Разное 

Что мы знаем о миссии «Розетта. Все самое важное о миссии Rosetta Из чего состоит зонд розетта

В пятницу, 30 сентября, в 11:20 по Гринвичу (14:20 по Москве), космический аппарат «Розетта» покончил жизнь самоубийством, бросившись на поверхность кометы 67Р/Чурюмова - Герасименко. Такой финал был спланирован заранее, ещё в ноябре 2015 года - учёные рассчитывают в момент падения получить уникальные данные и пристальнее заглянуть в какой-нибудь из таинственных «колодцев» кометы. сайт рассказывает про славное прошлое и героическую гибель посланца Земли к далёкой комете.

«Розетта» была разработана и создана Европейским космическим агентством при участии НАСА и была запущена с космодрома Куру во Французской Гвиане в 2004 году. Путешествие к комете заняло десять лет, за это время зонд совершил четыре гравитационных манёвра вокруг Земли и Марса, а также сближался с астероидами Штейнс и Лютеция. К комете Чурюмова - Герасименко «Розетта» приблизилась в августе 2014 года, а чуть позже, в ноябре, осуществила не совсем удачную посадку спускаемого модуля «Филы» на поверхность небесного тела.

Это был самый драматичный эпизод миссии: из-за неприятностей с отказом посадочного двигателя и невозможностью выбросить гарпуны, которые должны были закрепить модуль на поверхности кометы, «Филы» несколько раз подскочил при посадке и в результате «прикометился» совсем не там, где было запланировано, причём в тени, потеряв возможность получать энергию от солнечных батарей. Впрочем, прежде чем отключиться, «Филы» сумел выполнить 90 процентов экспериментов, которые были для него запланированы. Учёные долго не могли найти место, куда именно упал модуль, и только недавно он был обнаружен «Розеттой».

В это время, начиная с 2014 года, космический аппарат находился на орбите кометы и снабжал учёных уникальными научными данными. Первоначально предполагалось, что миссия «Розетты» завершится падением на комету в декабре 2015 года, однако ЕКА решило продлить исследования еще на 9 месяцев. Это был максимум того, что могло дать дальнейшее наблюдение за кометой, поскольку она удаляется от Солнца, солнечные батареи «Розетты» получают всё меньше энергии и скоро зонд просто не смог бы связываться с Землёй. За 25 месяцев жизни вокруг кометы «Розетта» передала на Землю более ста тысяч снимков от камеры Osiris и сообщений от других инструментов, установленных на ней. Получены уникальные научные данные, ценность которых трудно переоценить. В частности, в газопылевом облаке вокруг кометы обнаружены молекулы аминокислоты глицин, найдены предшественники аминокислоты, метиламин и этиламин, а также фосфор, участвующий в построении РНК и ДНК. Кроме того, в том же газопылевом облаке нашли молекулярный кислород. По мнению астрофизиков, это указывает на присутствие этого газа в изначальной «смеси», из которой впоследствии сформировалась Солнечная система.

Область кометы, с которой столкнулась Розетта.

Сама комета была открыта советскими астрономами Климом Чурюмовым и Светланой Герасименко в 1969 году. Она состоит из двух неравных долей, соединённых достаточно узкой перемычкой - «шеей». Крупная доля представляет собой камень размером 4х3х2 км, меньшая, называемая «головкой», имеет размеры порядка 2,5х2х2 км. Общий объём кометы - более 21 кубических километров, масса - более 10 миллиардов тонн. Всё это сооружение вертится вокруг «шеи», совершая полный оборот за 12 часов. Научному коллективу, управляющему «Розеттой», пришлось столкнуться с рядом проблем при подходе к комете: та была активной и выбрасывала в пространство газовые струи, вместе с которыми выбрасывалась и пыль с поверхности. Выяснилось, что струи «бьют» из колодцев - каверн на поверхности кометы. Зонд обнаружил 18 таких колодцев, часть из которых была активна, а некоторые «заснули» и были забиты пылью.

Комета преподнесла и другие сюрпризы: льда там оказалось существенно меньше, чем предполагалось. Зато на поверхности обнаружили крупные частицы пыли, «спёкшиеся» в массивные куски. По мнению учёных, эти пылинки, состоящие из органических соединений, образовались ещё в древней туманности, до появления Солнечной системы. Впрочем, об окончательных результатах говорить пока рано, поскольку данные, переданные «Розеттой» и «Филами», будут анализироваться ещё несколько лет. Также исследователи обнаружили, что рельеф кометы представлен множеством неровностей - от гор до впадин, глубина которых составляет более 200 метров. В зависимости от ландшафта учёные выделили множество регионов и назвали их в честь древнеегипетских богов - Маат, Имхотеп, Атон и другие.

Сегодня «Розетта» столкнулась с «головой» кометы. Место падения площадью 500 на 700 метров находится в регионе Маат примерно в двух километрах от участка, на котором в 2014 году произошла посадка зонда Филы. Неподалёку от места столкновения находится 130-метровое углубление, из которого выбрасываются газ и пыль.

Снимок, сделанный камерой Osiris перед приземлением на комету 67Р/Чурюмова - Герасименко в 08:20 по Гринвичу 30 сентября

Свободное падение продлилось 13,5 часов, и его скорость не превышала одного метра в секунду. Поэтому предполагается, что посадка «Розетты» была мягкой. Наиболее проблематичным моментом посадки космического аппарата является дефицит энергии. Чем дальше он удаляется от Земли, тем больше падает скорость передачи его данных. Чтобы извлечь из управляемого падения максимум пользы для науки, сотрудники ESA договорились об отключении 3 из 11 инструментов «Розетты».

Запустить с Земли космический аппарат, который через десять лет на расстоянии 0,5 млрд. км от нашей планеты догонит крошечную глыбу размером 5 км, войдет на ее орбиту, мягко высадит на ее поверхность свой мобильный модуль и будет изучать строение этой кометы - это что-то фантастическое. После этого эксперимента полеты на Луну и Марс кажутся простейшими задачами. Однако это свершилось и 12 ноября 2014 г. спускаемый аппарат Филаи сел на комету 67P/ Чурюмов-Герасименко и передал ее изображение и массу научных данных на Землю с расстояния 500 000 000 км. Об этом событии сейчас много говорят и пишут. Мы тоже не могли оставить без внимания это достижение нашего века. Надеемся, что в данном материале, подготовленном по материалом официальных сайтов организаторов полета, Вы найдете ответы на интересующие многих вопросы.

Что за комета и почему так называется? Комета 67P/ Чурюмов-Герасименко была названа в честь ее первооткрывателей - Клима Чурюмова и Светланы Герасименко, которые заметили и сфотографировали комету в 1969 г, наблюдая за звездным небом из обсерватории Астрофизического института в Алма-Ате. Комета несколько раз приближалась к Солнцу и была видна с Земли: в 1969, 1976, 1982, 1989, 1996, 2002 и 2009 годах. В 2003 г. был получено изображение кометы с помощью телескопа Хаббл, которое позволило оценить размеры кометы - примерно 3 х 5 км.

Почему космическую станцию назвали «Розетта»? Розетта (Rosetta) названа так в честь известного камня «Rosetta Stone», весом 762 кг., состоящего из вулканического базальта и сейчас хранящегося в Британском музее, в Лондоне. Камень послужил ключом к расшифровке античных Египетских писаний. Камень был обнаружен французскими солдатами, которые готовились снести старую стену около деревни Rashid (Rosetta) в дельте Нила в 1799 г. Высеченные на камне надписи содержали Египетские иероглифы и одновременно греческие слова, которые можно было легко понять. Исследуя надписи на камне, историки смогли начать расшифровку мистических античных рисунков и воссоздать историю древнего Египта. Подобно тому, как Камень Розетта стал ключом к древней цивилизации, космический аппарат Розетта должен открыть загадку самых старых строительных кирпичиков Солнечной системы - комет.

Почему спускаемый модуль назвали Филаи? Филаи (Philae) - спускаемый аппарат Розетты тоже назван в честь находки, позволившей расшифровать древние Египетские надписи. Philae obelisk - один из двух обелисков, найденных в 1815 г на острове Philae (по-русски обычно переводят, как Филы) в южном Египте. На обелиске также были найдены иероглифы и древнегреческие слова, ученые смогли распознать на обелиске имена «Птолемей» и «Клеопатра», написанные иероглифами. По-русски спускаемый аппарат Philae иногда произносят, как Филы, по имени египетского острова. Но иностранцы так не говорят. Если прислушаться к европейцам, то произношение зависит от акцента. Англичане говорят что-то между Филаи и Филей, итальянцы очень близко к Филя.

