Космическая миссия Rosetta достигла своей кульминации. Что мы знаем о миссии «Розетта После пролета Лютеции все приборы

Исследование комет привлекательно тем, что их ядра, благодаря своим малым массам, хранят в неизменном виде первичное вещество протопланетного облака. 4,5 миллиардов лет назад из него образовались планеты и другие тела Солнечной системы. За время, истекшее с тех пор, реликтовое вещество в планетах и их больших спутниках не раз подвергалось изменению: многократному сдавливанию, переправлению, ударным воздействиям в результате столкновений и метеоритных бомбардировок. Поэтому столь актуально исследование кометных ядер. Ведь раскрытие тайны реликтового вещества даст нам ключ к пониманию истории формирования Солнечной системы.

В 1986 году было осуществлено несколько космических миссий к ядру кометы Галлея (1Р). С помощью космических аппаратов Вега — 1, Вега — 2 (СССР), Giotto (Европейское космическое агентство, ЕКА), Suisei, Sagikake (Японское космическое агентство) и ICE (NASA) получены уникальные данные о геометрии и физических свойствах ядра, о химическом составе кометных пылинок, о параметрах магнитного поля, о взаимодействии солнечного ветра с плазменным хвостом кометы Галлея. Тем не менее, эти космические миссии поставили ряд новых острых вопросов относительно кометных ядер и физических механизмов, которые отвечают за процессы газо -, пылевыделения, образования плазменных структур в голове и кометном хвосте.

Поэтому уже в 1988 г. был предложен новый уникальный проект Розетта (Rosetta). Задачей этого проекта стало не только сближение космического аппарата с ядром одной из короткопериодических комет семейства Юпитера и перевод его на орбиту спутника кометного ядра, но и посадка спускаемого модуля с научной аппаратурой на ядро с целью исследования его химического состава и физических свойств.

Проект Розетта разрабатывался ЕКА более 15 лет. Основной задачей миссии является изучение проблемы происхождения комет, связи между кометным и межзвездным веществом. В рамках миссии планируется проведение исследований глобальных характеристик кометного ядра, определение его динамических свойств, а также детальное изучение кометной атмосферы. На период длительного путешествия космического аппарата по Солнечной системе запланированы исследования глобальных характеристик астероидов, включая определение их динамических параметров, поверхностной морфологии и состава.

Первоначально, главным объектом миссии Розетта была выбрана короткопериодическая комета Виртанена, диаметр ядра которой составляет около 1 км. Именно для исследования такого небольшого ядра и проектировалась вся научная аппаратура Розетты и ее спускаемого модуля, которому присвоено название Филы (Philae). Однако, после аварии нового, более мощного ракетоносителя (РН) Ариан на космодроме Куру в декабре 2002 г., его ближайшие старты были отменены. Под угрозой срыва оказался проект Розетта стоимостью около одного миллиарда евро. Запуск космического аппарата с использованием ракетоносителя Ариан — 5 не представлялся возможным. Начались предварительные переговоры с Российским космическим агенством (РКА) о предоставлении РН Протон для запуска Розетты к комете Виртанена в 2004г. Одновременно начался поиск других целей из числа короткопериодических комет для осуществления миссии. Ожесточенные дискуссии продолжались до мая 2003 г. На совещании ЕКА 11-13 мая 2003 г. было принято окончательное решение направить космический аппарат к комете семейства Юпитера 67Р/Чурюмова — Герасименко с использованием РН

Миссия названа в честь одной уникальной находки, сделанной в Египте 15 июня 1799 г. Вблизи древнего города Розетта в дельте реки Нил капитаном армии Наполеона Пьером Бушаром была найдена базальтовая плита, вошедшая в историю под названием «розеттский камень». На нем сохранились записи одного и того же текста сделанные на трех языках: древнеегипетском (иероглифами), коптском (египетским демотическим шрифтом) и древнегреческом. Эти три текста датировались 196 г. до н.э. и приставляли собой благодарственную надпись египетских жрецов царю Птолемею V Эпифану, правившему Египтом в 204-180 гг. до н.э. Коптский и древнегреческий языки были хорошо известны и это дало возможность Томасу Янгу и Жану Франсуа Шампольйону в 1822 г. расшифровать древнеегипетские иероглифы и открыть всему миру интереснейшую историю древнего Египта. Символизм названия миссии заключается в том, что исследования, выполненные с использованием данного космического аппарата и посадочного модуля, позволят наконец понять древнюю историю развития Солнечной системы, пролить свет на процессы формирования планет из протопланетного вещества, и, возможно, образования жизни на Земле. Один из приборов на борту Розетты так и называется - Птолемей. Он предназначен для выполнения анализов газов, выделяющихся из кометного ядра.

История открытия кометы

В 1969 г. автор вместе с С. И. Герасименко в составе Третьей кометной экспедиции КГУ оправились в Казахстан в Алмаатинскую обсерваторию астрофизического института им. академика В. Г. Фесенкова. С помощью 0,5 — метрового менискового максутовского рефлектора мы организовали патрулирование нескольких короткопериодических комет семейства Юпитера, отсняли и исследовали много фотопластинок.

На пяти снимках мы обнаружили диффузный объект, который сначала приняли за периодическую комету Кома — Сола. Позже, после возвращения из экспедиции в Киев, мы выяснили, что положение этого объекта отличается на 2° от теоретического положения кометы Кома — Сола. Еще на четырех снимках, почти на самом краю фотопластинок, мы обнаружили этот же объект и смогли точно вычислить его орбиту. Она оказалась эллиптической и принадлежала ранее неизвестной короткопериодической комете с периодом 6,5 лет. С момента открытия эта комета сближалась с Землей уже 6 раз.

Мы исследовали историю кометы и оказалось, что за 10 лет до открытия, в 1959 г., она прошла от Юпитера на расстоянии всего 0,05 астрономической единицы (а.е.) или 7,5 миллионов км. Это событие существенно трансформировало все элементы ее орбиты и, главным образом, перигелийное расстояние, которое раньше превышало 2,5 а.е., а после сближения уменьшилось до 1,3 а.е. Именно после такого существенного изменения орбитальных элементов комета стала доступной для фотографических наземных наблюдений.

Элементы орбиты кометы 67Р в ее шестом появлении в 2002 г.

• наклонение орбиты -7,12°;
• расстояние от Солнца в перигелии -1,3 а.е.;
• расстояние от Солнца в афелии -5,7 а.е.;
• период обращения -6,57 года;
• дата прохождения перигелия -18 августа 2002 г.

Последние приготовления

Миссии Розетта было посвящено несколько больших международных конференций -в Голландии, Австралии, Венгрии, Италии и других странах. Так, например, по проблемам миссии 12-15 октября 2003 г. была проведена очень представительная научная конференции в Италии, на острове Капри. Там был рассмотрен точный график полета КА, обсужден комплект приборов, которые будут задействованы в экспериментах, проанализированы результаты наземных наблюдений и исследований кометы в 2003 г.

Один из важнейших приборов -»Алиса» (ALICE) - установленный на орбитальном модуле, был продемонстрирован на каприйской конференции профессором Аланом Штерном - руководителем миссии Новые горизонты к Плутону и в пояс Койпера. Прибор массой 2,35 кг предназначен для получения ультрафиолетовых спектров кометной атмосферы (в далеком ультрафиолете 700-2050 A) вблизи поверхности ядра и определения в ней содержания атомов углерода, водорода, кислорода, азота и серы, а также благородных газов - гелия, неона, аргона, криптона и др.

В последнее время проводится много наблюдений кометы с использованием мощнейших телескопов мира -космического телескопа им. Хаббла и наземного восьмиметрового телескопа Европейской южной обсерватории VLT (Very Large Telescope), расположенного в пустыне Атакама (Чили). Так были определены размеры и форма ядра кометы, период ее обращения вокруг собственной оси (12 часов).

Самое последнее наблюдение кометы на телескопе VLT было сделано 26 февраля 2004 г. Комета находилась в это время на расстоянии почти в 600 млн. км от Солнца и не имела ни комы, ни хвоста. Именно на такое голое безатмосферное ядро кометы 67Р и будет совершена посадка модуля Филы в 2014 г.

