КОМЕТА
«РОЗЕТТА» И «ФИЛЫ»
«Розетта» десять лет догоняла комету размером четыре километра, а затем ещё два года летела рядом с ней, пройдя вместе с ней ближайшую к Солнцу точку. Она сбросила посадочный аппарат, который отскочил, — ведь на комете робот размером с холодильник весит примерно как лист бумаги. Восемь глав и три прибора: облетите комету со скоростью несколько сантиметров в секунду, сбросьте посадочный аппарат и проверьте, удержится ли он, и посмотрите, как гаснет солнечная энергия, когда «Розетта» уходит к орбите Юпитера и засыпает.
НАЧАТЬ — ГЛАВА 01 →Краеугольная миссия — к другой комете, чем планировалось
Кометы — остатки эпохи образования планет, четыре с половиной миллиарда лет хранившиеся в холоде на окраинах Солнечной системы. Прежние зонды, например «Джотто» ЕКА у кометы Галлея в 1986 году, пролетали мимо на скоростях в десятки километров в секунду и видели комету считаные минуты. «Розетта», одна из «краеугольных» миссий ЕКА, задумывалась для того, чего ещё никто не пытался сделать: выйти на орбиту кометы, остаться с ней и посадить на неё аппарат [1][7].
Её готовили к комете 46P/Виртанена, но авария «Ариана-5» отложила запуск, и миссию перенацелили на 67P/Чурюмова — Герасименко. «Розетта» и её посадочный модуль «Филы» массой 100 кг, вместе 3000 кг, стартовали 2 марта 2004 года [1]. Имена пришли из Египта: Розеттский камень и обелиск с острова Филе вместе позволили расшифровать иероглифы — была надежда, что эта пара расшифрует раннюю Солнечную систему.
Четыре пролёта планет, два астероида и долгий сон
Никакая ракета не могла вывести «Розетту» сразу на орбиту кометы, поэтому она занимала скорость у планет: Земля в марте 2005 года, рискованный пролёт всего в 250 км над Марсом в феврале 2007-го, снова Земля в ноябре 2007-го и ноябре 2009-го. По пути она пролетела мимо астероидов Штейнс (800 км, 2008) и Лютеция (3162 км, 2010) — изрытого кратерами мира размером 130 км [1].
Затем — проблема энергии. «Розетта» работала на солнечных батареях, а её орбита уводила её за орбиту Юпитера, где солнечного света лишь несколько процентов от земного. В июне 2011 года её перевели в спячку, отключив почти всё. 20 января 2014 года её внутренний будильник разбудил её, и она сообщила, что всё в порядке [1]. Передвиньте расстояние ниже, чтобы понять, почему ей пришлось спать.
Только закон обратных квадратов; реальные солнечные элементы вдали от Солнца ещё и теряют эффективность при холоде и слабом свете, что усугубляет проблему.
Медленнее пешехода, виток раз в две недели
6 августа 2014 года, в 405 млн км от Земли, «Розетта» завершила десять тормозных манёвров и прибыла к 67P — двухлопастной «резиновой уточке» длиной около 4 км. К сентябрю она была на орбите радиусом около 29 км — первый аппарат на орбите вокруг кометного ядра [1]. Слежение за движением «Розетты» дало массу кометы — около 1,0 × 10¹³ кг, а вместе с объёмом — плотность 533 кг/м³, примерно половину плотности воды [2]: ядро в основном пустое, рыхлая груда льда и пыли.
При такой малой массе тяготение ничтожно. Орбита на 30 км требует скорости около 15 см/с — медленнее неспешного шага — и одного витка примерно за две недели. Неправильная форма кометы и выбрасываемые ею газовые струи толкают аппарат не меньше, чем его удерживает тяготение, поэтому орбиты «Розетты» постоянно корректировали. Выберите расстояние ниже.
«Филы»: все способы зацепиться отказали сразу
12 ноября 2014 года в 08:35 UT «Филы» отделились и семь часов падали к площадке Агилкия, подойдя со скоростью около 1 м/с. Было три способа удержаться: двигатель на холодном газе, прижимающий к поверхности, два гарпуна и ледобуры в опорах. Двигатель показал неисправность ещё до отделения. При касании гарпуны не выстрелили, а ледобуры встретили поверхность твёрже ожидаемой [1][6].
Поэтому «Филы» отскочили. Касание в 15:34 UT, подъём и новое касание в 17:25, ещё один прыжок и остановка в 17:31 — примерно в километре от цели, в тени обрыва у Абидоса [1]. И всё же аппарат выполнил первую научную программу на батареях — 57 часов на поверхности — и замолчал. Он ненадолго проснулся в июне–июле 2015 года, а разглядеть его на снимках «Розетта» смогла лишь в сентябре 2016 года [1]. Ниже: насколько высоко унесёт отскок на 67P?
Поверхностное тяготение — для шара с массой и плотностью кометы (радиус ≈ 1,65 км). Настоящая комета двухлопастная и вращается примерно за 12,4 часа, поэтому местное тяготение различается и частично компенсируется вращением; это грубая оценка при однородном поле.
«Не та» вода, свободный кислород и аминокислота
Откуда взялись океаны Земли? Одна из проверок — отношение тяжёлого водорода (дейтерия) к обычному в воде, «отпечаток» места, где образовался лёд. Масс-спектрометр ROSINA «Розетты» измерил в воде 67P отношение D/H, равное (5,3 ± 0,7) × 10⁻⁴, примерно втрое больше, чем в земных океанах [3]. Значит, кометы вроде 67P не могли дать большую часть воды Земли; более вероятными кандидатами стали астероиды.
Ещё два сюрприза. В коме кометы оказалось много молекулярного кислорода O₂, который, как считалось, давно должен был прореагировать; его присутствие говорит, что кислород вмёрз при образовании кометы [4]. А ещё «Розетта» обнаружила в газе вокруг кометы аминокислоту глицин и элемент фосфор — оба необходимы для жизни [5]. Кометы несут сырьё той химии, которая на Земле стала биологией.
Вместе с кометой к Солнцу — а затем к «Филам»
«Розетта» оставалась с 67P, когда та 13 августа 2015 года прошла перигелий в 186 млн км от Солнца и её газопылевые струи достигли максимума, — впервые аппарат вблизи наблюдал, как комета «включается» [1]. Из-за обилия газа и пыли вокруг ядра в самые активные месяцы он держался дальше.
Когда комета вновь направилась к орбите Юпитера, солнечного света снова не хватило бы для работы «Розетты». Вместо второй спячки ЕКА выбрало финал: 30 сентября 2016 года «Розетту» с высоты 19 км направили на комету, снимая и анализируя газ до самого конца, и связь прервалась в момент касания [1]. Обе половины миссии теперь покоятся на 67P.
От старта — до собственной посадки
Посадочный аппарат отскочил, орбитальному пришлось держаться на расстоянии, а вода кометы оказалась «не той». Так открытие и выглядит вблизи.