Нашумевший проект «Розетта», направленный на изучение интереснейших небесных тел – комет, – недавно вступил в завершающую фазу. Более 20 лет прошло с момента его утверждения – и вот, наконец, цель, к которой стремились ученые, достигнута: космический аппарат приступил к исследованиям. Но их результатов ожидают не только астрофизики, биохимики и представители других наук: за беспрецедентным событием – посадкой спускаемого модуля на ядро кометы – следят тысячи заинтересованных людей. Причем информацию они получают практически в реальном времени – фотографии и сообщения «Розетты» регулярно появляются на ее страничке в Twitter.
Тайны космических странниц
Люди издавна наблюдали за небесными телами – по их положению на небе определяли время, прокладывали путь в океане, где не было других ориентиров, и даже составляли предсказания. А с развитием приборов наблюдения астрономы вплотную занялись изучением космических объектов. Но если со звездами и планетами это было относительно несложно, то многие другие объекты гораздо менее охотно раскрывали ученым свои тайны.
Одними из самых сложных для наблюдения небесных тел оказались кометы. И дело тут даже не в размерах – хотя эти объекты, конечно, намного меньше планет и даже их спутников. Основная проблема в другом: кометы – настоящие космические бродяги, путешествующие по очень протяженным орбитам, и из-за этого вблизи Земли они оказываются не часто. Так что на изучение каждой из них ученым отводится весьма ограниченное время.
Правда, на это можно резонно возразить: ведь и у многих астероидов достаточно вытянутые орбиты и большой период обращения вокруг Солнца, а об этих объектах мы знаем уже немало. Но тут в дело вступает целых два фактора. Во-первых, астероид – это, как правило, однородный кусок породы, по сути, всего лишь огромный камень. Кометы же гораздо более сложны по составу, и так просто его не определить. Во-вторых, эти редкие гостьи, прилетающие с самых дальних окраин Солнечной системы, обладают одним необычным свойством: при приближении к Земле – а соответственно, и к Солнцу – они образуют в лучах светила газо-пылевое облако, так называемую кому, а иногда и хвост. Причем у крошечных по космическим меркам тел – всего несколько километров в поперечнике – этот ореол может достигать 80 тыс. км. в диаметре! Так что рассмотреть их как следует в этой дымке очень непросто.
Но тем больший интерес они вызывают у астрономов – и кое-какие тайны космических странниц уже раскрыты. В частности, ученым удалось установить, что кометы – невероятно древние объекты, в буквальном смысле свидетели формирования Солнечной системы. Более того, они хранят уникальную информацию об этом периоде – первичное вещество протопланетного облака, из которого 4,5 млрд. лет назад сформировались все объекты, обращающиеся вокруг нашего светила. А благодаря небольшой массе комет оно сохранилось в них практически неизменным. Изучение этого вещества может стать причиной настоящей революции в науке.
Неудивительно, что ученые уделяют космическим странницам самое пристальное внимание. В Солнечной системе уже обнаружено множество таких объектов, и все они описаны, а их орбиты рассчитаны с очень высокой точностью. Правда, до последней трети прошлого века изучать их можно было только визуально – наблюдая в мощные телескопы с Земли и анализируя фотоснимки, сделанные искусственными спутниками. Но в 1985 году к нашей планете приблизилась комета Джакобини-Циннера, и NASA отправило для ее изучения аппарат «Международный исследователь комет» (International Cometary Explorer, ICE), который прошел через ее газовый хвост, собрав информацию о его составе и сделав серию фотоснимков.
А через полгода, весной 1986-го, когда к нашей планете приблизилась комета Галлея, к ней были направлены уже несколько космических аппаратов. Первыми к долгожданной гостье приблизились советские межпланетные станции Вега-1 и Вега-2, завершившие исследовательскую миссию на Венере и возвращавшиеся домой. Их маршрут был построен с таким расчетом, чтобы они прошли на минимальном расстоянии от кометы и собрали как можно больше данных. Вскоре к ним присоединился аппарат «Джотто», направленный Европейским космическим агентством специально для исследования космической странницы, и созданные с той же целью японские межпланетные зонды «Суйсэй» и «Сакигакэ». Принял участие в исследованиях и ICE.