Успешный старт

Запуск РН Ариан — 5 был намечен на 26 февраля 2004 г. Однако из-за сильного ветра в высоких слоях атмосферы, облачности и дождя старт был перенесен на утро 27 февраля. Но и вторая попытка сорвалась -из-за неисправности теплоизоляции одного из двигателей РН. Возможность для запуска КА Розетта сохранялась до 21 марта 2004 г. И наконец, после устранения неисправности, 2 марта 2004 г., в 7ч 17м 44с по всемирному времени (9ч 17м 44с по киевскому времени), РН Ариан — 5 успешно стартовала с площадки ELA3 космодрома Куру во Французской Гвиане. Через 2 часа 15 минут после старта произошло успешное отделение КА от второй ступени РН, раскрылись панели солнечных батарей и Розетта вышла на заданную траекторию полета.

Программа полета

Сначала, по сценарию полета, Розетта в своем движении вокруг Солнца должна совершить гравитационные маневры, пролетев три раза около Земли и один раз около Марса. Розетта совершит первый виток по околосолнечной орбите и в марте 2005 г. вернется к Земле. Получив от нее гравитационный импульс, КА направится к Марсу. Далее, двигаясь по слегка вытянутой околосолнечной орбите, в марте 2007 г. Розетта пролетит на высоте около 200 км над поверхностью Марса. КА получит второй ускоряющий гравитационный импульс, который еще больше растянет его околосолнечный орбитальный эллипс. При пролете вблизи Марса приборы Розетты проведут картографирование поверхности Марса и другие исследования. В ноябре 2007 г. Розетта снова пролетит вблизи Земли, получит третий гравитационный импульс и продолжит свой полет вокруг Солнца по еще более вытянутой эллиптической орбите. 5 сентября 2008 г., находясь в поясе астероидов, Розетта приблизится на несколько тысяч километров к астероиду 2867 Steins и передаст на Землю его изображения и другие научные данные о нем.

Астероид 2867 был открыт 4 ноября 1969 г. сотрудником Крымской обсерватории Н. С. Черныхом и назван в честь известного латышского астронома - специалиста по космогонии комет. Этот двойной астероид, диаметром около 10 км, движется по эллиптической орбите с большой полуосью а=2,36 а.е., эксцентриситетом е=0,146 и наклонением i=9,9°.

Возвращаясь из пояса астероидов к Солнцу, Розетта в ноябре 2009 г. пролетит вблизи Земли и, совершив четвертый гравитационный маневр, перейдет на окончательную орбиту полета к комете Чурюмова — Герасименко. Обогнув в четвертый раз Солнце, Розетта 10 июля 2010 г. пролетит вблизи крупного астероида 21 Lutetia диаметром 99 км и сфотографирует его. Этот астероид открыл 15 ноября 1852 г. Г.Гольдшмидт. Он движется по эллиптической орбите с большой полуосью а=2,43 а.е., эксцентриситетом е=0,163 и наклонением i=3,1°. Такой крупный астероид будет исследоваться с помощью КА впервые.

После пролета Лютеции все приборы

Розетты будут переведены в «спящий» режим почти на 4 года до подлета к комете Чурюмова — Герасименко. В мае 2014 г. Розетта снизит свою скорость относительно ядра кометы до 2 м/сек, приблизится к нему на расстояние 25 км и перейдет на орбиту искусственного спутника ядра кометы. Все приборы Розетты будут приведены в полную готовность для начала систематических исследований ядра и около — ядерной области кометы. Будет проведено полное и детальное картографирование поверхности ядра. Подробный анализ изображений даст возможность выбрать пять площадок на его поверхности пригодных для безопасной посадки спускаемого модуля Филы. В ноябре 2014 г. будет проведен самый сложный и главный этап всей миссии Розетта -отделение и посадка модуля на одну из пяти выбранных площадок. При этом будет включен двигатель на Филах, который погасит скорость зонда до величины менее 1 м/сек. Модуль совершит касание поверхности своими опорами, после чего его положение будет зафиксировано с помощью гарпуна. Филы - это уникальный научный контейнер массой около 21 кг. На нем установлено девять приборов для комплексного исследования ядра кометы. Эти исследования включают:

Изучение химического состава кометного вещества,
идентификация сложных органических молекул,
акустические исследования поверхностного слоя ядра,
измерения диэлектрических свойств среды, окружающей ядро,
мониторинг столкновений с пылевыми частицами,
исследование электрических характеристик ядра и его внутренней структуры,
исследование магнитного поля ядра кометы и его взаимодействие с солнечным ветром,
проведение съемки поверхности, окружающей посадочный модуль,
бурение поверхности и выполнение исследований грунта, который будет помещен в специальный контейнер.