Какова полная траектории полета? Траектория действительно очень сложная. Розетта была запущена в 2004 г. из Французского космодрома и на первом этапе заняла «парковочную орбиту». Затем она ускорялась, подобно космическому биллиардному шару внутри Солнечной системы, сделав за десять лет почти четыре витка вокруг Солнца по сложной траектории, используя гравитацию Земли и Марса. Интересен график космического полета:

Подготовка к сближению с кометой (маневрирование) май-август 2014 г

Как осуществлялась связь с Землей? Все научные данные с приборов на борту станции были переданы на Землю с помощью радиосвязи. Этот же канал связи использовался для управления приборами на борту. Центр управления полетом расположен в Европейском космическом центре (the European Space Operations Centre (ESOC) в Дармштадте, Германия.

Какого размера Розетта? Картинок множество, иногда по ним трудно оценить реальные размеры корабля. Розетта, на самом деле, представляет собой алюминиевый ящик размерами 2.8 x 2.1 x 2.0 метров. С одной стороны аппарата располагается двухметровая вращающаяся локационная тарелка - антенна. С противоположной стороны прикреплен спускаемый аппарат. С двух других сторон простираются огромные крылья Площадь каждого крыла 32 кв.м. Размах крыльев - 32 м. Каждое крыло состоит из пяти панелей. Оба крыла могут свободно вращаться на ± 180 °, чтобы поймать максимум солнечного света. Полная масса аппарата около 3 тонн., из них масса научных приборов - 165 кг. Спускаемый аппарат Филаи весит 100 кг содержит 10 научных приборов весом 21 кг.

Кто изготовил и запустил космический аппарат, сколько он стоил? В проект были вовлечены более 50 компаний из 14 стран Европы и США. Основной разработчик -Astrium Germany с подрядчиками: Astrium UK (платформа корабля), Astrium France (авиационное оборудование), Alenia Spazio (сборка, интегрирование частей, контроль). Стоимость космического проекта оценивается в 1,4 млрд. евро.

Что Филаи передал на Землю? 12 ноября из космической станции Розетта был спущен на поверхность кометы спускаемый аппарат Филаи. Ученые столкнулись с неожиданной проблемой - не сработали гарпуны, призванные сразу зацепиться за поверхность, в результате аппарат подскочил два раза, прежде чем закрепился на поверхности. Точное месторасположение Филаи стало не известно. Однако связь с аппаратом поддерживалась, на Землю передавалась информация и снимки с поверхности. В том числе была передана информация об измерении температуры. Тепловизионный прибор, входящий в состав MUPUS (MUlti-PUrpose Sensors for Surface and Sub-Surface), размещенный на корпусе Филаи, работал в течение всей посадки и трех касаний поверхности. Во время финального приземления MUPUS зарегистрировал температуру -153 °С вблизи дна внешнего балкона аппарата в момент перед его развертыванием на поверхности. После посадки и развертывания, сенсоры около верхушки аппарата охладились еще на 10 °С в течение примерно получаса. Ученые предполагают, что охлаждение произошло из-за радиационной передачи тепла ближайшей стенке (неровность на поверхности кометы), видимой на снимках, либо из-за погружения сенсора в холодную пыль на поверхности кометы. Как планировалось, было проведено бурение поверхности специальным буром CD2, который затем передал взятые пробы анализатору COSAC. Однако ученые не уверены, что бур действительно передал глубинные пробы, а не газ и пыль с поверхности, т.к. Филаи был не достаточно закреплен на поверхности и мог подняться во время бурения. Анализ материалов продолжается. Уже сейчас очевидно, что система COSAC во время посадки спускаемого модуля получила ценные данные о том, что газ на поверхности кометы, содержит органические молекулы. Система Ptolemy также успешно собрала газы и в настоящее время анализируются их спектры и проводится молекулярная идентификация.

К сожалению, через три дня после высадки на поверхность кометы, солнечные аккумуляторы спускаемого аппарата Филаи полностью разрядились и дальнейшая связь с ним была потеряна.

Может ли Филаи «проснуться» и продолжить работу?

Ученые не исключают такой возможности. Марио Салатти (Philae Program Manager) надеется, что Филаи придет в себя и продолжит измерения на поверхности кометы. Хотя то место, где сейчас находится Филае, получает очень мало Солнечной радиации, это, с другой стороны, открывает и новые перспективы. В настоящий момент аппарат находится в тени валунов, местная температура на нем меньше, чем планировалось. И когда Филаи проснется, он сможет работать дольше, чем ожидалось, возможно, до максимального сближения с Солнцем.

Как долго Розетта будет летать вблизи кометы? Розетта будет находится вблизи кометы все время, пока комета летит по направлению к Солнцу и даже дольше - до декабря 2015 г. Максимальное сближение с Солнцем произойдет 13 августа 2015 г. Ученые надеются получить интересные данные об изменениях, происходящих с кометой по мере нагрева.

Постоянно обновляющиеся снимки, переданные Розеттой можно посмотреть на сайте Европейского космического агентства (ESA) http://sci.esa.int/rosetta/

Философствование на тему:

Космический проект Розетта очень впечатляет. На мой взгляд, важна даже не основная миссия (исследование кометы), а осуществление всего полета и посадки на комету. Это говорит об огромных возможностях современной техники преобразования радио сигналов и передачи на огромные расстояния, об изобретении и опробовании новых, просто фантастических солнечных энергетических приборов, о возможности планирования полетов с применением гравитационных ускорений и т.д. Одно из важнейших достижений - это объединение ученых из разных стран для осуществления единого проекта.

В то же время не могу не сделать несколько философских рассуждений о возможностях человечества. За последнее десятилетие достигли очень многого в области информационных технологий. Люди могут практически мгновенно выходить на связь друг с другом и с приборами с помощью мобильных устройств, подключенных к Всемирной сети - Интернету. Однако, что касается реальной скорости передвижения человека и других материальных объектов, здесь мы не многого достигли. Скорость передвижения все еще очень отстает от скорости передачи информации. Сигнал с кометы 67P/ Чурюмов-Герасименко идет сейчас 28 мин., а ракете понадобилось 10 лет, чтобы долететь до кометы. Наши возможности освоения космоса очень ограничены способом и скоростью передвижения. Сможет ли человек хотя бы приблизится к 300000 км/с? Доступна ли когда-нибудь будет телепортация? Это фантастика, но только для нашего времени. Не забудьте, что видеотелефон тоже был фантастикой в начале 20 века.

По всем признакам мы вступили в эпоху новых открытий. Многие в прошлом году с замиранием сердца следили за миссией «Розетта». Посадка на комету, первая в истории, была сложнейшей операцией, как и вся программа в целом. Однако возникшие трудности не умаляют значение как самого события, так и тех данных, которые уже добыл и все еще поставляет космический зонд. Зачем же нужна была высадка на комету и какие результаты получили астрофизики? Об этом и пойдет речь ниже.

Главная тайна

Начнем издалека. Одна из основных задач, стоящих перед всем научным миром - понять, что способствовало Со времен Античности на эту тему высказывалась масса гипотез. Одна из современных версий гласит, что не последнюю роль тут сыграли кометы, во множестве падавшие на планету в период ее формирования. Считается, что они могли стать поставщиками воды и органических молекул.

Свидетельства начала

Подобная гипотеза сама по себе прекрасно обосновывает интерес ученых, от астрономов до биологов, к кометам. Однако есть и еще несколько любопытных моментов. Хвостатые несут сквозь пространство достаточно подробную информацию о том, что происходило на самых ранних этапах формирования Солнечной системы. Именно тогда и образовалось большинство комет. Таким образом, высадка на комету дает возможность буквально изучить материю, из которой формировался наш кусочек Вселенной больше четырех миллиардов лет назад (и никакой машины времени не надо).

Кроме того, изучение движения кометы, ее состава и поведения при сближении с Солнцем дает огромное о подобных космических объектах, позволяет проверить массу предположений и научных гипотез.

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.

Уникальность миссии

Для того чтобы прочувствовать, насколько высадка на комету непростая операция, нужно понять, что вообще представляет собой это Оно несется сквозь пространство на огромной скорости, достигающей иногда нескольких сотен километров в секунду. При этом хвост кометы, образующийся при приближении тела к Солнцу и столь красиво выглядящий с Земли, представляет собой смесь газа и пыли. Все это сильно осложняет не только посадку, но и движение параллельным курсом. Необходимо уравнять скорость аппарата со скоростью объекта и выбрать нужный момент для сближения: чем ближе комета к Солнцу, тем сильнее выбросы с ее поверхности. И лишь затем может быть осуществлена посадка на комету, которая будет еще осложняться и низкими показателями гравитации.

Выбор объекта

Все эти обстоятельства делали необходимым тщательный подход к выбору цели миссии. Посадка на комету Чурюмова-Герасименко - не первый вариант. Изначально предполагалось, что зонд «Розетта» будет отправлен к комете Виртанена. Однако в планы вмешался случай: незадолго до предполагаемой отправки отказал двигатель у ракеты-носителя «Ариан-5». Именно она должна была вывести «Розетту» в космос. В результате запуск отложили и возникла необходимость в выборе нового объекта. Им и стала комета Чурюмова-Герасименко или 67P.

Этот космический объект был обнаружен в 1969 году и назван в честь первооткрывателей. Он относится к числу короткопериодических комет и делает один оборот вокруг Солнца примерно за 6,6 лет. Ничем особо примечательным 67P не отличается, однако обладает хорошо изученной траекторией полета, не выходящей за орбиту Юпитера. Именно к ней и отправилась «Розетта» 2 марта 2004 года.

«Начинка» космического аппарата

Зонд «Розетта» унес с собой в космос большое количество оборудования, предназначенного для исследований и фиксации их результатов. Среди них и камеры, способные улавливать излучение в ультрафиолетовой части спектра, и аппараты, необходимые для изучения структуры кометы и анализа грунта, и приборы для исследования атмосферы. Всего в распоряжении «Розетты» оказалось 11 научных инструментов.

Отдельно нужно остановиться на спускаемом модуле «Филы» - именно ему предстояло осуществить приземление на комету. Часть высокотехнологичного оборудования размещалась прямо на нем, поскольку была необходима для изучения космического объекта непосредственно после высадки. Кроме того, «Филы» оснащался тремя гарпунами для надежной фиксации на поверхности после того, как его спустит «Розетта». Посадка на комету, как уже говорилось, сопряжена с определенными трудностями. Гравитация тут настолько мала, что при отсутствии дополнительных креплений модуль рискует затеряться в открытом космосе.

Долгий путь

Высадка на комету 2014 года предварялась десятилетним полетом зонда «Розетта». В течение этого времени он пять раз оказывался недалеко от Земли, пролетал рядом с Марсом, встретил два астероида. Великолепные снимки, сделанные зондом в этот период, в очередной раз напоминают о красоте природы и Вселенной в самых разных ее уголках.

Однако может возникнуть логичный вопрос: зачем «Розетта» так долго кружила по Солнечной системе? Понятно, что фотографии и другие данные, собранные в процессе полета, не были его целью, а, скорее, стали приятным и интересным бонусом для исследователей. Цель этого маневра - подойти к комете сзади и сравнять скорость. Результатом десятилетнего полета должно было стать фактическое превращение «Розетты» в спутник кометы Чурюмова-Герасименко.

Сближение

Сейчас, в апреле 2015 года, можно с уверенностью сказать, что высадка зонда на комету в целом прошла удачно. Однако в августе прошлого года, когда аппарат только вышел на орбиту космического тела, это было еще делом ближайшего будущего.

Зонд на комету высадился 12 ноября 2014 года. За посадкой следил практически весь мир. Отстыковка «Филы» прошла удачно. Проблемы начались в момент приземления: не сработали гарпуны и аппарат не смог закрепиться на поверхности. «Филы» дважды отскочил от кометы и только на третий раз смог опуститься, причем он отлетел от места предполагаемой посадки примерно на километр.

В результате модуль «Филы» оказался в зоне, куда почти не проникают необходимые для восполнения энергетического заряда батарей. На случай если посадка на комету произойдет не совсем удачно, аппарат был оснащен заряженным аккумулятором, рассчитанным на 64 часа. Он проработал чуть меньше, 57 часов, но и за это время «Филы» успел сделать практически все, для чего создавался.

Результаты

Посадка на комету Чурюмова-Герасименко позволила ученым получить обширные данные об этом космическом теле. Многие из них еще не обработаны или требуют анализа, однако первые результаты уже представлены широкой общественности.

Изучаемое космическое тело по форме схоже с (высадка на комету предполагалась в район «головы»): две сравнимые по размерам округлые части соединены узким перешейком. Одна из задач, стоявших перед астрофизиками, - понять причину такого необычного силуэта. Сегодня выдвигаются две основные гипотезы: либо это результат столкновения двух тел, либо к формированию перешейка привели процессы эрозии. На данный момент точный ответ не получен. Благодаря исследованиям «Филы» стало лишь известно, что уровень гравитации на комете неодинаков. Самый большой показатель наблюдается в верхней части ядра, а наименьшей - как раз в области «шеи».

Рельеф и внутренняя структура

Модуль «Филы» обнаружил на поверхности кометы различные образования, по виду напоминающие горы и дюны. По своему составу большинство из них представляют собой смесь льда и пыли. Холмы высотой до 3 метров, названные мурашками, на 67P встречаются довольно часто. Ученые предполагают, что они образовались на первых этапах формирования Солнечной системы и могут покрывать поверхности и других подобных небесных тел.

Поскольку зонд на комету опустился не самым удачным образом, ученые опасались начинать запланированное бурение поверхности. Однако его все-таки осуществили. Оказалось, что под верхним слоем располагается другой, более плотный. Вероятнее всего, он состоит изо льда. В пользу этого предположения говорит и анализ вибраций, зафиксированных аппаратом во время посадки. Вместе с тем снимки спектрографов показывают неодинаковое соотношение органических соединений и льда: первых явно больше. Это не сходится с предположениями ученых и ставит под сомнение версию происхождения кометы. Предполагалось, что она образовалась в области Солнечной системы, поблизости от Юпитера. Исследование снимков, однако, опровергает эту гипотезу: судя по всему, 67P сформировалась в поясе Койпера, расположенном за орбитой Нептуна.

Миссия продолжается

Космический аппарат «Розетта», внимательно следивший за деятельностью модуля «Филы» до момента его засыпания, не покинул комету Чурюмова-Герасименко до сих пор. Он продолжает наблюдать за объектом и присылать данные на Землю. Так, в число его обязанностей входит фиксация выбросов пыли и газа, которые увеличиваются по мере приближения кометы к Солнцу.

Ранее было установлено, что основным источником подобных выбросов является так называемая шея кометы. Причиной этого может быть низкая гравитация этой области и возникающий здесь эффект аккумуляции солнечной энергии, отраженной от соседних участков. В марте этого года «Розетта» также зафиксировала выброс пыли и газа, интересный тем, что произошел он на неосвещенной стороне (как правило, такие явления возникают в результате разогрева поверхности, то есть на солнечной части кометы). Все эти процессы и особенности 67P еще предстоит объяснить, пока же сбор данных продолжается.

Первая в истории человечества посадка на поверхность кометы стала результатом труда большого числа ученых, техников, инженеров и проектировщиков на протяжении почти сорока лет. Сегодня миссия «Розетта» признается одним из самых грандиозных событий космической эры. Естественно, что астрофизики не намерены на этом ставить точку. В число амбициозных планов на будущее входит создание спускаемого модуля, который будет в состоянии передвигаться по поверхности кометы, и космического аппарата, способного сблизится с объектом, собрать образцы грунта и вернуться с ними на Землю. В целом удачный проект «Розетта» вдохновляет ученых на все более смелые программы по освоению тайн Вселенной.

И Лютеция

Космический аппарат запущен 2 марта 2004 года к комете 67P/Чурюмова - Герасименко . Выбор кометы был сделан из соображений удобства траектории полёта (см. ). «Розетта» - первый космический аппарат, который вышел на орбиту кометы . В рамках программы 12 ноября 2014 года произошла первая в мире мягкая посадка спускаемого аппарата на поверхность кометы. Основной зонд «Розетта» завершил свой полёт 30 сентября 2016 года, совершив жёсткую посадку на комету 67P/Чурюмова - Герасименко .

Происхождение названий

Название зонда происходит от знаменитого Розеттского камня - каменной плиты с выбитыми на ней тремя идентичными по смыслу текстами, два из которых написаны на древнеегипетском языке (один - иероглифами , другой - демотическим письмом), а третий написан на древнегреческом языке . Сравнивая тексты Розеттского камня, Жан-Франсуа Шампольон смог расшифровать древнеегипетские иероглифы; с помощью космического аппарата «Розетта» ученые надеются узнать, как выглядела Солнечная система до того, как сформировались планеты.

Название спускаемого аппарата также связано с расшифровкой древнеегипетских надписей. На острове Филы на реке Нил был найден обелиск с иероглифической надписью , упоминающей царя Птолемея VIII и цариц Клеопатру II и Клеопатру III . Надпись, в которой ученые распознали имена «Птолемей» и «Клеопатра», помогла расшифровать древнеегипетские иероглифы.

Предпосылки создания аппарата

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: это и советские «Вега-1» и «Вега-2» , и японские «Суйсэй » и «Сакигакэ », и европейский зонд «Джотто ». 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 (англ. Comet Rendezvous Asteroid Flyby , сокращённо CRAF ). ЕКА разрабатывало программу возвращения образца ядра кометы (англ. Comet Nucleus Sample Return - CNSR ), которая должна была осуществляться после программы CRAF . Новые космические аппараты планировалось сделать на стандартной платформе Mariner Mark II , что сильно сокращало расходы. В 1992 году, однако, НАСА прекратило разработку CRAF из-за бюджетных ограничений. ЕКА продолжило разработку КА самостоятельно. 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 «Филы». Завершить миссию планировалось контролируемым столкновением зонда «Розетта» с кометой.

Цель и программа полёта

Изначально запуск «Розетты» был запланирован на 12 января 2003 года. Целью исследований была выбрана комета 46P/Виртанена .

Однако в декабре 2002 года произошёл отказ двигателя Вулкан-2 при запуске ракеты-носителя «Ариан-5 » . В связи с необходимостью усовершенствования двигателя запуск космического аппарата «Розетта» был отложен , после чего для него была разработана новая программа полёта.

Новый план предусматривал полёт к комете 67P/Чурюмова - Герасименко , со стартом 26 февраля 2004 года и встречей с кометой в 2014 году . Отсрочка запуска вызвала дополнительные затраты около 70 миллионов евро на хранение космического аппарата и другие нужды. «Розетта» была запущена 2 марта 2004 года в 7:17 UTC с космодрома Куру во Французской Гвиане . В качестве почётных гостей на запуске присутствовали первооткрыватели кометы профессор Киевского университета Клим Чурюмов и научный сотрудник Института астрофизики Академии наук Таджикистана Светлана Герасименко . Кроме изменения времени и цели, программа полёта практически не изменилась. Как и прежде, «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 модуля «Филы» было запланировано начало выполнения научной программы:

  • определение параметров ядра кометы;
  • исследование химического состава;
  • изучение изменения активности кометы со временем.

Траектория

В соответствии с целью полёта, аппарату нужно было не только встретиться с кометой 67P, но и оставаться при ней все то время, пока комета будет приближаться к Солнцу, непрерывно проводя наблюдения; требовалось также сбросить Philae на поверхность ядра кометы. Для этого аппарат должен был быть практически неподвижен по отношению к нему. С учётом того, что комета при этом будет находится в 300 млн км от Земли и двигаться со скоростью 55 тыс. км /час. Поэтому аппарат необходимо было вывести в точности на ту орбиту, по которой следовала комета, и при этом разогнать до точно такой же скорости. Из этих соображений выбиралась как траектория полёта аппарата, так и сама комета, к которой следовало лететь .

Трактория полёта «Розетты» была основана на принципе «гравитационного маневра » (На илл ). Вначале аппарат двинулся к Солнцу и, обогнув его, вновь вернулся к Земле, откуда двинулся навстречу Марсу. Обогнув Марс, аппарат вновь сблизился с Землёй и затем снова вышел за орбиту Марса. К этому моменту комета находилась за Солнцем и ближе к нему, чем Rosetta. Новое сближение с Землёй направило аппарат в направлении кометы, которая в этот момент направлялась от Солнца вовне Солнечной системы. В конце концов Rosetta сблизилась с кометой с требуемой скоростью. Столь сложная траектория позволила снизить расход топлива за счёт использования гравитационных полей Солнца, Земли и Марса .

Главная двигательная установка состоит из 24 двухкомпонентных двигателей с тягой в 10 . Аппарат имел на старте 1670 кг двухкомпонентного топлива, состоящего из монометилгидразина (горючего) и тетраоксида азота (окислителя).

Корпус из ячеистого алюминия и разводку электрического питания по борту изготовила финская компания Patria . (англ.) русск. изготовил приборы зонда и спускаемого аппарата: COSIMA, MIP (Mutual Impedance Probe), LAP (Langmuir Probe), ICA (Ion Composition Analyzer), прибор поиска воды (Permittivity Probe) и модули памяти (CDMS/MEM) .

Научное оборудование спускаемого аппарата

Общая масса спускаемого аппарата - состоит из десяти научных приборов. Спускаемый аппарат спроектирован для в общей сложности 10 экспериментов по изучению структурных, морфологических, микробиологических и других свойств ядра кометы . Основу аналитической лаборатории спускаемого аппарата составляют пиролизёры , газовый хроматограф и масс-спектрометр .

Пиролизёры

Для исследования химического и изотопного состава ядра кометы «Филы» оборудован двумя платиновыми пиролизёрами . Первый может разогревать образцы до температуры 180 °C, а второй - до 800 °C. Образцы могут разогреваться с контролируемой скоростью. На каждом шаге при повышении температуры анализируется суммарный объём выделившихся газов .

Газовый хроматограф

Основным инструментом разделения продуктов пиролиза является газовый хроматограф . В качестве газа-носителя используется гелий . В аппарате используется несколько различных хроматографических колонок, способных анализировать различные смеси органических и неорганических веществ .

Масс-спектрометр

Для анализа и идентификации газообразных продуктов пиролиза используется масс-спектрометр с время-пролётным (англ. time of flying - TOF ) детектором .

Список исследовательских приборов по цели назначения

Ядро

  • ALICE (An Ultraviolet Imaging Spectrometer).
  • OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System).
  • VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer).
  • MIRO (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter).

Газ и пыль

  • ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis).
  • MIDAS (Micro-Imaging Dust Analysis System).
  • COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyser).

Влияние Солнца

  • GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator).
  • RPC (Rosetta Plasma Consortium).

23 января 2015 журнал «Science» опубликовал специальный выпуск научных исследований, связанных с кометой . Исследователи обнаружили, что основной объём выделяемых кометой газов приходится на «шею» - область соединения двух частей кометы: здесь камеры OSIRIS постоянно фиксировали поток газа и обломков. Члены научной команды системы получения изображений OSIRIS установили, что область Хапи, расположенная в перемычке между двумя крупными долями кометы и демонстрирующая высокую активность как источник газопылевых струй, отражает красный свет менее эффективно, чем другие области, что может указывать на присутствие замороженной воды на поверхности кометы или неглубоко под её поверхностью.

См. также

  • «Дип Импакт» - космический аппарат NASA , исследовавший комету 9P/Темпеля ; первая посадка космического аппарата на комету (жёсткая посадка - намеренное столкновение тяжёлого ударного устройства с кометой).
  • «Стардаст» - космический аппарат NASA, исследовавший комету 81P/Вильда и доставивший образцы её вещества на Землю.
  • «Хаябуса» - космический аппарат Японского аэрокосмического агентства , исследовавший астероид Итокава и доставивший образцы его грунта на Землю.

Примечания

  1. ESA Science & Technology: Rosetta (англ.) . - Розетта на сайте ЕКА. Архивировано 23 августа 2011 года.
  2. «Розетта» отправилась на комету Чурюмова - Герасименко (неопр.) (недоступная ссылка) . Грани.ру (2 марта 2004). Архивировано 23 августа 2011 года.
  3. Аппарат Rosetta завершил свою 12-летнюю миссию (неопр.) . ТАСС (30 сентября 2016).
  4. Николай Никитин Ждём посадки на комету // Наука и жизнь . - 2014. - № 8. - URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/24739/
  5. Татьяна Зимина Поцелуй двух комету // Наука и жизнь . - 2015. - № 12. - URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/27537/
  6. Ракета Ariane-5 с двумя спутниками упала в океан сразу после запуска (неопр.) (недоступная ссылка) . Грани.ру . Архивировано 23 августа 2011 года.
  7. Полёт Rosetta к комете Виртанена сорван (неопр.) (недоступная ссылка) . Грани.ру . Архивировано 23 августа 2011 года.
  8. Новой целью для «Розетты» станет комета, открытая советскими астрономами (неопр.) (недоступная ссылка) . Грани.ру (12 марта 2003). Архивировано 23 августа 2011 года.
  9. Бурба{{nbsp&124;1}}Г. Как сесть на хвост кометы? // Вокруг света, 2005, № 12 (научно-популярная статья).
  10. , с. 245.
  11. Космический аппарат «Розетта» попрощался с Землёй (неопр.) (недоступная ссылка - история ) . Компьюлента (13 ноября 2009).
  12. No bugs please, this is a clean planet! (неопр.) (недоступная ссылка - история ) . European Space Agency (30 июля 2002). Дата обращения 7 марта 2007.
  13. The Rosetta orbiter (неопр.) . European Space Agency (16 января 2014). Дата обращения 13 августа 2014.
  14. Stage, Mie. «Terma-elektronik vækker rumsonde fra årelang dvale » Ingeniøren , 19 January 2014.

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).
Правообладатель иллюстрации ESA Image caption Так выглядела поверхность кометы с высоты 5,8 км

"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.