В «Армаду Галлея» – так назвали аппараты, исследовавшие комету – вошли только беспилотные станции, которые пролетели достаточно далеко от нее (на минимальном расстоянии – около 600 км – прошел «Джотто»). Однако это подарило науке невероятное количество новых данных. Но вместе с тем появилось и множество новых вопросов. Так что изучение космических странниц решено было продолжить.
Уже в 1988 году Европейское космическое агентство в сотрудничестве с NASA разработало беспрецедентный проект, целью которого стало максимально подробное исследование комет – космический аппарат должен был не только приблизиться к одному из этих небесных тел, но и выйти на орбиту. Более того, на борту межпланетной станции было решено разместить спускаемый модуль, который сядет на поверхность твердого ядра кометы, чтобы взять пробы вещества и изучить физические свойства. Проект получил имя «Розетта».
Название проекта – «Розетта» – стало своеобразной аллюзией на Розеттский камень, артефакт, найденный в Египте 15 июня 1799 года. Расшифровав надписи, обнаруженные на этой базальтовой глыбе, археологи получили ключ к письменам древних египтян, а следовательно, и к истории народа, создавшего могучую цивилизацию более чем за 2 тыс. лет до нашей эры. Сверхзадачей же исследования комет стал поиск информации, способной приподнять завесу тайны над еще более древними событиями – формированием нашей планеты и всей Солнечной системы.
Хроники «Розетты»
Подготовительный этап проекта продолжался без малого два десятка лет, и за этот долгий срок отправка космического аппарата к комете не раз была под угрозой срыва. В 1992 году правительство США урезало финансирование NASA, и ему пришлось отказаться от участия в организации запуска «Розетты». Однако европейские ученые не оставили идеи раскрыть тайны комет – и Европейское космическое агентство (ЕКА) решилось продолжать проект в одиночку. В нем было задействовано около 50 компаний из 14 европейских стран и США, и он обошелся в астрономическую сумму – что-то около миллиарда евро.
В 2002 году подготовительная часть проекта подошла к концу – межпланетный аппарат был полностью смонтирован и готов к отправке в космос. Те, кто представляют себе сложную конструкцию футуристического вида, сильно заблуждаются – внешне устройство выглядит не так уж необычно. Это всего лишь большой – 2,8×2,1×2,0 метров – алюминиевый контейнер, к которому присоединены две солнечные батареи, сконструированные так, чтобы автоматически развернуться, когда аппарат окажется в открытом космосе, и антенна для связи с Землей. Главные сокровища «Розетты» находятся внутри: 11 разнообразных датчиков и анализаторов, способных досконально исследовать комету. В контейнере же находился и спускаемый модуль, названный «Филы» и несущий на себе 10 разнообразных анализаторов и измерительных приборов.
Имя «Филы» тоже появилось не просто так. Именно такое название носит остров на реке Нил, на котором был обнаружен еще один древний артефакт – обелиск из розового гранита, покрытый надписями. В тексте, нанесенном на камень, упоминались Птолемей и Клеопатра – сумев разобрать эти имена, историки смогли расшифровать и весь текст, написанный, как оказалось, жрецами храма Изиды, находившегося некогда на острове Филы.
Пока инженеры проектировали и конструировали эти сложные устройства, астрономы и астрофизики тоже не сидели без дела – объект исследования нужно было выбрать заблаговременно. Первоначально предполагалось, что им станет комета Виртанена, небольшое космическое тело, диаметр ядра которого равен приблизительно километру. Как раз в это время она прошла свой афелий – точку на орбите, наиболее удаленную от Солнца – и двинулась в путь к светилу, а значит, и к Земле.
