Прощай, "Розетта": космический зонд столкнулся с кометой. Все самое важное о миссии Rosetta

20.09.2019

12 ноября 2014 года в истории освоения космоса произошло уникальное событие - впервые земной аппарат осуществил мягкую посадку на поверхность кометы. Это был кульминационный момент миссии «Розетта», нацеленной на раскрытие тайн кометы Чурюмова-Герасименко.

Все началось с открытия кометы

Рассказ об уникальной космической миссии «Розетта» можно начать с далекого 1969 года, когда в Казахстан в обсерваторию на Каменском плато в Алма-Ате в короткую командировку приехали сотрудник Главной астрономической обсерватории АН Украинской ССР Клим Чурюмов и аспирантка Киевского национального университета Светлана Герасименко. Цель их поездки заключалась в наблюдении периодических комет на 50-сантиметровом телескопе Максутова АСИ-2.

Кометы давно интересовали ученых. Изучение этих космических тел могло пролить свет на формирование Солнечной системы, зарождение жизни на Земле, на связь между прохождением комет рядом с нашей планетой и возникновением эпидемий. Кроме того, кометы, как и астероиды, представляют огромную опасность для нашей цивилизации в случае столкновения с Землей. В 1986 году мировым научным сообществом была проделана масштабная работа по изучению комет. Тогда знаменитая комета Галлея (1Р) сблизилась с Солнцем, и для ее изучения были отправлены сразу пять космических аппаратов: «Вега-1» и «Вега-2» (СССР),«Сакигакэ» и «Суйсэй» (Япония), а также «Джотто» (Европейское космическое агентство).

Этим аппаратам удалось собрать немало ценной информации, которая позволила дать ответы на многие вопросы, однако для более полного понимания природы комет требовалось изучение вещества их ядер. НАСА и ЕКА начали разработку совместного проекта, который предусматривал пролет астероида и достижения кометы. Планировалось, что космический аппарат произведет отбор образца вещества ядра кометы и доставит его на Землю. В начале 1990-х годов НАСА сократили финансирование, и американцы отказались от этого проекта. В результате Европейскому космическому агентству пришлось забыть о планируемом возвращении аппарата с образцом ядра кометы и думать об анализе состава ядра кометы непосредственно в космосе. Так начиналась разработка проекта «Розетта».

Почему такие странные названия?

Почему проект получил название «Розетта»? Не все знакомы с историей исследования древнеегипетской цивилизации, а ведь в ней довольно важную роль сыграл знаменитый Розеттский камень, который нашли в 1799 году в дельте Нила рядом с египетским городом Розетты.

Это был обломок стелы из гранодиорита, его главной достопримечательностью являлись надписи, одна из которых была выполнена древнеегипетскими иероглифами, другая на древнегреческом языке. Благодаря этому французу Жану-Франсуа Шампольону удалось начать расшифровку древнеегипетских иероглифов.

По существу, Розеттский камень сыграл роль своеобразного ключа к тайнам древнеегипетской цивилизации. А вот проект ЕКА «Розетта» должен был стать ключом к раскрытию тайн комет, поэтому он и получил такое название. Фонд «Продлить мгновение», ставящий целью сохранение языкового богатства нашей цивилизации, специально для этой миссии подготовил 5-сантиметровый никелевый диск, который был установлен на корпусе аппарата «Розетта». На диске находились надписи на сотнях языков народов Земли, некоторые журналисты назвали этот диск современным аналогом Розеттского камня.

Весьма необычное название - «Филы» - получил и спускаемый аппарат, предназначенный для посадку на комету Чурюмова-Герасименко. Как и название «Розетта», оно также имело прямую снизь с расшифровкой древнеегипетской письменности. Филы — это название острова посреди Нила, на котором был найден обелиск с надписями, выполненными древнеегипетскими иероглифами и на древнегреческом языке. Из Египта ценный обелиск перекочевал в английское поместье Кингстон-Лейси в графстве Дорсет, принадлежащее известному египтологу Уильяму Джону Бэнксу.

Ученый тщательно изучил надписи, ему удалось установить, как иероглифами на обелиске были записаны имена Птолемея и Клеопатры. Это сыграло свою роль в удачной попытке Шампольона расшифровать египетские иероглифы. Таким образом,наравне с Розеттским камнем, обелиск из Филы стал еще одним ключом для раскрытия тайн Древнего Египта. Как оказалось, египетская тема в названиях космических аппаратов принесла миссии удачу; несмотря на некоторые проблемы, она в целом прошла успешно и позволила получить немало ценной информации о кометах.

