Леонид Еленин – Кометы. Странники Солнечной системы (страница 11)

Миссия Stardust была успешной, но на этом она не завершилась. На борту космического аппарата оставались значительные запасы топлива, и было решено задействовать его в новой научной программе – New Exploration of Tempel 1 («Новое исследование Темпель 1»). Но сначала мне нужно рассказать о другой космической миссии, которая продлила жизнь зонда Stardust на долгие пять лет.

Когда ученые все еще ждали прибытия на Землю капсулы с кометным веществом, с мыса Канаверал стартовала новая межпланетная космическая станция Deep Impact («Глубокое воздействие»). 12 января 2005 года ракета-носитель «Дельта-2» унесла в космос шестисоткилограммовый аппарат, большую часть массы которого составлял кинетический ударник. Это была не просто 372-килограммовая болванка, а, по сути, еще один космический аппарат. У него имелись свои маневровые двигатели, бортовая вычислительная система и оптическая система навигации с телескопом диаметром 120 мм, дающим предельное разрешение изображения в 20 сантиметров на пиксель с расстояния в 20 километров. Сама «ударная» часть – 113 килограммов медных пластин, служила для образования заметного кратера на поверхности, который в будущем надеялись зафиксировать фотографически.

3 июля 2005 года в 6 часов утра по всемирному времени кинетический ударник отделился от космического аппарата, который начал выполнять торможение и маневр уклонения, чтобы пройти мимо ядра кометы на безопасном расстоянии. А ударник двигался к цели на протяжении практически суток, совершив несколько корректирующих маневров за пару часов до столкновения. 4 июля в 5 часов 52 минуты по всемирному времени, в День независимости США, космический снаряд на скорости 10,2 километра в секунду врезался в ядро кометы, вызвав энерговыделение, сопоставимое со взрывом 4,8 тонн тротила. Ученые на Земле узнали о том, что миссия успешно завершена, лишь спустя пять долгих и мучительных минут. Интересный факт: любой желающий мог отправить свое имя, которое было записано на мини-CD-диск, прикрепленный к ударнику. Мое имя, как и 625 тысяч других имен, тоже есть на этом диске.

Конечно, за столкновением следило большое число наземных и космических телескопов, включая космическую обсерваторию Swift. Анализ полученных данных показал, что в результате удара в космос было выброшено более пяти тысяч тонн воды и от десяти до двадцати пяти тысяч тонн пыли и твердых частиц кометного ядра. Интересен и состав этого материала. Были обнаружены минералы, способные формироваться лишь при температурах свыше 1100 кельвинов (827 °C), и летучие вещества, стабильные лишь при температуре ниже 100 кельвинов (–173 °C), а значит, ядро кометы состоит из веществ, которые образовались в разных областях Солнечной системы и, возможно, даже в разные эпохи ее эволюции. Эксперимент подтвердил предположение о том, что ядра комет обладают очень пористой структурой. Исходя из анализа данных, более трех четвертей внутреннего объема кометного ядра занимают полости, содержащие летучее вещество. Можно сказать, что кометы являются «космическими цистернами» с замерзшим газом, в том числе и ядовитым. А вот сам кратер, к большому сожалению ученых, обнаружить так и не удалось. Всему виной тот выброс вещества и пыль, которая была поднята ударом. Deep Impact улетел, и нужен был новый аппарат, который позволил бы зафиксировать последствия космического столкновения.

Момент столкновения кинетического ударника КА Deep Impact с ядром кометы Темпеля

И здесь на сцену вновь выходит космический аппарат Stardust, движущийся по гелиоцентрической орбите и обладающий достаточными запасами топлива. 2 июля 2007 года миссию переименовывают в NExT (New Exploration of Tempel 1, «Новое исследование Темпеля 1») и переводят на орбиту сближения с «торпедированной» кометой. 15 февраля 2011 года зонд пролетает всего в 182 километрах от ее ядра и получает 72 снимка, которые ученые ждали на протяжении без малого шести лет. Данные принимает сеть Дальней космической связи, и астрономы берут их в обработку. В тот же день они выступают с заявлением, что кратер от удара обнаружен! Его размер оценивается в 100–150 метров при глубине порядка 30 метров. Таким образом, долгая миссия «ловца кометной пыли» успешно завершилась. 24 марта 2011 года на борт аппарата Stardust, находящегося в 312 миллионах километров от Земли, была передана команда на выполнение последнего запуска двигателя для полного сжигания того мизерного количества топлива, что еще находилось в его баках и которого не хватило бы на выполнение новых научных задач. После чего, не имея возможности поддерживать ориентацию антенны на Землю, космический аппарат замолчал навсегда.