Старт аппарата был запланирован на 12 января 2003 года – по расчетам ученых выходило, что это идеальный момент для того, чтобы «Розетта» встретилась с небесной гостьей. Однако все предугадать невозможно. В декабре 2002-го на космодроме Куру во Французской Гвиане состоялся пробный старт космического корабля «Ариан-5», выбранного в качестве ракеты-носителя для вывода «Розетты» в открытый космос. И этот запуск оказался неудачным: в программное обеспечение ракеты закралась ошибка, вызвавшая нарушения в бортовом компьютере – и на 39-й секунде полета ракета-носитель попросту развалилась в воздухе.
Стоит ли удивляться, что запуски космических кораблей той же серии, запланированные на ближайшее время, были отменены. Началось расследование. А время уходило – комета Виртанена продвигалась по своей орбите все ближе к Солнцу, и как ни старались астрофизики скорректировать курс «Розетты», скоро стало понятно: догнать ее аппарат не успеет.
Пока инженеры разбирались, что случилось с «Арианом», ученые лихорадочно подыскивали новый объект для изучения. Дебаты были горячими – в Солнечной системе множество небесных тел, вызывающих неподдельный интерес у ученых. Однако в итоге было решено: «Розетта» двинется на встречу с кометой Чурюмова-Герасименко.
Новый старт был назначен на 26 февраля 2004 года. Однако неудачи, казалось, преследовали «Розетту» – запуск был отложен из-за сильного ветра. На следующий день отправку снова пришлось отложить: на стартовой площадке был обнаружен отвалившийся от детали оборудования кусок изоляционной пены. Ремонт занял несколько дней, и, в конце концов, 2 марта 2004 года «Розетта» все же отправилась в свое межпланетное путешествие. До выполнения основной миссии оставалось еще 10 лет.
В этом нет ничего удивительного: разумеется, настолько сложный и дорогостоящий аппарат не могли создать ради одной лишь узкой задачи, сколь бы важной она ни была. Путешествие до пункта назначения заняло у «Розетты» долгих 7 лет, и за это время она значительно обогатила науку. На Землю были переданы сделанные камерой «Осирис» фотографии комет 209P/Linear, Темпеля, Хонды-Мркоса-Пайдушаковой, астероидов Штейнс и Лютеция. Кроме того, межпланетный аппарат приблизился к Марсу и совершил облет по низкой орбите – на высоте всего 250 км – и передал детальные снимки красной планеты. А через несколько дней точно так же был заснят Фобос, спутник Марса.
В июне 2011 года «Розетта» достигла конечной точки маршрута – за орбитой Юпитера, в 800 млн. километров от Солнца – и ушла в спящий режим, чтобы дождаться своей главной цели – кометы Чурюмова-Герасименко, – неспешно плывущей в сторону Солнца.
Ожидание длилось почти 3 года. Только 20 января межпланетный аппарат «проснулся» и поприветствовал Землю, опубликовав в Твиттере фразу «Hello World!». А затем снова двинулся в путь – на встречу с кометой, которая на тот момент находилась на расстоянии 9 млн. километров.
К апрелю «Розетта», поравнявшись с кометой, установила рекорд – впервые рукотворный объект приблизился к подобному небесному телу на 100 км и вышел на орбиту. В ноябре это расстояние сократилось уже до 20 км – и спускаемый аппарат «Филы» совершил первую в истории мягкую посадку на ядро кометы. Миссия «Розетты» вошла в завершающую фазу.
Комета, хранящая тайны
Комета Чурюмова-Герасименко оказалась весьма интересным объектом для изучения. В первую очередь, еще наблюдая ее с поверхности Земли, астрономы обратили внимание на то, что, приближаясь к Солнцу, она не только не образует хвоста – у небесного тела практически отсутствует даже кома! Само по себе это не так уж удивительно: подобное явление – случай далеко не единичный. Однако это лишнее доказательство того, что данная комета – весьма старое небесное тело.
Тут следует разобраться, что же представляют собой кома и хвост.
В космосе царит холод – температура в безвоздушном пространстве равна абсолютному нулю. Однако все небесные тела Солнечной системы нагреваются нашей звездой. И чем ближе они к светилу, тем больше получают тепловой энергии. Кометы же, по предположениям ученых, состоят из реликтового протопланетого вещества, составляющего твердое ядро, и наносного слоя – молекул и атомов, которые они притянули собственной гравитацией за 4,5 млрд. лет. Многие из этих веществ легко плавятся, и когда комета, приближаясь к Солнцу, начинает получать больше тепла, испаряются. Они-то и составляют то самое газо-пылевое облако, которое окружает небесную странницу. Однако чем чаще объект приближается к звезде, тем меньше наносных частиц остается на его поверхности и тем более разреженную они образуют кому. Комета Чурюмова-Герасименко успела растерять большую часть наносного слоя – она представляет собой глыбу практически чистого протовещества.
Однако это не единственное, что заинтересовало ученых. Необычна и форма объекта. Он состоит как бы из двух спаянных между собой глыб. Каким образом небесное тело приобрело такую форму? Тут версии ученых разнятся. Одни считают, что изначально комет могло быть две – они перемещались по близким орбитам, все больше взаимно притягиваясь, пока не стали единым целым. Другие предполагают, что изначально комета была намного больше, чем сейчас, однако значительная ее часть состояла из легкоплавкого вещества. И за миллиарды лет этот «легкий» пояс попросту истаял, испарился.
Сторонники разных версий надеялись, что «Розетта» и, в особенности, «Филы» дадут ответ на вопрос, какая из теорий верна. Как, впрочем, и на множество других вопросов. Однако оказалось, что комета слишком хорошо хранит свои тайны.
Совершив посадку, спускаемый аппарат передал первые фотоснимки. Комета оказалась покрыта чешуйками породы – кто-то из наблюдателей назвал ее «пушистой». Впрочем, это не вызвало у ученых удивления, а только подтвердило предположения о внешнем виде поверхности подобных небесных тел. Специалисты объясняют это тем, что лекоплавкие вещества, испаряясь, разрыхляют верхний слой породы.
Первым делом «Филы» проанализировал разреженную «атмосферу» кометы – скопление частиц легкоплавких веществ, крохи которых все еще остались на комете. И к огромному удивлению ученых обнаружил там органические соединения! Разумеется, речи о живой материи тут не идет – предположительно, зонд «вдохнул» всего лишь метан. Однако теоретически ученые допускают вероятность, что комета несет на себе и более сложные молекулы аминокислот.
Следующим шагом стало взятие проб поверхностного вещества, а затем «Филы» попытался углубиться в грунт с помощью устройства под названием MUPUS, состоящего из отбойного молотка, бьющего по огромному «гвоздю»-пенетратору. И вот тут-то ученых ждала неудача. Порода под «пушистым» слоем оказалась настолько твердой, что MUPUS не смог хоть сколько-нибудь углубиться в недра кометы! Постепенно повышая мощность ударов, ученые надеялись, что грунт все же поддастся – но первым не выдержал сам MUPUS. Надеяться осталось лишь на бур SD2.
И на этот раз надежды оправдались: буру удалось углубиться в неподатливый грунт ядра кометы на 25 см и взять пробы. Однако на этом везение ученых вновь закончилось – проанализировать образцы не удалось. Причиной стало расположение аппарата на поверхности кометы – место его посадки оказалось в тени утеса, где «Филы» не получает достаточного количества солнечного света для зарядки своих батарей. Так что, проработав около 60 часов, он ушел в спящий режим. И теперь исследователям остается только надеяться, что по мере приближения к Солнцу освещенность поверхности небесного тела будет расти, и зонд сможет пополнить запас энергии и вернуться к выполнению своей миссии.
Впрочем, ученые не унывают – тех результатов, которые уже получены, хватило для того, чтобы сделать ряд выводов. Так что, даже если «Филы» не сможет проснуться, проект «Розетта» все равно можно будет считать успешным.
К тому же время до его завершения еще есть. Комета Чурюмова-Герасименко продолжает двигаться к Солнцу и достигнет перигелия только в августе. Да и после этого она долгое время будет доступна для изучения – окончание исследований планируется на ноябрь 2015 года.