Долгий путь с двумя космическими «свиданиями»

Любопытно, что комета Чурюмова-Герасименко стала целью миссии «Розетта» случайно, первоначально предполагалось изучить комету Виртанена, открытую в 1948 году астрономом Карлом Виртаненом (США). Однако 11 декабря 2002 года неудачный пуск ракетоносителя «Ариан-5» послужил причиной отсрочки старта миссии, планировавшегося на 12 января 2003 года. Дело в том, что «Розетту» должен был вывести и космос аналогичный ракетоноситель, его техническая проверка привела к задержке старта на целый месяц.

Из-за этого направлять «Розетту» к комете Виртанена стали нецелесообразным, пришлось искать другую цель, ей и стала комета Чурюмова - Герасименко. Запуск космического аппарата состоялся 2 марта 2004 года с космодрома Куру во Французской Гвиане. На запуск в качестве почетных гостей ЕКА были приглашены С. И. Герасименко, научный сотрудник Института астрофизики АН Таджикистана, и К. И. Чурюмов, профессор Киевского университета, ведь «Розетта» летела к открытой ими комете.

Путь к цели у «Розетты» был довольно сложным, достаточно вспомнить, что он включал четыре гравитационных манёвра (три у Земли и один у Марса) и пять витков вокруг Солнца. Согласно траектории полета, аппарат прошел рядом с астероидами Штейне и Лютеция. В августе и сентябре 2008 года состоялась встреча «Розетты» с астероидом Штейне, правда, встречей это можно было назвать только по космическим масштабам, ведь аппарат и астероид разделяло 800 км.

К сожалению, из-за проблем с одной из камер снимки астероида Штейне вышли с невысоким разрешением, однако и они позволили ученым получить немало ценной информации. В частности, на снимках астероида в его верхней части отчетливо виден внушительный кратер диаметром примерно в два километра, а всего на поверхности Штейнса ученые насчитали 25 кратера диаметром более 200 метров. Удалось подтвердить и ранее рассчитанный диаметр астероида в 5 километров. А вот встреча с Лютецием в июле 2010 года прошла гораздо успешнее, удалось получить большое количество качественных снимков астероида, что позволило составить его детальную карту.

Период с июля 2011 по январь 2014 года «Розетта» «проспала» и включилась в активную фазу, когда приблизилась к комете Чурюмова-Герасименко. 7 августа 2014 года от «Розетты» до ядра кометы оставалось около 100 км, в этом же месяце она стала спутником кометы. Надо ли говорить, что данное событие произошло впервые за всю историю освоения космического пространства. Далее началась заключительная и самая интересная часть миссии.

«Розетта» и «Филы» исследуют комету

«Розетта» была оснащена множеством приборов, предназначенных для изучения кометы. Одни служили для дистанционного изучения ее ядра в ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном и микроволновом диапазонах электромагнитного излучения; другие выполняли анализ газа и пыли; третьи отслеживали воздействие Солнца. Специальный прибор MIDAS, основанный на атомно-силовой микроскопии, был предназначен для сбора и фотографирования частиц пыли, находящейся в ореоле кометы.

У посадочного аппарата «Филы» массой в 100 кг имелись в наличии свои инструменты для анализа ядра кометы, так называемые пиролизеры, предназначенные для разогревания образцов вещества и фиксации их химического и изотопного состава. Кроме них он был оснащен газовым хроматографом и масс-спектрометром. Всего на аппарате находилось десять научных приборов общей массой 26,7 кг. Имелись на нем и два специальных гарпуна, предназначенных для закрепления на поверхности кометы при посадке аппарата.

14 октября 2014 года после тщательного анализа поверхности кометы было определено мести посадки зонда. Его назвали «Агилкия» в честь еще одного острова на Ниле, именно на него перенесли памятники архитектуры Древнего Египта с острова Филы перед его затоплением в процессе возведения Асуанской плотины. Как видите, команда миссии сохранила приверженность к древнеегипетской теме до завершающего этапа.