После успешного выполнения миссии Deep Impact в очередной раз было принято решение использовать частично работоспособный аппарат для других научных задач. Вернуться к своей первой цели и отснять результаты столкновения он не мог из-за огромных затрат топлива, ведь нужно иметь в виду, что движение в космосе происходит совсем не так, как мы ездим по дорогам на автомобилях – невозможно резко развернуться и поехать назад или в сторону. В июле 2005 года команда космического аппарата выбрала новую цель – короткопериодическую комету Боэтин (85D/Boethin)[52], сближающуюся с Землей. Для этого зонду необходимо было совершить гравитационный маневр вблизи Земли в декабре 2007 года, чтобы уже в следующем декабре пролететь всего в 700 километрах от ядра кометы. По традиции меняется и название миссии, теперь это EPOXI (Extrasolar Planet Observation and Deep Impact Extended Investigation, или «Наблюдение экзопланет и расширенное исследование миссии Deep Impact»). Да, название может сбить с толку. На самом деле дальнейшая научная программа была симбиозом двух предложенных научных задач по наблюдению и исследованию экзопланет из космоса (EPOCh) и сближению и изучению новых комет (DIXI).

Время «Икс» приближалось, но астрономы никак не могли отыскать свою цель: комета Боэтин не была видна с марта 1986 года, хотя ученые с высокой точностью знали ее орбиту, ведь наблюдательная дуга составляла 11 лет и комета наблюдалась уже в двух появлениях. В итоге ученым-баллистикам пришлось быстро искать новую цель, и за месяц до назначенного гравитационного маневра ею становится короткопериодическая комета Хартли (103P/Hartley). Такое решение было вынужденным и предполагало увеличение времени полета к комете до двух лет, с двумя гравитационными маневрами вместо одного. В итоге 4 ноября 2010 года космический аппарат успешно достиг своей цели, пролетел на расстоянии 700 километров от ядра кометы и передал на Землю потрясающие фотографии, на которых отчетливо видны величественные плюмажи выбросов от сублимации реликтовой углекислоты (CO₂), образовавшейся еще на заре формирования нашей Солнечной системы. В 2012 году на своем пути к околоземному астероиду (163249) 2002 GT, которого он должен был достичь в начале 2020 года, зонд с большого расстояния провел наблюдения долгопериодической кометы C/2009 P1 (Garradd). К сожалению, намеченным планам не суждено было сбыться из-за потери связи в середине августа 2013 года, а 20 сентября того же года миссия была официально признана потерянной.

Ученые уже получили подробные сведения о внешнем виде и строении кометных ядер, проникнув своими космическими аппаратами за занавес кометной комы – но оставалась еще одна пока не решенная задача – посадка на поверхность кометы и прямое изучение ее грунта. Опыт уже был – в 2001 году автоматическая межпланетная станция NEAR Shoemaker произвела успешную мягкую посадку на поверхность околоземного астероида Эрос, а в 2005 году японский космический аппарат Hayabusa («Сапсан») совершил несколько попыток забора частичек грунта с околоземного астероида (25143) Итокава. Миссию преследовали постоянные технические проблемы, перипетии которых выходят за рамки этой книги, но в итоге, впервые в истории человечества, спускаемая капсула доставила астероидный грунт на Землю в 2010 году. Всего было собрано менее одного грамма вещества, но и его анализ дал новые научные результаты. Причем это вещество стало одним из самых дорогих на Земле, ведь его грамм стоил более 112 миллионов долларов США (стоимость космической миссии).

Работа над новым амбициозным «кометным» проектом в Европейском космическом агентстве (ЕКА) началась после успешного изучения кометы Галлея в ходе ее пролета 1986 года. Пять космических аппаратов получили множество научных данных, но все же они не ответили на вопрос о химическом составе ядра. В 1992 году пришло понимание, что задуманную миссию с доставкой образцов грунта на Землю из-за ограниченности бюджета ЕКА в одиночку не выполнить. Решение работать вместе было логичным. СССР распался, а его преемнику – Российской Федерации было явно не до этого, так что можно было не торопиться. В итоге новая космическая миссия была разделена с NASA, которое взялось за программу Comet Rendezvous Asteroid Flyby (CRAF, «Сближение с кометой и пролет астероида»). В ходе выполнения программы, как ясно из ее названия, предполагался близкий пролет одного из астероидов и сближение с кометой с выходом на орбиту вокруг ее ядра, а ЕКА занялось посадкой, взятием грунта и доставкой его на Землю – программа Comet Nucleus Sample Return (CNSR, «Возвращение образца ядра кометы»). Но в 1993 году как гром среди ясного неба прозвучало заявление NASA о выходе из программы из-за секвестирования бюджета, и европейцы вновь остались одни…