|
||
Иветта?..
Лизетта?.. Мюзетта?..
Жаннетта?..
Розетта! |
||
|
||
Как я уже
говорил, 6-го
августа
европейская
станция
Розетта (Rosetta)
выйдет на
орбиту вокруг
кометы
Чурюмова-Герасименко,
а в середине
ноября
совершит
посадку на
её поверхность.
Поскольку
до этого
события
остался
всего лишь
месяц,
пришло
время
познакомиться
с главным
героем
приближающихся
событий.
Дабы
максимально
сократить
непроизводительные
затраты по
созданию
публикации,
я буду
широко
пользоваться
цитатами из
Википедии
даже не
трудясь их
закавычить,
благо и сама
тема поста, и
общая
анонимность
"народной
энциклопедии"
это
позволяют.
Запущенный
европейцами
космический
аппарат
состоит из
двух частей:
собственно
орбитального
зонда
«Розетта» и
спускаемого
аппарата
«Филы» (Philae). |
||
|
||
Имя зонда
происходит
от названия
знаменитого
Розеттского
камня -
легендарного
артефакта, с
помощью
которого
учёные смогли
расшифровать
древнеегипетские
иероглифы. С
помощью же космического
аппарата
«Розетта»
ученые надеются
«расшифровать»,
как
выглядела
Солнечная
Система до
того, как
сформировались
планеты.
Название
спускаемого
аппарата заимствовано
у острова
Филы на реке
Нил, где был
найден
обелиск, с
помощью
которого
удалось расшифровать
Розеттский
камень.
Такая вот хитрая
ассоциативная
цепочка… |
||
|
||
Розетта -
довольно
крупный
космический
аппарат.
Общая масса
заправленной
горючим и
готовой к
пуску
станции
составлял 3 тонны,
из которых
2900кг весит
орбитальный
аппарат и 100кг -
посадочный.
Больше
половины
массы станции
приходится
на горючее,
необходимое
для коррекций
траектории
и маневров
по выходу на
орбиту
вокруг
кометы.
Оба
аппарата -
орбитальный
и посадочный
- получают
энергию от
панелей
солнечных
батарей, и
оба оснащены
множеством
научных
приборов, с
помощью которых
комета и её
ближайшие
окрестности
будут
изучены
вдоль и
поперёк: из
кометы Чурюмова-Герасименко
вытрясут
душу, и вывернут
её
наизнанку... Наиболее
интересными
приборами,
установленными
на "Розетте"
являются: ALICE -
ультрафиолетовое
спектрограф,
который позволяет
определить
наличие и
концентрацию
благородных
(инертных)
газов в
кометном
ядре, что
даст ученым
возможность
оценить
температуру
среды, в
которой
комета образовалась
миллиарды
лет назад. OSIRIS - оптическая,
спектроскопическая
и инфракрасная
видеосистема,
включающая
в себя узкоугольную
и
широкоугольную
видеокамеры
с 4 мегапиксельной
CCD-матрицей (в
моём не
слишком
новом
смартфоне
матрица
вдвое
больше…). VIRTIS -
спектрометр
видимого и
инфракрасного
(теплового)
диапазона.
Позволит
построить тепловую
карту ядра
кометы и
получить
инфракрасные
спектры
вещества
комы. MIDAS - атомный
микроскоп
высокого
разрешения,
позволяющий
изучать
физические
характеристики
кометной
пыли,
оседающей
на специальной
пластине-коллекторе. COSIMA - ионный
масс-спектрограф
для анализа
элементного
(химического)
состава
частиц кометной
пыли. На
"Филах"
установлены
следующие
умные штуки: APXS -
рентгеновский
спектрометр
для
дистанционного
определения
химического
состава грунта
в месте
посадки (под
«брюхом» у
станции). SD2 - система
отбора
грунта, в том
числе - с
помощью
бура. COSAC - прибор,
предназначенный
для
непосредственного
анализа
химического
состава
грунта во
взятых с
поверхности
пробах. ROLIS -
видеокамера. Несколько
приборов
для
измерения
самых
разных
физических
параметров
грунта
(температуры,
акустических
и
электрических
свойств и пр.)
Научный
эксперимент,
оставленный
мною "на
закуску",
как
наиболее
примечательный
и
пионерский -
это CONSERT (Comet Nucleus Sounding Experiment by
Radiowave
Transmission).
Целью
этого
эксперимента
будет выяснение
внутреннего
устройства
ядра кометы,
для чего на
"Розетте"
установлен специальный
радар, а на
"Филах" -
приёмная аппаратура.
Система
будет
выполнять,
фактически,
томографию
ядра кометы
путем
измерения
параметров
электромагнитных
волн,
проходящих
через ядро и
регистрируемых
приёмной
антенной посадочного
модуля.