На расстоянии 22,5 км от кометы зонд «Филы» отделился от «Розетты» и направился к своей конечной цели. Со скоростью 1 м/с «Филы» целых 7 часов добирался до кометы, попутно делая снимки и «Розетты», и космической странницы. Увы, идеальной посадки не получилось. Сначала не сработали гарпуны, потом отказал маневровый двигатель, в результате произошел первый отскок от поверхности кометы, потом - новое касание и второй отскок, только в 17:32 по всемирному времени 12 ноября 2014 года «Филы» наконец-то сел на поверхность кометы.

Вместо активной работы 15 ноября «Филы» переключили в режим энергосбережения, при котором были выключены все научные приборы и большая часть бортовых систем. Заряд батарей был настолько мал, что поддерживать постоянные сеансы связи с аппаратом не было возможности. По мнению команды миссии, с приближением кометы к Солнцу освещенность солнечных батарей могла повыситься и энергии станет достаточно для включения аппарата.

Подобные ожидания оказались слишком оптимистичными. 13 июня 2015 года с аппаратом «Филы» вновь была установлена связь; увы, она продержалась меньше месяца и 9 июля прекратилась. Из-за тени, в которой находились солнечные батареи, они больше не могли вырабатывать необходимое количество электроэнергии для подзарядки аккумуляторов, «Филы» замолчал навсегда.

30 сентября 2016 года наступил заключительный акт миссии - «Розетта» была направлена на контролируемое столкновение с кометой Чурюмова-Герасименко. Аппарат направили в район «колодцев» - своеобразных кометных гейзеров. «Падение» на комету продолжалось 14 часов, все это время «Розетта» передавала на Землю фотоснимки и результаты анализов газовых потоков. Когда она обрушилась на поверхность кометы, миссия стоимостью 1,4 млрд евро закончилась. Кстати, точку, где навечно успокоилась «Розетта», назвали словом «Сайс», это название города, где нашли Розеттский камень.

1496

И Лютеция

Космический аппарат запущен 2 марта 2004 года к комете 67P/Чурюмова - Герасименко . Выбор кометы был сделан из соображений удобства траектории полета (см. ). «Розетта» - первый космический аппарат, который вышел на орбиту кометы . В рамках программы 12 ноября 2014 года произошла первая в мире мягкая посадка спускаемого аппарата на поверхность кометы. Основной зонд «Розетта» завершил свой полёт 30 сентября 2016 года, совершив жёсткую посадку на комету 67P/Чурюмова - Герасименко .

Происхождение названий

Название зонда происходит от знаменитого Розеттского камня - каменной плиты с выбитыми на ней тремя идентичными по смыслу текстами, два из которых написаны на древнеегипетском языке (один - иероглифами , другой - демотическим письмом), а третий написан на древнегреческом языке . Сравнивая тексты Розеттского камня, Жан-Франсуа Шампольон смог расшифровать древнеегипетские иероглифы; с помощью космического аппарата «Розетта» ученые надеются узнать, как выглядела Солнечная система до того, как сформировались планеты.

Название спускаемого аппарата также связано с расшифровкой древнеегипетских надписей. На острове Филы на реке Нил был найден обелиск с иероглифической надписью , упоминающей царя Птолемея VIII и цариц Клеопатру II и Клеопатру III . Надпись, в которой ученые распознали имена «Птолемей» и «Клеопатра», помогла расшифровать древнеегипетские иероглифы.

Предпосылки создания аппарата

В 1986 году в истории исследования космического пространства произошло знаменательное событие: на минимальное расстояние к Земле подошла комета Галлея . Её исследовали космические аппараты разных стран: это и советские «Вега-1» и «Вега-2» , и японские «Суйсэй » и «Сакигакэ », и европейский зонд «Джотто ». Учёные получили ценнейшую информацию о составе и происхождении комет .

Однако осталось нераскрытым множество вопросов, поэтому НАСА и ЕКА начали совместную работу над новыми космическими исследованиями. НАСА сосредотачивало усилия над программой пролёта астероида и встречи с кометой (англ. Comet Rendezvous Asteroid Flyby , сокращённо CRAF ). ЕКА разрабатывало программу возвращения образца ядра кометы (англ. Comet Nucleus Sample Return - CNSR ), которая должна была осуществляться после программы CRAF . Новые космические аппараты планировалось сделать на стандартной платформе Mariner Mark II , что сильно сокращало расходы. В 1992 году, однако, НАСА прекратило разработку CRAF из-за бюджетных ограничений. ЕКА продолжило разработку КА самостоятельно. К 1993 году стало ясно, что с существующим бюджетом ЕКА полёт к комете с последующим возвращением образцов грунта невозможен, поэтому программу аппарата подвергли большим изменениям. Окончательно она выглядела так: сближение аппарата сначала с астероидами, а потом с кометой, а затем - исследования кометы, в том числе мягкая посадка спускаемого аппарата «Филы». Завершить миссию планировалось контролируемым столкновением зонда «Розетта» с кометой.