С использованием одиннадцати приборов, размещенных на Розетте (орбитальном модуле), планируется выполнение следующих исследований:

Получение детальных изображений поверхности:
выполнение спектральных исследований ядра и окружающего пространства,
определение химического состава кометного вещества,
исследование крупномасштабной структуры ядра совместно с аналогичным прибором, установленном на Филах,
исследования потока пыли и распределение пылевых частичек по массам,
исследования кометной плазмы и ее взаимодействия с солнечным ветром,
исследования кометы с помощью радиоволн.

Для питания приборов космической орбитальной лаборатории будет использоваться солнечная батарея, площадью 32 м2. С помощью двухметровой антенны, установленной на Розетте, данные будут передаваться на Землю.

Эта грандиозная миссия по количеству израсходованных средств - больше одного миллиарда евро - является одной из наиболее дорогостоящей на сегодняшний день.

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 .

Сегодня в истории современной космологии большой день, значимость которого едва ли удастся переоценить: Европейское космическое агентство сообщило о том, что спустя десять лет с начала полёта, с 2004 года, спускаемый зонд «Филы» успешно отделился от космического аппарата «Розетта» для последующего приземления на комету Чурюмова - Герасименко. Если миссия завершится успешно, «Филы» станет первым в истории искусственным зондом, которому удастся приземлиться на поверхность кометы.

Ожидается, что зонд проведёт серию экспериментов и замеров на поверхности космического тела, определит его химический состав и прольёт свет на эволюцию кометы.

Мы решили вспомнить всё самое интересное, что знаем о миссии, которая, возможно, позволит астрономам лучше понять процессы, происходившие во Вселенной сотни миллионов лет назад.

Общие сведения о проекте

«Розеттой» миссию назвали в честь одноимённого египетского города: в 1799 году археологи обнаружили здесь камень с образцами древнегреческих и древнеегипетских письмен. Розеттский камень стал своего рода азбукой, при помощи которой учёным удалось расшифровать египетские иероглифы. Стоимость миссии в переводе на сегодняшний валютный курс составляет 1,4 миллиарда евро.

Комета 67Р названа в честь советских украинских астрономов Клима Чурюмова и Светланы Герасименко, которые впервые обнаружили «пятнистое космическое тело» в 1969 году, запечатлев его на фотопластинке. 67Р - рабочий индекс кометы в каталоге подобных небесных тел. Самая известная из комет, комета Галлея, внесена туда под номером 1Р.

Комета Чурюмова - Герасименко является одной из многих комет Солнечной системы: на её краю существует Облако Оорта, состоящее из 12 миллиардов комет. Ближе к нашей планете есть пояс Койпера: там учёные насчитали около 5 миллиардов небесных тел. Время облёта внутренне собственной орбиты Солнечной системы кометой Чурюмова - Герасименко составляет 6,6 лет - это позволило учёным точно спланировать миссию.

История вопроса

История изучения комет Европейским космическим агентством богата: в 1986 году зонд «Джотто» пролетел в 600 километрах от кометы Галлея, собрав ряд важнейших данных и отправив их на Землю. Тогда учёные впервые узнали, что на кометах есть следы сложной органики. Позже этот же зонд прошёл в 200 километрах от кометы Григга - Скьеллерупа и сумел получить изображение ядра космического тела. В дальнейшем ЕКА сотрудничали с НАСА в запуске зондов Deep Space 1, Stardust и Deep Impact. В 2005 году при поддержке американских и европейских коллег японский зонд Hayabusa приземлился на астероид Итокава, а в 2011 году миссия НАСА Dawn позволила открыть и проанализировать астероид Веста.

