Амбициозная программа Европейского космического агентства, предусматривающая высадку на комету в глубинах космоса, вступила в заключительную стадию.
12 ноября, спустя 10 лет после запуска, совершив путешествие в более чем 6 миллиардов километров, зонд «Розетта» готов отправить на поверхность кометы 67P/Чурюмова-Герасименко модуль «Фила» величиной с холодильник.
Если все пройдет успешно, «Фила» и «Розетта» станут ключом к ответам на вопросы о происхождении Солнечной системы, о том, откуда на нашей Земле взялась вода, а возможно, и о происхождении жизни как таковой.
Комета
«Эта комета — прекрасный, но суровый мир, восхитительный с научной точки зрения. Но форма этого небесного тела делает задачи исследователей очень трудными», — говорит менеджер проекта Стефан Уламец из Германского аэрокосмического центра.
Главная трудность, которая стоит перед группой управления полетом «Розетты» с Земли, — посадить спускаемый аппарат «Фила» на вращающуюся комету неправильной формы, которая летит в пространстве со скоростью 18 км в секунду.
Где именно произведет посадку модуль, было решено в сентябре, после того, как «Розетта» достигла кометы и начала вращаться вокруг нее. Ученые и инженеры выделили место J (теперь его называют Агилкия — в честь египетского острова, расположенного на реке Нил) на поверхности малой «головы» небесного тела, сочтя ее наиболее подходящей для посадки и дальнейших экспериментов.
Однако площадка в один квадратный километр мало приспособлена для посадки — она полна обрывов, трещин и огромных валунов. Любая из этих деталей местного ландшафта может стать роковой при посадке.
Агилкия хорошо освещена, что дает возможность модулю «Фила» время от времени подзаряжать свои солнечные батареи, а во время наступающей темноты — охлаждать системы. В качестве запасного ученые выделили еще одно место на комете, назвав его литерой C.
По мере того, как зонд приближался к этому небесному телу причудливой формы, для нас все яснее становились его размеры. Аналитики выяснили и еще кое-что:
· 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).
Отсоединение и посадка
«Суть, однако, не в том, чтобы просто полюбоваться кометой с безопасного расстояния, а в том, чтобы высадиться на поверхность и потрогать этот объект», — Профессор Иэн Райт, Открытый университет, Великобритания.
Посадка на комету запланирована на 12 ноября. С «Розетты» на поверхность астрономического объекта будет высажен модуль «Фила» — это случится в 08:35 по Гринвичу, с расстояния в 22,5 км от центра 67P. Неточность в несколько мм в секунду в орбите зонда может привести к тому, что «Фила» вообще промахнется по комете.
Спуск на комету, за которым будут наблюдать из центра управления полетом в Дармштадте, Германия, займет, по планам, около семи часов.
Поскольку все будет происходить на расстоянии в 510 миллионов км от Земли, сигнал между «Розеттой» и ЦУПом будет идти 28 минут и 20 секунд в одну сторону. Вследствие этого подтверждение отстыковки модуля зонда, придет на Землю не раньше чем в 09:03 по Гринвичу, а посадки — где-то после 16:00.
Когда модуль приземлится на комету, им уже невозможно будет управлять — дальше он начнет жить своей жизнью.
«Нам нужно побольше везения, чтобы осуществить эту посадку правильно», — замечает Паоло Ферри, руководящий этой частью миссии.
Хотя дата утверждена, команде «Розетты» предстоит еще принять ряд серьезных решений до того, как совершить попытку приземления 12 ноября.
«Если хотя бы по одному из пунктов у нас возникнет сомнение в конечном результате, мы перенесем дату высадки и пересмотрим график, с учетом того, что “Розетте” ничего не грозит, и она готова к еще одной попытке», — говорит Фред Янсен, менеджер этой миссии Европейского космического агентства.
1. Отсоединение от «Розетты»
Зонд «Розетта» отстрелит модуль «Фила», когда космический аппарат будет на расстоянии около 22,5 км от центра кометы. «Розетте» необходимо это сделать точно в нужное время и в нужном месте, чтобы отправить маленький робот-модуль по верной траектории.
2. Спуск
Спуск к поверхности кометы займет, как полагают, около семи часов. По пути «Фила» сделает снимки кометы и начнет производить измерения в окружающей комету среде.
3. Активность кометы
Какова будет активность кометы в день посадки модуля — будут ли выбросы газа и пыли, а может и сама комета расколется на две части, — предсказать невозможно. Спускаемому модулю придется иметь дело с тем, с чем ему суждено столкнуться.
4. Посадочная площадка
Выбранная для посадки площадка не идеально плоская, но большая часть склонов имеют угол, не превышающий 30 градусов. Правда, «Фила» при посадке может наткнуться на один из огромных валунов.
5. Посадка
Как только модуль приземлится, его «ноги» будут привинчены к поверхности и закреплены с помощью гарпунов в качестве якоря. Кроме того, двигатель, расположенный сверху модуля, аккуратно прижмет его к поверхности, чтобы избежать отскока обратно в космос. Если поверхность окажется слишком мягкой, шурупы не смогут зафиксировать модуль. Если же, наоборот, — слишком твердой, то они могут не пробить ее.
Модуль «Фила»
Оказавшись на поверхности кометы, «Фила» приступит к работе. Робот сделает панорамный снимок с помощью своих микрокамер. Затем, спустя примерно час после посадки, начнется первая серия экспериментов, и продлится она около 60 часов.
Аппарат «Розетта» тем временем продолжит изучение кометы с орбиты, задействуя свои 11 научных инструментов. Кроме того, он будет передавать данные, поступающие с поверхности кометы, от модуля «Фила», на Землю. Радиоволны, которые будет посылать «Фила» «Розетте», когда космический аппарат будет находиться на противоположной стороне кометы, помогут определить внутреннюю структуру небесного тела.
Буры, термостаты, камеры и сенсоры на борту «Филы» будут анализировать все, начиная с состава и температуры поверхности, заканчивая возможным присутствием на комете аминокислот, необходимых для зарождения жизни.
1: Камеры — Модуль «Фила» оборудован CIVA — системой камер, позволяющих вести панорамную съемку поверхности кометы. Система ROLIS будет работать при спуске на комету и делать снимки крупным планом.
2: Ядерный датчик — CONSERT — будет использовать радиоволны для изучения внутренней структуры ядра кометы.
3: Опоры-шурупы — буры в «ногах» «Филы», которые ввинтятся в лед, чтобы зафиксировать модуль после посадки. Проблемы могут возникнуть, если поверхность окажется слишком мягкой или, напротив, слишком твердой.
4: Бур для сбора образцов — SD2 — может вести бурение на глубину порядка 20 см, собирать образцы и отправлять их для исследования с применением (тут же, на борту) лабораторного оборудования COSAC и PTOLEMY.
5: Гарпуны — Сразу после посадки «Фила» выстрелит в поверхность гарпун, который зафиксирует модуль как якорь и предотвратит его отскок обратно в космос (поскольку гравитация на комете очень слаба).
6: Щуп — MUPUS — Датчики на якоре модуля, на щупе и на внешней поверхности корпуса «Филы» будут замерять плотность, температуру и другие характеристики поверхности кометы и того, что лежит под поверхностью.
Профессор Иэн Райт из Открытого университета — основной пользователь инструмента Ptolemy. По его словам, миссия «Розетты» — это уже успех, что бы ни случилось при посадке модуля. Все отдают себе отчет в том, с какими рисками эта посадка связана.
«В настоящее время зонд продолжает наблюдать за кометой — и так будет до конца следующего года, — говорит он. — Это даст возможность проследить, как это небесное тело реагирует на прохождение вблизи от Солнца».
«Суть, однако, не в том, чтобы просто полюбоваться кометой с безопасного расстояния, а в том, чтобы высадиться на поверхность и “пощупать” этот объект. Для тех из нас, кто привык работать с образцами и анализировать их в лаборатории, — это единственный способ изучить комету. Мы понимаем, что можем потерпеть полную неудачу — но такова уж природа научных исследований».
Что дальше?
После начального этапа изучения кометы планируется провести ряд более серьезных исследований, выполнимость которых зависит от того, как будут работать солнечные батареи модуля «Фила», смогут ли они эффективно подзаряжаться и не забьются ли они пылью.
По мере того, как комета будет приближаться к Солнцу, температура внутри модуля может вырасти настолько, что батареи и электроника просто перестанут работать. Это может случиться примерно в марте 2015 года.
Но даже когда миссия «Филы» завершится, «Розетта» продолжит сопровождение кометы и дистанционный анализ этого космического тела еще несколько месяцев.
Август 2014 г.: Встреча с кометой — после 10 лет путешествия в космосе «Розетта» достигла кометы 67P/Чурюмова-Герасименко. Аппарат начал вращаться на орбите вокруг кометы и нашел подходящие участки для отправки на поверхность спускаемого модуля.
Ноябрь 2014 г.: Первый исследовательский цикл — после посадки на комету «Фила» в первые несколько дней выполняет все предусмотренные заранее эксперименты.
Декабрь 2014 г.: Серьезные научные исследования — ученые надеются, что «Фила» продолжит работу, перезаряжая свои батареи, несмотря на специфику температурного режима кометы.
Март 2015 г.: Предел возможностей модуля — на «Филу» могут повлиять как растущая температура, так и накапливающаяся пыль на солнечных панелях.
Август 2015 г.: Перигелий — комета достигает ближайшей для себя точки к Солнцу. «Розетта» будет анализировать поведение ледяного небесного тела в зоне его наивысшей активности.