Цель и программа полёта

Изначально запуск «Розетты» был запланирован на 12 января 2003 года. Целью исследований была выбрана комета 46P/Виртанена .

Однако в декабре 2002 года произошёл отказ двигателя Вулкан-2 при запуске ракеты-носителя «Ариан-5 » . В связи с необходимостью усовершенствования двигателя запуск космического аппарата «Розетта» был отложен , после чего для него была разработана новая программа полёта.

Новый план предусматривал полёт к комете 67P/Чурюмова - Герасименко , со стартом 26 февраля 2004 года и встречей с кометой в 2014 году . Отсрочка запуска вызвала дополнительные затраты около 70 миллионов евро на хранение космического аппарата и другие нужды. «Розетта» была запущена 2 марта 2004 года в 7:17 UTC с космодрома Куру во Французской Гвиане . В качестве почётных гостей на запуске присутствовали первооткрыватели кометы профессор Киевского университета Клим Чурюмов и научный сотрудник Института астрофизики Академии наук Таджикистана Светлана Герасименко . Кроме изменения времени и цели, программа полёта практически не изменилась. Как и прежде, «Розетта» должна была приблизиться к комете и запустить к ней спускаемый аппарат «Филы».

«Филы» должен был подойти к комете с относительной скоростью около 1 м/с и при контакте с поверхностью выпустить два гарпуна, так как слабая гравитация кометы не способна удержать аппарат, и он может просто отскочить. После посадки модуля «Филы» было запланировано начало выполнения научной программы:

определение параметров ядра кометы;
исследование химического состава;
изучение изменения активности кометы со временем.

Траектория

В соответствии с целью полета, аппарату нужно было не только встретиться с кометой 67P, но и оставаться при ней все то время, пока комета будет приближаться к Солнцу, непрерывно проводя наблюдения; требовалось также сбросить Philae на поверхность ядра кометы. Для этого аппарат должен был быть практически неподвижен по отношению к нему. С учетом того, что комета при этом будет находится в 300 млн км от Земли и двигаться со скоростью 55 тыс. км /час. Поэтому аппарат необходимо было вывести в точности на ту орбиту, по которой следовала комета, и при этом разогнать до точно такой же скорости. Из этих соображений выбиралась как траектория полета аппарата, так и сама комета, к которой следовало лететь .

Трактория полёта «Розетты» была основана на принципе «гравитационного маневра » (На илл ). Вначале аппарат двинулся к Солнцу и, обогнув его, вновь вернулся к Земле, откуда двинулся навстречу Марсу. Обогнув Марс, аппарат вновь сблизился с Землей и затем снова вышел за орбиту Марса. К этому моменту комета находилась за Солнцем и ближе к нему, чем Rosetta. Новое сближение с Землей направило аппарат в направлении кометы, которая в этот момент направлялась от Солнца вовне Солнечной системы. В конце концов Rosetta сблизилась с кометой с требуемой скоростью. Столь сложная траектория позволила снизить расход топлива за счет использования гравитационных полей Солнца, Земли и Марса .

Главная двигательная установка состоит из 24 двухкомпонентных двигателей с тягой в 10 . Аппарат имел на старте 1670 кг двухкомпонентного топлива, состоящего из монометилгидразина (горючего) и тетраоксида азота (окислителя).

Корпус из ячеистого алюминия и разводку электрического питания по борту изготовила финская компания Patria . (англ.) русск. изготовил приборы зонда и спускаемого аппарата: COSIMA, MIP (Mutual Impedance Probe), LAP (Langmuir Probe), ICA (Ion Composition Analyzer), прибор поиска воды (Permittivity Probe) и модули памяти (CDMS/MEM) .

Научное оборудование спускаемого аппарата

Общая масса спускаемого аппарата - состоит из десяти научных приборов. Спускаемый аппарат спроектирован для в общей сложности 10 экспериментов по изучению структурных, морфологических, микробиологических и других свойств ядра кометы . Основу аналитической лаборатории спускаемого аппарата составляют пиролизёры , газовый хроматограф и масс-спектрометр .

Пиролизёры

Для исследования химического и изотопного состава ядра кометы «Филы» оборудован двумя платиновыми пиролизёрами . Первый может разогревать образцы до температуры 180 °C, а второй - до 800 °C. Образцы могут разогреваться с контролируемой скоростью. На каждом шаге при повышении температуры анализируется суммарный объём выделившихся газов .

Газовый хроматограф

Основным инструментом разделения продуктов пиролиза является газовый хроматограф . В качестве газа-носителя используется гелий . В аппарате используется несколько различных хроматографических колонок, способных анализировать различные смеси органических и неорганических веществ .

Масс-спектрометр

Для анализа и идентификации газообразных продуктов пиролиза используется масс-спектрометр с время-пролётным (англ. time of flying - TOF ) детектором .

Список исследовательских приборов по цели назначения

Ядро

ALICE (An Ultraviolet Imaging Spectrometer).
OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System).
VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer).
MIRO (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter).

Газ и пыль

ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis).
MIDAS (Micro-Imaging Dust Analysis System).
COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyser).

Влияние Солнца

GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator).
RPC (Rosetta Plasma Consortium).

23 января 2015 журнал «Science» опубликовал специальный выпуск научных исследований, связанных с кометой . Исследователи обнаружили, что основной объём выделяемых кометой газов приходится на «шею» - область соединения двух частей кометы: здесь камеры OSIRIS постоянно фиксировали поток газа и обломков. Члены научной команды системы получения изображений OSIRIS установили, что область Хапи, расположенная в перемычке между двумя крупными долями кометы и демонстрирующая высокую активность как источник газопылевых струй, отражает красный свет менее эффективно, чем другие области, что может указывать на присутствие замороженной воды на поверхности кометы или неглубоко под её поверхностью.

См. также

«Дип Импакт» - космический аппарат NASA , исследовавший комету 9P/Темпеля ; первая посадка космического аппарата на комету (жёсткая посадка - намеренное столкновение тяжёлого ударного устройства с кометой).
«Стардаст» - космический аппарат NASA, исследовавший комету 81P/Вильда и доставивший образцы её вещества на Землю.
«Хаябуса» - космический аппарат Японского аэрокосмического агентства , исследовавший астероид Итокава и доставивший образцы его грунта на Землю.

Примечания

ESA Science & Technology: Rosetta (англ.) . - Розетта на сайте ЕКА. Архивировано 23 августа 2011 года.
«Розетта» отправилась на комету Чурюмова - Герасименко (неопр.) . Грани.ру (02.03.2004). Архивировано 23 августа 2011 года.
Аппарат Rosetta завершил свою 12-летнюю миссию (неопр.) . ТАСС (30 сентября 2016).
Николай Никитин Ждём посадки на комету // Наука и жизнь . - 2014. - № 8. - URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/24739/
Татьяна Зимина Поцелуй двух комету // Наука и жизнь . - 2015. - № 12. - URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/27537/
Ракета Ariane-5 с двумя спутниками упала в океан сразу после запуска (неопр.) . Грани.ру . Архивировано 23 августа 2011 года.
Полёт Rosetta к комете Виртанена сорван (неопр.) . Грани.ру . Архивировано 23 августа 2011 года.
Новой целью для «Розетты» станет комета, открытая советскими астрономами (неопр.) . Грани.ру (12.03.2003). Архивировано 23 августа 2011 года.
Бурба Г. Как сесть на хвост кометы? // Вокруг света, 2005, № 12 (научно-популярная статья).
, с. 245.
Космический аппарат «Розетта» попрощался с Землей , Компьюлента (13 ноября 2009 года).
No bugs please, this is a clean planet! , European Space Agency (30 July 2002). Проверено 7 марта 2007.
The Rosetta orbiter (неопр.) . European Space Agency (16 January 2014). Проверено 13 августа 2014.
Stage, Mie. «Terma-elektronik vækker rumsonde fra årelang dvale » Ingeniøren , 19 January 2014.
Jensen, H. & Laursen, J. «Power Conditioning Unit for Rosetta/Mars Express » Space Power, Proceedings of the Sixth European Conference held 6-10 May, 2002 in Porto, Portugal. Edited by A. Wilson. European Space Agency, ESA SP-502, 2002., p.249 Bibliographic Code: 2002ESASP.502..249J

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.

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.

Москва. 30 сентября. сайт - Миссия космического аппарата "Розетта" подошла к своему завершению. По расчетам команды миссии в 13:39:10 аппарат совершил запланированное столкновение с кометой 67P Чурюмова - Герасименко. Однако окончательное подтверждение придет спустя сорок минут - за это время информация дойдет от кометы до Земли. Совсем скоро будет полностью прекращена радио связь с аппаратом. Сейчас ученые ждут получения окончательных данных.

Аппарат постепенно снизился относительно кометы, после чего произошло контролируемое столкновение с поверхностью. Скорость сближения, как ожидалось, была в два раза меньшей, чем во время посадки зонда "Филы".

Решение о посадке аппарата на комету Чурюмова-Герасименко Европейское космическое агентство приняло в 2014 году, после консультации с научной командой миссии. Постепенно "Розетта" удаляется от Солнца вместе с 67/P и энергии, производимой ее солнечными батареями, не хватает для работы зонда. Несколько лет назад ученые справились с этой проблемой переведя аппарат в режим гибернации. Однако, по словам ученых, новую гибернацию "Розетта" может не пережить.

Вместе с тем, при посадке у физиков появится возможность провести измерения, невозможные ранее. В частности, инженеры планируют провести съемку сверхвысокого разрешения. Предварительные маневры для посадки начнутся уже в августе. К 30 сентября "Розетта" окажется в 570 млн км от Солнца и 720 млн км от Земли. Сама комета движется со скоростью около 14,3 км/с. Как отмечают специалисты, расчет орбит оказался гораздо более сложным, чем при подготовке посадки "Филы".

Путь длиной в 6 млрд км

"Розетта" следовала за кометой на протяжении 6 млрд километров. В общей сложности "Розетта" провела на орбите кометы Чурюмова - Герасименко более двух лет - почти треть от полного цикла небесного тела (6 лет и 7 месяцев). Зонд "Розетта" с модулем "Фила" был запущен в космос в 2004 году. Он преодолел 6,4 млрд километров, прежде чем достиг кометы 67Р, находящейся вблизи орбиты Юпитера. В ноябре 2014 года "Фила" отстыковался от "Розетты". После этого на протяжении нескольких часов происходил спуск на поверхность кометы 67Р Чурюмова-Герасименко.

Аппарат собрал огромный массив научных данных о составе газовой оболочки 67P, ее морфологии и геологии и внутреннем строении. После этого модуль приостановил работу из-за нехватки солнечной энергии. Однако и этого времени хватило, чтобы ученые смогли выяснить, что комета является ровесницей Солнечной системы, а значит хранит в себе информацию о том, в каких условиях возникали планеты. Также удалось опровергнуть гипотезу, согласно которой вода на Земле возникла благодаря кометам - изотопный состав водного льда на Чурюмова - Герасименко заметно отличается от земного.

"Филы"

Космический зонд "Филы" имел большое значение для миссии - это первый в истории человечества аппарат, совершивший посадку на комету. Однако при посадке возникли сложности с гарпунами, которые должны были зафиксировать аппарат на комете. Он сместился от предполагаемой точки посадки и попал в тень утеса. "Филы" проработал на поверхности кометы чуть больше двух дней, после чего его батареи полностью разрядились и он прекратил свою работу.

За это время робот передал на Землю фотографии и собрал пробы грунта путем бурения. В частности, один из сенсоров "Филы" обнаружил молекулы после анализа атмосферы кометы. Некоторые из них содержат атомы углерода, без которого невозможна жизнь.

"Розетта" стала первым космическим аппаратом, который смог выйти на орбиту кометы. В ближайшие годы ученым предстоит изучить весь массив информации, полученный от аппарата. Общая стоимость проекта составила 1,3 млрд евро.

"Прощай, Розетта! Ты хорошо поработала. Это наука о космосе во всей красе", - заявил Мартин Патрик, руководитель миссии "Розетта".

Комета Чурюмова-Герасименко была обнаружена в 1969 году двумя советскими астрономами. Ее индекс 67P означает, что она - 67-я по счету открытая комета, вращающаяся вокруг Солнца с периодом обращения менее 200 лет.