Цель полёта «Розетты»

Главной целью миссии была и остаётся задача понять происхождение и эволюцию Солнечной системы. Состав кометы Чурюмова - Герасименко (или, как её ещё называют, 67Р) поможет учёным точно понять, из каких элементов состоит наше Солнце и как сформировалась наша планетарная система. Некоторые исследоваели предполагают, что кометы, которые бомбардировали Землю ранее, стали катализатором появления сложных органических молекул.

Дальность полёта

До стыковки с кометой «Розетте» пришлось пройти 6,4 миллиарда километров. Во время запуска корабля технологии для преодоления подобного расстояния не было изобретено, так что учёным пришлось схитрить: они запустили «Розетту» к Марсу, куда она долетела к 2007 году, раскрутили корабль по его орбите, сэкономив топливо, а затем трижды использовали гравитационное поле Земли для экономии горючего.

Трудности при стыковке

Сложность миссии «Розетта» заключается в потрясающих математических расчётах: учёным нужно было вычислить траекторию приземления космического аппарата, учитывая десятилетний полёт, скорость движения зонда в 135 тысяч км/ч и диаметр кометы в 4 километра. Если «Филы» удачно приземлится на поверхность 67Р, ему дастся получить сведения об ионном составе и химии хвоста кометы, а также, возможно, добраться до ядра космического тела.

Оснащение корабля

Практически полностью контролируемая с Земли «Розетта», размеры которой составляют 2,8 х 2,1 х 2 метра, оборудована несколькими видеокамерами, радио, спектрометрами и рядом датчиков, работающих в инфракрасном, ультрафиолетовом и микроволновом излучении. Скорость обработки сигнала занимает до 50 минут. Площадь раскладных солнечных батарей колеблется от 14 до 64 квадратных метров. В «Розетте», однако, есть что-то вроде круиз-контроля: небольшой бортовой компьютер, ухаживающий и заботящийся о зонде. Частичная автоматизация позволяет «Розетте», к примеру, разворачиваться по направлению к Солнцу, если мощность её батарей начинает снижаться.

На зонд «Филы» установлено специальное оборудование, которое позволит ему работать с кометой в «коме» - облаке пыли и газа, которое возникает, когда комета начинает активно взаимодействовать с солнечными ветрами. До этого момента комета считается «спящей» и неактивной, соответственно, полученные данные - неверными или недостаточно верными. Также на борту «Филы» находится специальный гарпун, выполняющий функции якоря: дело в том, что гравитация на космическом теле Чурюмова - Герасименко в несколько тысяч раз слабее земной, так что аппарат необходимо удерживать на поверхности 67Р.

Обработка данных

Полученные «Розеттой» химические образцы кометного льда будут проанализированы учёными на предмет схожести с земными элементами. Сегодня нам известно, что дейтерий, к примеру, является изотопом водорода; если его пропорции в океанической воде окажутся схожими с таковыми в комете, это позволит ученым сделать вывод о том, что пусть не вся, но какая-то часть земной воды «прилетела» на нашу планету из космоса. Похожее открытие уже было сделано, когда при помощи аппарата «Гершель» учёные провели параллели с земной водой и водородом кометы Хартли-2.

Полученные данные будут направляться в Земной научный сегмент «Розетты», в Европейский центр космический операций (ESOC) в немецком Дармштадте и в Европейский космический центр астрономии (ESAC) в Мадриде.

Длительность миссии

Миссия «Розетта» завершится в 2015 году - к этому времени комета достигнет своей ближайшей точки по отношению к Солнцу и начнёт возвращаться к внешней части солнечной системы. До этого времени модуль «Филы» будет работать на поверхности 67Р. К 15 ноября 2014 года «Филы» соберёт и отправит первую серию замеров, после чего развернёт солнечные батареи и переключится в режим полной автономии. Учёным доподлинно неизвестно, как долго «Филы» «проживёт» на поверхности космического тела, перед тем как будет уничтожен.

Возвращение «Розетты» домой

Высокая стоимость миссии «Розетта» не позволила сделать её обратимой - назад зонд уже не вернётся. Тем не менее, полученные им данные смогут навсегда изменить представление о возникновении жизни на Земле и дать ответы на фундаментальные вопросы устройства космоса.

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.

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.