Успеть за 60 часов

Приключения аппарата «Филы» на комете Чурюмова—Герасименко

Кадр из фильма Chasing A Comet – The Rosetta Mission. Иллюстрация: DLR

12 ноября 2014 года зонд «Филы» стал первым космическим аппаратом, севшим на поверхность кометы. Нельзя сказать, что все прошло до конца удачно: «Филы» проработали на поверхности всего около 60 часов. Однако ученые выжали из этой «неудачи» все, что смогли. «Чердак» вспоминает удивительные приключения зонда.

До «Фил» кометы исследовали исключительно с почтительного расстояния. Первым аппаратом, который прошел через хвост кометы, стал аппарат International Cometary Explorer (ICE), который в 1985 году пролетел в восьми тысячах километров от кометы Джакобини—Циннера. Переданные им данные подтвердили, что вещество комет — смесь льда и грязи.

Первую попытку «пощупать» поверхность кометы сделал аппарат Deep Impact, который сбросил ударный модуль на комету Темпеля. От удара поднялось огромное облако пыли и льда, что позволило основному аппарату, обращавшемуся вокруг кометы, проанализировать состав ее вещества. Пыли в облаке оказалось больше, чем льда, а по размеру она была очень «тонкого помола», как тальк, а не как песок, например. Химический анализ показал наличие в кометном веществе карбонатов, натрия и силикатов.

Запасная цель

Космический аппарат «Розетта» отправился к комете Чурюмова—Герасименко в 2004 году, чтобы сбросить на нее спускаемый модуль «Филы». В 1970—80-х годах, когда этот проект только планировался Европейским космическим агентством (ESA) совместно с NASA, идея была другой: аппарат должен был отправиться к комете Виртанен, взять образцы грунта и вернуть их на Землю.

Комета Виртанен (точка в центре снимка). Иллюстрация: ESO


Однако американское космическое агентство вышло из проекта, и его бюджет здорово сократился. От идеи привезти на Землю 10 килограммов кометного вещества отказались, вместо этого к комете решили послать аппарат со спускаемым модулем для исследования кометы на месте.

Работа над проектом началась в 1992 году. В 2002 году, когда все было почти готово, из-за аварии ракеты «Ариан-5», на которой «Розетта» должна была отправиться в космос, запуск пришлось отложить. Но поскольку комета не может остановиться и подождать, пока на Земле все наладят, для «Розетты» пришлось выбрать другую цель. Ею стала комета Чурюмова—Герасименко.

Чем больше вес космического аппарата, тем сложнее и дороже его запуск. Все научное оборудование «Розетты» весило около полутора центнеров, зато топливо «тянуло» аж на 1670 килограммов. Спускаемый модуль «Филы» размером с холодильник весил несерьезные 100 килограммов. Для экономии топлива траектория аппарата была рассчитана так, чтобы притяжение планет по пути помогло ему двигаться к цели, но из-за этого полет, начавшийся в 2004 году, растянулся на 10 лет.



Место для посадки

Наконец, в марте 2014 года «Розетта» прибыла к комете и начала передавать ее первые «портреты». До этого в распоряжении ученых были только снимки, сделанные телескопом «Хаббл», которые давали весьма смутное представление о комете.

До «Розетты» кометы снимал телескоп «Хаббл», и после обработки выглядело это примерно так... Иллюстрация: NASA


Из-за отсутствия внятной карты кометы место посадки зонда «Филы» нельзя было выбрать заранее. Чтобы определиться с точкой «прикомечивания», у ученых было несколько месяцев до ноября 2014 года. Чтобы безболезненно посадить зонд на комету, нужен ровный участок поверхности размером с футбольное поле. Но на комете Чурюмова—Герасименко такого не оказалось. Так что специалистам пришлось выбирать из того, что было.

Экстремальная посадка

11 ноября все было готово к высадке зонда на комету. Однако уже при включении начались неполадки: аппарат «проснулся» лишь со второй попытки. Затем выяснилось, что не работает небольшой двигатель в верхней части аппарата, задачей которого было во время посадки прижать «Филы» к поверхности и не дать ему улететь в открытый космос, когда аппарат выпустит гарпуны, чтобы закрепиться на поверхности.

Спуск «Фил» начался 12 ноября в 11:35 по московскому времени и занял несколько часов. Когда аппарат наконец достиг поверхности кометы, было неясно, что происходит: одни приборы показывали, что аппарат и поверхность встретились, а другие — что аппарат вращается. Как оказалось, гарпуны, при помощи которых «Филы» должны были закрепиться на поверхности, не сработали — аппарат оттолкнулся от кометы (гравитация на ней очень маленькая) и отлетел обратно в космос. К счастью, поскольку двигатель сломался и не толкал «Филы» к поверхности, модуль отлетел не слишком далеко, всего на километр, и снова упал на комету, а потом снова от нее оттолкнулся.

60 часов на все

В 20:32 вращение аппарата прекратилось, после третьего прыжка «Филы» наконец остановились, попав в углубление на поверхности. Однако его ждала новая проблема: на солнечные панели почти не падал свет, а значит, небольшого запаса батареи хватало ненадолго: около 60 часов на то, чтобы собрать и передать все возможные данные. Это заставило исследователей спешно поменять порядок использования научных инструментов «Фил», например бурение поверхности было решено отложить, чтобы не разрядить батарею этой энергоемкой операцией.

Снимок кометы от 20 июля 2015 года. Иллюстрация: ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0


Когда батарея разрядилась, «Филы» заснули. В следующий раз они выйдут на связь только спустя семь месяцев — 13 июня 2015 года. После этого будет еще несколько сеансов, по нескольку минут каждый (рекорд — целых 20 минут), однако в июле контакты с зондом прекратились, и с тех пор он больше не выходил на связь.

Выжать все возможное

Назвать все это удачной посадкой сложно. Но не для того «Розетта» летела к комете Чурюмова—Герасименко целых десять лет, чтобы можно было просто констатировать тот факт, что встреча «Фил» и кометы была не слишком плодотворной. Да, до бурения поверхности дело так и не дошло, однако масс-спектрометры «Фил» (приборы, необходимые для анализа состава вещества) получили материал для работы, когда аппарат прыгал по поверхности и поднял пыль. Это позволило подтвердить наличие в кометном веществе органических молекул, которые прежде были найдены инструментами «Розетты» в газопылевом облаке, окружающем комету, а также обнаружить четыре органических вещества, которые раньше никогда не находили на кометах — метилизоцианат, ацетон, пропаналь и ацетамид.

Более того, траектория, которую описал аппарат, прыгая по комете, и оставленные им следы позволили ученым сделать некоторые выводы о свойствах поверхности. Они пришли к выводу, что сначала «Филы» столкнулись с мягким зернистым слоем около четверти метра толщиной, покрывающим более твердую поверхность, а затем попали на плотный слой льда и пыли. Поскольку модуль оказался на твердой поверхности, он не смог измерить температуру под поверхностью, однако ему удалось получить данные, позволяющие судить о температуре на поверхности кометы: на освещенной стороне она колеблется от минус 183 до минус 143 градусов по Цельсию.

Также исследователи смогли запустить инструмент CONSER, установленный на «Филах». Его задача — посылать сигнал от «Фил» к «Розетте» так, чтобы он проходил через комету. Этот эксперимент подтвердил, что структура кометы пористая и 75—85% ее объема составляет пустота. Более того, «Филам» удалось «оглядеться» на поверхности и передать сделанные снимки.

Панорама, присланная «Филами» с кометы, сам аппарат в центре дорисован. Иллюстрация: ESA/Rosetta/Philae/CIVA


Гибель «Розетты»

В настоящее время «Филы» остаются безмолвны на поверхности кометы, «Розетта» продолжает летать вокруг, и совсем недавно аппарат обнаружил в составе облака молекулярный кислород. Сама комета тем временем прошла ближайшую к Солнцу точку своего пути и теперь удаляется от звезды. Предполагается, что «Розетта» будет работать до сентября 2016 года, после чего ее разобьют о поверхность кометы. До последнего момента аппарат будет собирать и передавать научные данные: делать снимки поверхности со все более близкого расстояния и брать химические пробы на разных высотах и в разных местах над кометой.
Теги:

Читать еще на Чердаке: