Высадка на комету. Для чего ученые произвели высадку зонда на поверхность кометы?

Когда читаешь об открытиях прошлого века, кажется, что все самое интересное уже найдено и изучено, а на долю современников остается только благоговение перед научной мощью ушедшего столетия. Однако это далеко не так. Прогресс, технический и научный, позволяет человечеству ставить все более амбициозные цели и достигать их. К числу подобных можно отнести и исследование комет при помощи аппаратов, способных опуститься на их поверхность. Именно для таких целей создавался зонд «Розетта», космический аппарат, в 2004 году отправившийся к комете Чурюмова-Герасименко. О нем и пойдет речь ниже.

зонд розетта

Немного истории

Миссия «Розетта» — не единственная попытка исследовать кометы. История вопроса начинается еще в 1980-х, когда «Вега» и ICE, советский и американо-европейский аппараты, пролетали мимо хвостатых космических тел, получали и передавали определенную информацию о них. Эти и последующие встречи с кометами принесли ученым массу данных. В частности, было сфотографировано ядро подобного космического тела, на комету скинули болванку из металла и спустя несколько лет наблюдали за результатами падения, на Землю были доставлены образцы пыли из хвоста кометы. Однако зонд «Розетта» аналогов в истории космонавтики не имеет. Перед ним изначально ставилась более сложная задача: стать на какое-то время спутником кометы и спустить на ее поверхность аппарат «Филы» для непосредственного исследования объекта.

Миссия исследовательского модуля Philae

Зонд оборудован специальными инструментами и исследовательской аппаратурой, которые предназначаются для исследования ядра кометы. Внутренняя структура будет изучаться с помощью радиоволн, а микрокамеры, которые установлены на «Philae», позволят получить панорамные снимки.

Фото поверхности кометы 67P/Чурюмова - Герасименко, сделанное с модуля Philae

Предполагается проведения ряда опытов для определения химического состава поверхности 67Р/Чурюмова-Герасименко, и будут взяты пробы грунта с помощью специального бура. Аппаратура подарит человечеству уникальную возможность посмотреть вглубь ядра кометы и изучить ее хвост. Ценность этих сведений связана с тем, что большинство частиц ядра кометы, которые попадают в ее шлейф, стремительно разрушаются под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца.

Фото кометы Чурюмова - Герасименко, сделанное с модуля Philae зонда Rosetta

Учеными уже получены снимки поверхности – была сфотографирована затемненная сторона кометы, так как солнечный свет попадет на нее лишь весной следующего года. Установлено, что комета ежесекундно испаряет в пространство водяной пар, ее поверхность покрыта не ледяной, а пыльной коркой.

Фото кометы Чурюмова - Герасименко, ноябрь 2014

С помощью миссии, выполняемой «Розеттой», ученые мужи надеются объяснить происхождение нашей Вселенной, процессы эволюции Солнечной системы и происхождение воды на Земле. Также в планах изучить вещества небесного тела и влияние газов, которые испаряются в комете на окружающие небесные тела. Кроме того, ученые ищут дополнительные доказательства теории неземного происхождения органики Земли.

Фотоснимок поверхности кометы Чурюмова - Герасименко с борта модуля Philae

Модуль «Фила» проведет на поверхности ядра около полугода, «Розетта» будет находиться на орбите до декабря следующего года, осуществляя мониторинг процессов, происходящих на комете, которая летит к Солнцу.

Поистине уникальное событие и новый прорыв в освоении Космоса!

Смена ориентира

Первоначально этим самым объектом должна была стать комета Виртанена. В основе выбора лежала удобная траектория полета космического тела и некоторые его особенности, снижавшие риск неудачи исследовательской миссии зонда. Для того чтобы отправиться к комете Виртанена, спутник «Розетта» должен был стартовать в январе 2003-го. Однако примерно за месяц до этого во время запуска отказал двигатель ракеты-носителя «Ариан-5». В результате было решено отложить старт зонда и пересмотреть программу полета.

Структура

Зонд «Розетта» несет большое количество аппаратуры, и спускаемый модуль «Филы» — не единственная ценная его часть. Среди оборудования ультрафиолетовый спектрометр, необходимый для анализа газов в хвосте кометы и определения состава ее ядра, камеры, работающие не только в видимом, но и в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах, различная аппаратура для исследования состава, температуры и скорости частиц в хвосте объекта, а также определения его орбиты, гравитации и прочих характеристик. Все это оборудование необходимо как для получения данных о комете, так и для обнаружения оптимального места посадки аппарата «Филы».

Сближение

На всем протяжении полета зонду «Розетта» сопутствовала удача. В определенный момент для экономии ресурсов он был погружен в гибернацию, где пробыл рекордные 957 дней. В январе 2004 года миссия «Розетта» благополучно продолжилась после пробуждения спутника. Однако самое сложное ждало его впереди. Наибольшие трудности могли возникнуть во время посадки модуля «Филы», который доставил к комете зонд «Розетта». Визуализация этого момента, подготовленная Европейским космическим агентством, демонстрировала мягкое приземление аппарата, сопровождающееся выпусканием трех гарпунов. Они были необходимы для закрепления на поверхности кометы, силы гравитации которой таковы, что малейший толчок мог привести к исчезновению аппарата «Филы» в открытом космосе.

миссия розетта

Сближение в целом прошло удачно, однако выпустить все три гарпуна не удалось. Модуль «Филы» во время посадки два раза отскочил от поверхности и лишь на третий сумел приземлиться, при этом оставшись незакрепленным. Результатом данного происшествия стало удаление аппарата от предполагаемого места посадки примерно на километр, причем участники проекта не смогли точно определить точку, где сел аппарат «Филы». Понятен был лишь примерный район приземления.

Функции зонда «Филе»

«Филе» оснащен оборудованием для различных функций, в том числе фотографирование поверхности кометы. Кроме того, ученые возлагают большие надежды

на то, что с помощью зонда выяснится, что происходит, когда обжигающий эффект солнца отгоняет газ и пыль.

Запланированная европейским консорциумом во главе с немецким институтом аэрокосмических исследований высадка «Филе» должна произвести девять экспериментов.

Согласно информации на веб-сайте ЕКА:

  • Датчики на спустившемся аппарате будут измерять плотность и тепловые свойства поверхности.
  • Газоанализаторы помогут обнаружить и идентифицировать любые сложные органические и химические вещества.
  • Другие тесты космического зонда будут измерять магнитное поле и взаимодействие между кометой и солнечным ветром.

У «Филе» также имеется встроенная дрель

с 20 сантиметровым сверлом, которое будет брать грунт на комете и поставлять его в бортовые печи для тестирования.

Ученых порадовал прогресс миссии, и они поражены тем, что уже было достигнуто.

Орбитальный аппарат будет оставаться рядом с кометой более года,

пока она приблизится к солнцу на расстояние 180 млн. км.

Помимо удивительных научных результатов, сам вызов и амбиции такой миссии являются выдающимися и показывают насколько продвинулись наши успехи в освоение космоса и, в частности, Солнечной системы. Это дает нам надежду на успех в будущих миссиях.

Данный аппарат символически пролетел мимо Земли, Марса и двух астероидов. Никто и никогда не приземлялся на поверхность кометы и не получал данные, такие какие получил «Розетта».

Форма

На конец января 2020 года было опубликовано несколько научных статей, содержащих описание результатов исследований. Один из интересных вопросов, обсуждаемых в них, – необычная форма кометы. Космическое тело похоже на резинового утенка: визуально можно выделить голову, туловище и шею. Изучение данных пока не дало ответа на вопрос о том, возникла ли комета 67P в результате столкновения двух космических объектов, или ее форма – следствие потери массы и сильной эрозии. В первом случае событие, предположительно произошедшее на заре Солнечной системы, 4,5 млрд лет назад, может быть доказано, если обнаружатся принципиальные отличия двух половинок кометы. Утверждение же второй гипотезы вызовет необходимость поиска ответа на вопрос о природе сил, приводящих к столь сильной эрозии в области «шеи утенка».

Сейчас точно известно, что комета внутри обладает пористой структурой. По оценкам ученых, плотность ядра меньше аналогичного параметра воды в два раза.

История вопроса

Естественно, хвостатые «путешественники» уже изучались при помощи космических аппаратов. Было совершено семь пролетов мимо комет, в процессе которых делались фотоснимки, собиралась определенная информация. Это были именно пролеты, поскольку длительное сопровождение кометы – дело сложное. В 80-е в роли добытчиков подобных данных выступали американо-европейский аппарат ICE и советская «Вега». Последняя из таких встреч произошла в 2011 году. Тогда данные о хвостатом космическом объекте собрал аппарат Stardust.

Предыдущие исследования дали ученым массу информации, однако для понимания специфики комет и ответа на многие из названных выше вопросов этого недостаточно. Постепенно ученые пришли к осознанию необходимости достаточно смелого шага – организации полета космического аппарата к комете с последующей высадкой зонда на ее поверхность.

Происхождение

Исследования аппаратов касались и содержания воды и соединений углерода. Были обнаружены колебания содержания этих веществ, совпадающие с вращением космического тела вокруг оси и со сменой сезонов. Кроме того, оказалось, что 67P в своем составе имеет большое число органических соединений и значительно меньше льда, чем предполагалось обнаружить.

Эти и другие данные позволяют утверждать, что комета, вопреки мнению исследователей, сформировалась в поясе Койпера, расположенном за орбитой Нептуна. Изначально считалось, что место образования 67P размещается значительно ближе к Юпитеру.

Данные аппаратов «Розетта» и «Филы» касались и особенностей ядра кометы, ее гравитации и магнитосферы. Огромную часть их еще предстоит проанализировать. Вне зависимости от той картины, которая сложится после изучения и обдумывания всей информации, полет и миссия «Розетты» на сегодняшний день являются одними из самых грандиозных реализованных космических проектов. Многие ученые называют это событие третьим по важности после полета Юрия Гагарина и высадки людей на Луне. Нужно заметить, что «Розетта» — не последняя исследовательская миссия, целью которой является расширение наших познаний о Вселенной. Успех полета к комете 67P стимулировал разработку новых проектов. Несколько из них готовятся стартовать уже в ближайшее время.

Ученые показали видео посадки зонда «Розетта» на комету Чурюмова — Герасименко

ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Ученые из команды миссии «Розетта» показали видео спуска орбитального аппарата на поверхность кометы в сентябре 2020 года, тем самым завершив публикацию архива снимков и научных данных, полученных в ходе изучения ядра кометы Чурюмова — Герасименко, сообщается в пресс-релизе на сайте Европейского космического агентства.

Космический аппарат «Розетта» был запущен в космос в 2004 году и после 10-летнего полета прибыл к комете 67P/Чурюмова — Герасименко, на орбите вокруг которой проработал два года. С его помощью в ноябре 2014 на поверхность небесного тела был спущен модуль «Филы», что стало первой в истории человечества посадкой на поверхность кометы.

В течение нескольких лет зонд изучал комету Чурюмова — Герасименко и присылал на Землю ее снимки. За два года было собрано огромное количество данных о строении кометного ядра и его газовой оболочки, об изменениях в ходе приближения кометы к Солнцу. Благодаря «Розетте» ученые обнаружили на комете иней и прекурсоры сахаров, балансирующие скалы и молекулярный азот, а также выяснили, что содержание тяжелой воды в выделяемых ядром газах более чем в три раза выше, чем в земных океанах. Миссия станции завершилась 30 сентября 2020 года запланированным столкновением с поверхностью кометы. Подробнее с результатами работы аппаратов «Розетта» и «Филы» можно ознакомиться в отдельной теме на нашем сайте.

Недавно команда исследователей выложила в открытый доступ снимки, полученных камерой высокого разрешения OSIRIS на «Розетте» с конца июля до 30 сентября 2020 года, тем самым завершив публикацию архива данных, накопленных в ходе миссии, который включает в себя научные данные, собранные 11 приборами на орбитальном и посадочном аппаратах (их можно найти тут) и более 100 тысяч снимков, полученных камерами аппаратов за все 12 лет миссии (их можно найти тут). Из набора снимков, полученных в ходе спуска орбитального аппарата на дно полузасыпанной впадины, ученые смонтировали фильм, демонстрирующий поверхность кометы, видимую со все более близкого расстояния и детали ее рельефа: валуны, впадины, являющиеся источниками выбросов газа и водяного пара, трещины, валуны и скалы. Последние снимки «Розетта» отправила на Землю, находясь в 20 метрах от поверхности, недавно ученые смогли восстановить ее финальный снимок.

Ученые могут вернуться к изучению кометы Чурюмова — Герасименко: весной 2020 года в NASA должны выбрать из двух финалистов следующую миссию программы «Новые рубежи». Агентство отправит либо зонд, который доставит на Землю образцы грунта с кометы Чурюмова — Герасименко, либо дрон, который за счет своих винтов сможет перемещаться по поверхности Титана.

Александр Войтюк

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: