весьма сложна. Она включала четыре гравитационных манёвра около Земли и Марса, причём даже небольшие отклонения могли повлиять на успех.
Конструкция и дизайн
«Розетта» была собрана в чистой комнате. Стерилизация была не так важна, так как кометы не рассматриваются в качестве объектов, где можно найти живые микроорганизмы, зато на них надеются найти молекулы-предшественники жизни. Главная двигательная установка состоит из 24 двухкомпонентных двигателей. Корпус из ячеистого алюминия и разводку электрического питания по борту изготовила финская компания Patria.
Научное оборудование спускаемого аппарата
Общая масса спускаемого аппарата - 100 кг. Полезная нагрузка массой 26,7 кг состоит из десяти научных приборов.
Работа аппарата близ кометы (2014)
Изображение, полученное с помощью камеры CIVA посадочного модуля «Филы» с расстояния в 16 км от кометы 67P/Чурюмова - Герасименко
- В июле «Розетта» получила первые данные о состоянии кометы Чурюмова - Герасименко. Аппарат определил, что ядро кометы, которое имеет «неправильную» форму, ежесекундно выпускает в окружающее пространство около 300 миллилитров воды.
- 7 августа «Розетта» приблизилась к ядру кометы на расстояние около 100 км.
- Принято решение осуществить посадку на поверхность ядра кометы 12 ноября.
- 12 ноября ЕКА сообщило об отстыковке аппарата «Филы» от зонда «Розетта», сигнал об этом поступил в 10:03 по местному времени в Европейский центр управления космическими полетами в Дармштадте. Спуск на поверхность ядра кометы занял у него около семи часов. На протяжении этого времени аппарат делал снимки как самой кометы, так и зонда «Розетта». Посадка модуля осложнялась отказом ракетного двигателя прижимающего аппарат к грунту, что повысило риск отскока от кометы. Кроме того, не сработали гарпуны, которые должны были закрепить «Филы» на поверхности кометы. В 16:03 UTC произошла посадка аппарата.
- на 14 ноября спускаемый аппарат «Филы» выполнил свои основные научные задачи и передал через «Розетту» на Землю все результаты от научных приборов ROLIS, COSAC, Ptolemy, SD2 и CONSERT. Кроме этого, аппарат был приподнят на 4 см и повёрнут на 35° в попытке увеличить освещённость солнечных батарей.
- 15 ноября «Филы» переключился в режим простоя (все научные приборы и большинство бортовых систем выключены) из-за исчерпания заряда батарей на борту (контакт потерян в 00:36 UTC). Освещённость солнечных батарей (и, соответственно, вырабатываемая ими мощность) слишком мала для зарядки аккумуляторов и продолжения работы. Поэтому сеансы связи с аппаратом в ближайшее время маловероятны. Возможно, по мере приближения кометы к Солнцу количество вырабатываемой энергии возрастёт до величин, достаточных для включения аппарата - такое развитие событий учтено при его проектировании.
Правообладатель иллюстрации EKA Image caption Снимок сделан за 10 секунд до столкновения с кометой
Космический зонд "Розетта" столкнулся с кометой Чурюмова-Герасименко, за которой он следовал в течение 12 лет.
В процессе сближения с поверхностью кометы - сферой диаметром 4 км, состоящей из льда и пыли - зонд все еще передавал на Землю фотоснимки.
Специалисты центра управления полетом Европейского космического агентства (ЕКА), который находится в немецком городе Дармштадт, отдали команду изменить курс во второй половине дня в четверг.
Окончательное подтверждение о том, что контролируемое столкновение наконец произошло, было получено из Дармштадта после того, как внезапно прервалась радиосвязь с зондом.
"Прощай, Розетта! Ты отработала свое. Вот она, космическая наука в своем лучшем проявлении", - заявил руководитель миссии Патрик Мартин.
Проект "Розетта" длился 30 лет. Некоторые ученые, следившие в Дармштадте за столкновением "Розетты" с кометой, посвятили миссии значительную часть своей карьеры.
Скорость сближения зонда с кометой была крайне низкой, всего 0,5 метра в секунду, дистанция - порядка 19 километров.
По словам представителей ЕКА, "Розетта" не была предназначена для посадки на поверхность и не могла после столкновения продолжать функционировать.
Вот почему зонд был заранее запрограммирован на полное автоматическое отключение при контакте с небесным телом.
Комета 6 7 Р (Чурюмова-Герасименко)
- Цикл вращения кометы: 12,4 часа.
- Масса: 10 млрд тонн.
- Плотность: 400 кг на кубический метр (примерно такая же, как у некоторых пород дерева).
- Объем: 25 куб. км.
- Цвет: Угольный - судя по ее альбедо (отражательной способности поверхности тела).
"Розетта" следовала за кометой на протяжении 6 млрд километров. На ее орбите зонд находился более двух лет.
Она стала первым космическим аппаратом, который смог выйти на орбиту кометы.
В течение 25 месяцев зонд послал на Землю свыше 100 тысяч снимков и показаний измерительных приборов.
Зонд собирал недоступные до этого данные о небесном теле, в частности, о его поведении, структуре и химическом составе.
В ноябре 2014 года "Розетта" спустила на поверхность кометы небольшой робот под названием "Фила" (Philae) для сбора проб почвы - это была первая в мире операция подобного рода.
Кометы, как предполагают ученые, сохранились со времен формирования Солнечной системы практически в первозданном виде, поэтому данные, переданные зондом на Землю, помогут лучше понять космические процессы, происходившие 4,5 млрд лет назад.
"Данные, переданные "Розеттой", будут использоваться в течение десятилетий", - отмечает руководитель полета Андреа Аккомаццо.
Последний бой
Зонд находился на расстоянии 573 млн км от Солнца и удалялся от него все дальше, приближаясь к границам Солнечной системы.
Космический аппарат работал на солнечных батареях, которые не могли больше эффективно подзаряжаться.
Кроме того, скорость передачи данных стала крайне низкой: всего 40 кб в секунду, что сопоставимо со скоростью доступа к интернету через телефонную линию.
В целом же "Розетта", запущенная в космос в 2004 году, в последнее время находилась не в самом лучшем техническом состоянии, так как в течение многих лет подвергалась воздействию радиации и экстремальных температур.
По словам координатора проекта Мэтта Тэйлора, команда обсуждала идею ввести зонд в режим ожидания и вновь активизировать его, когда комета Чурюмова-Герасименко в следующий раз войдет во внутреннюю Солнечную систему.
Однако у ученых не было никакой уверенности в том, что "Розетта" после этого заработает в прежнем режиме.
Поэтому исследователи решили дать "Розетте" шанс проявить себя в "последнем бою" и "уйти из жизни с блеском", как бы горько это ни звучало.
За последние десятилетия автономные космические аппараты совершили множество посадок на планеты Солнечной системы и некоторые их спутники. А вскоре нога… то есть посадочная опора сделанного человеком космического аппарата впервые оставит свой след на ледяной тропинке ядра кометы 67P/Чурюмова-Герасименко.
Rosetta, ESA, 2004: Rosetta – первая миссия, программа которой предусматривает не только дистанционное изучение, но и посадку в 2014 году на изучаемую комету Чурюмова–Герасименко.
Дмитрий Мамонтов
Не было ни знаменитого «Поехали!», ни «Один маленький шаг для человека…» — на экране цифры обратного отсчета просто прошли нулевое значение, и обратный отсчет сменил знак с минуса на плюс. Никаких других видимых эффектов, но инженеры в центре управления полетом Европейского космического агентства (ESA) заметно напряглись. В этот момент начался маневр торможения космического аппарата Rosetta, находящегося более чем в 400 млн километров от нас, но, чтобы радиосигнал об этом достиг Земли, потребовалось 22 минуты. А еще через семь минут Сильван Лодью, оператор космического аппарата, глядя на дисплей с данными телеметрии, встал и торжественно произнес: «Дамы и господа, могу официально подтвердить: мы прибыли к комете!»
International Cometary Explorer (ICE) NASA/ESA, 1978. Американско-европейский ICE в 1985 году пролетел сквозь хвост кометы Джакобини-Циннера, позднее, в 1986 году пролетел сквозь хвост кометы Галлея на расстоянии 28 млн км от ядра.
Вега-1, Вега-2 СССР, 1984. Советские аппараты после визита к Венере направились к комете Галлея, чтобы в марте 1986 года пролететь на расстоянии 9 тыс. км от ядра (Вега-1) и 8 тыс. км (Вега-2).
Sakigake, Suisei ISAS, 1985. Японские аппараты были направлены к комете Галлея. В 1986 году Suisei прошел в 150 тыс. км от ядра, изучая взаимодействие кометы с солнечным ветром, Sakigake пролетел на расстоянии 7 млн км от ядра.
Giotto ESA, 1985. Европейский аппарат в 1986 году с расстояния всего в 600 км сфотографировал ядро кометы Галлея, а позднее, в 1992 году прошел на расстоянии 200 км от кометы Григга-Скьеллерупа.
Deep Space 1 NASA, 1998. В 1999 году этот аппарат приблизился к астероиду 9969 Брайль на расстояние 26 км. В сентябре 2001 года пролетел на расстоянии 2200 км от кометы Боррелли.
Stardust NASA, 1999. Первая миссия, целью которой было не просто сближение на 150 км с ядром кометы Вильда-2 в 2004 году, но и доставка образца кометного вещества на Землю (в 2006 году). Позднее, в 2011 году, сблизился с кометой Темпеля-1.
Contour (Comet Nucleus Tour) NASA, 2002. Планировалось, что Contour пролетит близи ядер двух комет — Энке и Швассмана-Вахмана-3, после чего будет направлен к третьей (в качестве самой вероятной цели рассматривалась комета д’Арреста). Но во время перехода на траекторию, ведущую к первой цели, связь с аппаратом была потеряна.
Deep Impact NASA, 2005. Аппарат Deep Impact в 2005 приблизился к ядру кометы Темпеля-1 и «выстрелил» в него специальным ударником. Состав вещество, выбитого ударом, был проанализирован с помощью бортовых научных инструментов. Позднее аппарат был направлен к комете Хартли-2, от ядра которой он прошел на расстоянии 700 км в 2010 году.
От древности до наших дней
Кометы относятся к небесным объектам, которые можно увидеть невооруженным глазом, и потому они всегда вызывали особый интерес. Эти небесные тела описаны во многих исторических источниках, причем зачастую весьма красочным языком. «Она сияла дневным светом и волокла за собой хвост, похожий на жало скорпиона», — писали древние вавилоняне о комете 1140 года до нашей эры. В разные времена они считались то знамениями, то вестницами несчастий. Сейчас ученые, основываясь на накопленных за время изучения комет научных данных, считают, что кометы сыграли ключевую роль в появлении жизни на Земле, доставив на нашу планету воду и, возможно, простейшие органические молекулы.
Первые данные о составе кометного вещества были получены с помощью спектроскопических инструментов еще в XIX веке, а с началом космической эры у человечества появилась возможность непосредственно увидеть и «пощупать» (если не собственными глазами и руками, то научными приборами) хвосты комет и образцы кометного вещества. С конца 1970-х годов были запущены несколько космических аппаратов, предназначенных для исследования комет различными способами — от фотосъемки с небольших (по космическим меркам) расстояний до сбора проб и доставки на Землю образцов кометного вещества. Но в 1993 году Европейское космическое агентство решило замахнуться на гораздо более амбициозную цель — вместо того, чтобы доставлять образцы в земную лабораторию, инженеры предложили доставить лабораторию на комету. Иными словами, в рамках космической миссии Rosetta посадочный модуль Philae должен был совершить посадку на поверхность миниатюрного ледяного мира — ядра кометы.
10 лет полета
Разработка миссии длилась десять лет, и к 2003 году космический аппарат Rosetta был готов к запуску. Выведение его в космос с помощью ракеты-носителя Ariane??5 планировалось на январь 2003 года, но в декабре 2002 года такая же ракета взорвалась при запуске. Мероприятие пришлось отложить до выяснения причин неисправностей, и трехтонный космический аппарат был выведен на парковочную орбиту лишь в марте 2004 года. Отсюда он начал свое путешествие к цели — комете 67P/Чурюмова-Герасименко, но весьма кружным путем. «Не существует достаточно мощных ракет, которые могли бы непосредственно вывести аппарат на траекторию кометы, — объясняет Андреа Аккомаццо, руководитель полета миссии Rosetta. — Поэтому аппарату пришлось совершить четыре гравитационных маневра в поле тяготения Земли (2005, 2007, 2009) и Марса (2007). Такие маневры позволяют передать часть энергии планеты космическому аппарату, разгоняя его. Дважды аппарат пересекал пояс астероидов, и чтобы эта часть полета не пропадала зря, было решено заодно исследовать некоторые объекты пояса — астероиды Лютеция и Стайнс».
Для изучения ядра кометы: ALICE Видеоспектрометр УФ-диапазона для поиска благородных газов в составе вещества кометы. OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System) Камера видимого и ИК-диапазона с двумя объективами (700 и 140 мм), с матрицей 2048x2048 пикселей. VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer) Мультиспектральная камера низкого разрешения и спектрометр высокого разрешения для тепловизионного картографирования ядра и изучения ИК-спектра молекул комы. MIRO (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter) 3-см радиотелескоп для обнаружения микроволнового излучения, характерного для молекул воды, аммиака и углекислого газа. CONSERT (Comet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission) Радар для «просвечивания» и получения томограммы ядра кометы. Излучатель установлен на посадочном модуле Philae, а приемник — на орбитальном спутнике. RSI (Radio Science Investigation) Использование системы связи аппарата для изучения ядра и комы. Для изучения газового и пылевого облаков: ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) Магнитный масс-спектрометр и времяпролетный масс-спектрометр для изучения молекулярного и ионного состава газов. MIDAS (Micro-Imaging Dust Analysis System) Атомный силовой микроскоп высокого разрешения для изучения частиц пыли. COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyser) Масс-анализатор вторичных ионов для изучения состава пылевых частиц. GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator) Ударный анализатор и накопитель пылевых частиц для измерения их оптических свойств, скорости и массы. RPC (Rosetta Plasma Consortium) Прибор для изучения взаимодействия с солнечным ветром.
Rosetta стала первым космическим аппаратом, который отправился во внешнюю часть Солнечной системы, имея на борту в качестве источника энергии не радиоизотопный термоэлектрический генератор, а солнечные батареи. На расстоянии 800 млн км от Солнца (это самая дальняя точка миссии) освещенность не превышает 4% земной, поэтому батареи имеют большую площадь (64 м 2). Кроме того, это не обычные батареи, а специально разработанные для работы в условиях низкой интенсивности и низких температур (Low-intensity Low Temperature Cells). Но даже несмотря на это, для экономии энергии в мае 2011 года, когда Rosetta вышла на финишную прямую к комете, аппарат был переведен в режим спячки на 957 суток: были отключены все системы, кроме системы приема команд, управляющего компьютера и системы электропитания.
Первый спутник
В январе 2014 года Rosetta была «разбужена», началась подготовка к серии маневров сближения — торможения и уравнивания скоростей, а также плановое включение научных приборов. Между тем конечная цель путешествия стала видна лишь несколько месяцев спустя: на сделанном 16 июня камерой OSIRIS снимке комета занимала всего лишь 1 пиксель. А через месяц она уже едва умещалась в 20 пикселей.
APXS (Alpha X-ray Spectrometer) Aльфа- и рентгеновский спектрометр для изучения химического состава грунта под аппаратом (погружается на 4 см). COSAC (COmetary SAmpling and Composition) Газовый хроматограф и времяпролетный спектрометр для обнаружения и анализа сложных органических молекул. PTOLEMY Газовый анализатор для измерения изотопного состава. CIVA (Comet Nucleus Infrared and Visible Analyzer) Шесть микрокамер для панорамирования поверхности, спектрометр для изучения состава, текстуры и альбедо образцов. ROLIS (Rosetta Lander Imaging System) Камера высокого разрешения для съемки при спуске и стереосъемки мест забора образцов. CONSERT (COmet Nucleus Sounding Experiment by Radio- wave Transmission) Радар для «просвечивания» и получения томограммы ядра кометы. Излучатель установлен на посадочном модуле Philae, а приемник — на орбитальном спутнике. MUPUS (MUlti-PUrpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science) Набор датчиков на опорах, пробоотборнике и наружных поверхностях аппарата для измерения плотности, механических и тепловых свойств грунта. ROMAP (Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor) Магнитометр и плазменный монитор для изучения магнитного поля и взаимодействия кометы с солнечным ветром. SESAME (Surface Electric Sounding and Acoustic Monitoring Experiment) Набор из трех приборов для изучения свойств грунта: Cometary Acoustic Sounding Surface Experiment (CASSE) — с помощью звуковых волн, Permittivity Probe (PP) — с помощью электрического тока, Dust Impact Monitor (DIM) измеряет падение пыли на поверхность. SD2 (Drill, Sample, and Distribution subsystem) Бур-пробоотборник, способный забирать образцы с глубины до 20 см и доставлять их в печи для нагревания и к различным приборам для дальнейшего анализа.
6 августа аппарат совершил маневр торможения, уравнял скорости с кометой и стал ее «почетным эскортом». «Rosetta описывает криволинейные треугольники, находясь примерно в 100 км от кометы со стороны Солнца, чтобы заснять все детали ее освещенной поверхности, — объясняет Франк Будник, специалист по полетной динамике миссии. — По каждой стороне этого треугольника аппарат дрейфует три-четыре дня, затем направление полета изменяется с помощью двигателей. Траектория немного искривляется гравитацией кометы, и благодаря этому мы можем вычислить ее массу, чтобы позднее перевести аппарат на устойчивую низкую орбиту. При этом Rosetta станет первым в истории искусственным спутником кометы».
Ключ в кармане
Миссия Rosetta («Розетта») названа в честь Розеттского камня, каменной таблички, найденной в 1799 году французским офицером в Египте. На табличке выбит один и тот же текст — на хорошо известном древнегреческом языке, древнеегипетскими иероглифами и египетским демотическим письмом. Розеттский камень послужил ключом, благодаря которому лингвисты получили возможность расшифровать древнеегипетские иероглифы. С 1802 года Розеттский камень хранится в Британском музее. Спускаемый аппарат Philae («Филы») получил свое имя в честь египетского острова Филы, где был в 1815 году найден уцелевший обелиск с надписями на древнегреческом и древнеегипетском языках, что (наряду с Розеттским камнем) помогло лингвистам в расшифровке. Подобно тому, как Розеттский камень дал ключ к пониманию языков древних цивилизаций, что позволило восстановить события многотысячелетней давности, его космический тезка, как надеются ученые, даст ключ к пониманию комет, древних «кирпичиков» Солнечной системы, зарождавшейся 4,6 млрд лет назад.
Разведка с орбиты
Но выход на орбиту кометы — лишь первая стадия, предваряющая самую главную часть миссии. Согласно плану, до ноября Rosetta будет изучать комету со своей орбиты, а также картографировать ее поверхность в рамках подготовки к посадке. «До прибытия к комете мы знали о ней довольно мало, даже ее форма — «двойная картофелина» — стала известна только при близком знакомстве, — рассказывает «Популярной механике» руководитель группы посадки аппарата Philae Стефан Уламек. — При выборе места для посадки мы руководствуемся набором требований. Во‑первых, надо, чтобы поверхность в принципе была достижима с той орбиты, на которой будет находиться аппарат. Во‑вторых, нужна относительно ровная площадка в радиусе нескольких сотен метров: из-за потоков в газовом облаке аппарат может снести в сторону во время довольно долгого (до нескольких часов) спуска. В-третьих, желательно, чтобы в месте посадки менялась освещенность и день сменял ночь. Это важно, потому что мы хотим изучить, как ведет себя при таком изменении поверхность кометы. Впрочем, варианты чисто «дневных» мест мы тоже рассматриваем. Нам повезло в том, что ядро кометы стабильно вращается вокруг одной оси, это значительно облегчает задачу».
Очень мягкая посадка
После того как будет выбрано место посадки, в ноябре состоится главное событие — 100-кг модуль «Филы» (Philae) отделится от аппарата и, выпустив три опоры, совершит первую в истории посадку на ядро кометы. «Начиная этот проект, мы совершенно не представляли многих деталей процесса, — говорит Стефан Уламек. — Никто раньше не совершал посадку на комету, и мы до сих пор не знаем, какова ее поверхность: то ли она твердая, как лед, то ли рыхлая, как свежевыпавший снег, то ли что-то промежуточное. Поэтому посадочный модуль сконструирован так, чтобы закрепиться на почти любой поверхности. После отделения от аппарата Rosetta и гашения орбитальной скорости модуль Philae начнет спуск к комете под действием ее небольшой силы тяжести, после чего совершит посадку на скорости примерно 1 м/с.
Снимок кометы 67P/Чурюмова-Герасименко, сделанный 16 августа камерой OSIRIS с длиннофокусным объективом с расстояния 100 км. Размер ядра кометы — 4 км, так что разрешение снимка примерно 2 м на пиксель. Используя серию снимков кометы, ученые уже наметили пять возможных мест посадки. Окончательный выбор будет сделан позднее.
В этот момент очень важно предотвратить «отскок» аппарата и закрепить его на поверхности кометы, и для этого предусмотрено несколько различных систем. Толчок при касании посадочных опор будет погашен центральным электродинамическим амортизатором, в этот же момент заработает сопло на верхнем торце Philae, реактивная тяга от выброса сжатого газа прижмет аппарат к поверхности на несколько секунд, пока он будет выбрасывать два гарпуна — размером с карандаш — на тросах. Длины тросов (около 2 м) должно хватить, чтобы гарпуны надежно держали, даже если поверхность покрыта слоем рыхлого снега или пыли. На трех посадочных опорах расположены ледобуры, которые тоже будут ввинчиваться в лед при посадке. Все эти системы были опробованы на симуляторе посадки немецкого космического агентства (DLR) в Бремене — и на твердых, и на рыхлых поверхностях, и мы надеемся, что они не подведут и в реальных условиях».
Но это будет чуть позже, а пока, как говорит старший научный сотрудник Директората ESA по научным исследованиям с помощью автоматических аппаратов Марк Маккориан, «мы как дети, которые десять лет ехали в машине, а теперь наконец прибыли в научный Диснейленд, где в ноябре нас ждет самый захватывающий аттракцион».
Примечание редакции: актуальная информация о посадке доступна по ссылке .