Движение
орбитального
аппарата
будет
обеспечивать
эффект сканирования,
а
многократное
повторение
этого
процесса
при пролётах
на разных
расстояниях
от поверхности
и на разных
"географических
широтах" позволит
построить
подробную
стереоскопическую
модель ядра. По
результатам
этих
измерений,
ученые
планируют
определить
возможный
состав недр
кометного
ядра,
степень его
пористости,
а также -
наличие в
нём
крупногабаритных
пустот и
неоднородностей.
Исходя из этой
информации,
они
надеются
ответить на следующие
фундаментальные
вопросы
физики
комет: как
устроено
кометное
ядро? Оно - однородное,
слоистое
или состоит
из "слипшихся"
блоков?
Какова
природа
тугоплавкой
составляющей
материала
ядра - она
хондритовая,
как
предполагает
большинство
специалистов,
или же
содержит
включения с
неожиданными
свойствами? |
||
|
||
Орбитальный
аппарат
оснащён
традиционным
химическим
ракетным
двигателем, который,
в отличие от
ионного,
способен
менять
скорость
космического
аппарата
быстро
(большая
тяга), но в
относительно
узких пределах
(единицы
километров
в секунду). Для
справки:
ионные
двигатели
позволяют
достигать
скоростей в
десятки
километров
в секунду при
той же массе
горючего, но
это требует
непрерывной
работы
двигателя
на
протяжении
многих
месяцев, а
сами
двигатели
гораздо сложнее
устроены и
эффективны
лишь примерно
до пояса
астероидов,
поскольку
работают на
энергии,
получаемой
от
солнечных
батарей.
Поскольку
Розетта
оснащена
химическим
двигателем,
а
экспедиция
к комете с выходом
на орбиту
вокруг её
ядра
требует очень
больших
изменений
скорости, то
для неё была
выбрана
траектория,
позволяющая
использование
гравитационного
поля Земли и
Марса для
ускорения
аппарата и
изменения
плоскости
его орбиты.
Эта техника
называется "гравитационный
манёвр",
и она
применяется
в практике
межпланетных
перелётов с
начала
семидесятых
годов.
Изначально
запуск
Розетты был
назначен на
январь 2003 года,
а целью
миссии была
выбрана
комета
Виртанена,
но в декабре 2002
года
произошёл
отказ
двигателей
при запуске
ракеты-носителя
«Ариан-5» -
тяжелой европейской
ракеты, с
помощью
которой
планировалось
запускать и
Розетту.
Из-за
недостаточной
надёжности
ракеты-носителя
запуск
зонда был
отложен,
"поезд" - то
есть, комета Виртанена
- ушел, и для
Розетты
пришлось
разработать
новую
программу
полёта.
Новый план
предусматривал
полёт к
комете Чурюмова
-
Герасименко,
и вся
траектория
перелёта со
всеми
гравитационными
маневрами
была пересчитана
заново. Что
это за
комета?
Прежде
всего,
Чурюмов-Герасименко
- это не одна
женщина с
двумя фамилиями:
по мужу и
девичьей… -
это два
человека, один
из которых -
женщина, а
второй -
наоборот.
Комета
Чурюмова -
Герасименко
была открыта
23 октября 1969
года
киевским
астрономом
Климом Чурюмовым
на
фотопластинках,
полученных
Светланой
Герасименко
в
Алма-Атинской
обсерватории.
При
расчётах
траектории
кометы Чурюмова
-
Герасименко
выяснилось,
что её орбита
неоднократно
менялась, но
в данный
момент она
обращается
вокруг
Солнца с
периодом в 6.5
лет,
удаляясь от
него в
афелии на 5.7
астрономических
единиц (т.е.
немного
вылетая за
пределы
орбиты
Юпитера) и
приближаясь
в перигелии
до
расстояния 1.3
астрономические
единицы (т.е.
пролетает
между
орбитами Земли
и Марса). В
марте 2003 года,
в рамках
подготовки
к миссии
Розетта, с
помощью
космического
телескопа
Хаббл были
сделаны
снимки
кометы Чурюмова
-
Герасименко,
по которым
было построено
её
трёхмерное
изображение,
и были определены
примерные
размеры ядра
кометы: 3x5 км. |
||
|
||
Станция
была
благополучно
запущена в
марте 2004 года с
космодрома
Куру во
Французской
Гвиане и
далее
двигалась
по
следующей
хитро
закрученной
траектории: |
||
|
||
Цифрами
на этой
схеме
обозначены
все крупные
события
десятилетнего
перелёта
Розетты к
комете: 1 -
март 2004: запуск
с
космодрома
Куру на
орбиту вокруг
Солнца с
периодом
обращения в 1
год - т.е. очень
близкую к
орбите
Земли (это
требует
минимальных
затрат
горючего при
запуске).
Весь
дальнейший
прирост
скорости
станции,
позволяющий
ей достичь
кометы, был
получен за
счёт серии
последовательных
пролётов
мимо Земли и
Марса 2 -
март 2005: первый
пролёт у
Земли.
Станция
пролетела в
2000км от Земли,
получив
приращение
скорости,
позволяющее
достичь
орбиты
Марса 3 -
февраль 2007:
пролёт
Марса на
высоте 250км
над поверхностью.
Как это не
странно
звучит, но этот
пролёт не
увеличил, а уменьшил
скорость
станции. Это
было сделано
сознательно:
с целью
направить
станцию к
Земле таким
образом,
чтобы её
встреча с Землёй
произошла в
нужный
момент и под
оптимальным
углом.
Именно
Земля,
которая в 10
раз массивнее
Марса,
является
удобной
"гравитационной
пращей" для
ускорения
космического
аппарата, а
Марс играет
в этом деле
лишь
вспомогательную
роль. Во
время
пролёта Марса
операторы
Розетты
опробовали
фотокамеру
посадочного
модуля:: |
||
|
||
4 -
ноябрь 2007:
второй
пролёт у
Земли. Этот
пролёт
ознаменовался
забавным
курьёзом:
Розетта
была
принята за
астероид…
Группа
астрономов,
работающих
в рамках
программы
слежения за
околоземными
астероидами,
не только не признали
в ней
творение
рук
человеческих,
но и успели
дать ей имя
"2007VN84"… Как бы
там ни было,
гравитационный
маневр увеличил
скорость
станции и
выбросил её
за орбиту
Марса - в пояс
астероидов. В поясе
астероидов
проектировщикам
Розетты
удачно подвернулся
астероид Штейнс -
с помощью
минимальной
коррекции
курса они
направили
станцию к
этому
астероиду. 5 -
сентябрь 2008:
сближение с
астероидом
Штейнс. Розетта
пролетела
мимо
астероида
на расстоянии
800км и передала
подробные
снимки его
поверхности.
Штейнс
оказался
телом
неправильной
формы,
своими
очертаниями
напоминающим
бриллиант с
размерами
6,7ª5,8ª4,5км. С
интересом
послушаю
желающих
пересчитать
это в караты… На
поверхности
астероида
удалось
насчитать с
два десятка
кратеров
диаметром
более 200
метров, и
недавно для
них были
утверждены
названия по
названиям
драгоценных
камней.
Диаметр
наиболее
крупного
ударного
кратера Алмаз
- 2,1 км, что
составляет
треть от
диаметра самого
астероида.
Не понятно,
как он вообще
смог
пережить
подобное
столкновение…
Почти
лишённая
кратеров
равнина в
южном полушарии
Штейнса
получила
название
Область
Черных (с
ударением
на "Ы") в
честь
первооткрывателя
этого
астероида.
Знакомьтесь,
это мистер
Штейнс: |
||
|
||
6 -
ноябрь 2009:
третий
пролёт у
Земли. Это
был последний
из
гравитационных
маневров, и
он вывел
станцию на
окончательную
траекторию, пересекающуюся
с орбитой
кометы Поскольку
значительную
часть
времени Розетта
проводила
теперь в
поясе
астероидов
между орбитами
Марса и
Юпитера, её
операторам
удалось
подобрать
ещё один
удобный
объект для
попутных
исследований
- астероид Лютецию 7 -
июль 2010:
сближение с
астероидом
Лютеция. Розетта
пролетела
мимо
астероида
на расстоянии
3150км и
передала на
Землю
снимки его
поверхности.
В отличие от
Штейнса,
Лютеция -
очень
крупный
астероид,
поперечником
45км.
Анализ
фотографий
с зонда
позволил
сделать
вывод о
наклоне оси
вращения
астероида,
который
оказался
равен 96°. Таким
образом, ось
вращения
астероида
лежит почти в
плоскости
эклиптики, а
само
вращение
оказалось
ретроградным,
как у
планеты
Уран, что,
видимо,
является
результатом
давнего столкновения
с телом
сопоставимых
с Лютецией
размеров. По
отклонению
зонда от
расчётной траектории
в момент
пролёта
была
рассчитана
масса
астероида.
Она
оказалась
значительно
меньше
первоначальных
оценок, но
даже такая
масса
говорит о
чрезмерно
высокой плотности
этого тела
для
каменного
астероида -
порядка 3,4
г/см³, что
особенно
необычно принимая
во внимание
возможную
пористость
его пород.
Состав
Лютеции
долгое
время
вызывал
недоумение
астрономов.
Хотя она
классифицировалась
как
астероид
класса M (т.е.
состоящий
из никеля и
железа, с
примесью
камней), для
неё
характерно
нетипичное
для этого класса
крайне
малое
содержание
металлов в
поверхностных
породах и
высокая
концентрация
углеродистых
хондритов,
более характерных
для
астероидов
класса С (так
называемые,
"углистые
хондриты").
Измерения
Розетты
подтвердили
предполагавшееся
учеными
объяснение:
наличие
мощного
слоя
реголита
толщиной около
3 км, который
состоит из
частиц
мелкой пыли
и может
заметно
сглаживать
очертания
ударных
кратеров и
других
деталей
рельефа.
Поверхность
астероида
покрыта кратерами
и испещрена
всевозможными
трещинами,
уступами и
провалами.
На
картографированном
полушарии
обнаружено 350
кратеров с
размерами свыше
600 метров.
Помимо них
там
встречаются
различные
гряды и
уступы,
высотой до 300
метров.
Результаты
математического
моделирования
доказывают,
что Лютеция,
скорее всего,
представляет
собой
целостное
тело, а не
конгломерат
отдельных
блоков, как
многие
другие
астероиды.
Таким
образом,
Лютецию
следует
рассматривать
как
планетоземаль
("зародыш"
планеты),
сохранившуюся
в первозданном
виде с
момента
своего
образования. Знакомьтесь,
это миссис
Лютеция: |
||
|
||
8 -
июль 2011:
перевод
Розетты в
режим
"спячки". Поскольку
все
необходимые
маневры и
все возможные
научные
исследования
к этому моменту
были
завершены,
станцию
"усыпили" на
целых 2.5 года:
все системы
были
отключены
за исключением
бортового
компьютера,
переведенного
в дежурный
режим, и
обогревателей,
призванных
поддерживать
температуру
"тела" мирно
спящей
Розетты на
приемлемом
для электроники
уровне 9 -
январь 2014:
пробуждение
Розетты. 20
января в 10
утра по
Гринвичу
взмокшие от
волнения
операторы
Розетты, а
вместе с
ними и всё
научное
сообщество,
облегченно
выдохнули:
Розетта
связалась с
центром
управления
полётами,
сообщила,
что она в полном
порядке,
прекрасно
выспалась и
чертовски
хочет
кушать… ;-)
Начиная с
7-го мая
(станция
находилась
тогда в 2 млн.
км от кометы)
Розетта
осуществила
серию
включений
главного
маршевого двигателя
с целью
погасить
свою
скорость относительно
кометы,
которая
изначально составляла
775 м/с. К данному
моменту
большая
часть этой
скорости
уже
погашена, и
Розетта
находится
на заключительном
этапе
сближения с
кометой. Она
находится в
35000км от
кометного
ядра и приближается
к нему со
скоростью
автомобиля
на немецком
автобане:
160км/час. Следующие
три этапа -
это то, что
ожидает нас
в ближайшие месяцы: 10 - 6
августа 2014:
выход на
орбиту
вокруг
кометы. Снимки,
полученные
Розеттой по
мере приближения
к ядру
кометы,
помогут
операторам
на Земле
уточнить
его
параметры,
что крайне важно
для расчета
маневра по
выходу на
орбиту. К
моменту,
когда расстояние
сократится
до 200км, будут
окончательно
определены
ориентация
оси и скорость
вращения
кометного
ядра,
выделены
основные
компоненты
ландшафта и
изучены прочие
характеристике.
И, наконец,
двигатели станции
будут
включены в
последний
раз, и она выйдет
на орбиту
вокруг
кометы,
высотой
примерно 25км.
С этого
момента
начнётся
фаза подробного
картирования
ядра и выбор
пяти потенциальных
мест
посадки,
которые
будут затем
подвергнуты
более
детальному
изучению. 11 -
ноябрь 2014:
посадка
зонда на
поверхность
кометы Перед
посадкой,
Розетта
снизится до
высоты 1 км и
отпустит
Филы в
«свободный
полёт». |
||
|
||
Касание
посадочным
модулем
поверхности
произойдёт
на скорости
пешехода – примерно
3.5 км/ч. В
момент
касания, из
его днища будут
отстрелены
два гарпуна,
которые
помогут
зафиксировать
станцию на
грунте в
условиях
крайне
слабой
гравитации.
Оказавшись
на поверхности
кометы, Филы
передаст
первым делом
снимки
окружающего
ландшафта, а
затем
приступит к
подробному
изучению
состава
кометного
грунта в
месте
посадки. |
||
|
||
Видео,
моделирующее
процесс
посадки: https://www.youtube.com/watch?v=BzfJlXHiagw В
течение
почти
целого года,
Розетта
будет сопровождать
комету
Чурюмова-Герасименко
в её
движении по
орбите
вокруг
Солнца,
изучая все
происходящие
в ней
изменения. 12 -
декабрь 2015:
завершение
миссии. |