Миссия «Розетта»: как это было

Эмблема миссии
Эмблема миссии «Розетта».

12 ноября 2014 года состоялась первая в истории освоения космоса мягкая посадка спускаемого аппарата на поверхность кометы. Тем самым увенчалась успехом первая часть проекта «Розетта», детища Европейского космического агентства. Сайт «XX2 ВЕК» рассказывает о том, что предшествовало этому выдающемуся событию.

Всё началось в далёком 1969 году в Казахстане. Сотрудник Главной астрономической обсерватории Академии наук Украинской ССР Клим Чурюмов и аспирантка Киевского национального университета Светлана Герасименко в составе экспедиции КГУ приехали в обсерваторию на Каменском плато в Алма-Ате. Целью экспедиции было наблюдение периодических комет на 50-сантиметровом телескопе Максутова АСИ-2. В ночь с 11 на 12 сентября Герасимова сделала снимок кометы Комас Сола (32P), а в последующие дни — ещё несколько.

Герасименко и Чурюмов в 1975
Светлана Герасименко и Клим Чурюмов у 40-сантиметрового цейссовского астрографа в Душанбе, 1975 год.

Месяц спустя, работая в Киеве с полученными материалами, Клим Чурюмов обнаружил на краю фотоснимка объект, который поначалу принял за фрагмент кометы Комас Сола. При сопоставлении снимков, выполненных в разное время, оказалось, что объект движется по иной траектории и является самостоятельной кометой. Датой открытия кометы Чурюмова—Герасименко (67P) считается 23 октября 1969 года. Латинская буква P означает, что комета является короткопериодической, то есть наблюдалась в течение более чем одного прохождения перигелия или имеет период обращения менее 200 лет. Период кометы Чурюмова—Герасименко равен 6,6 года, а её орбита по большей части проходит внутри орбиты Юпитера.

Фотографии кометы 67P
Фотографии кометы 67P, выполненные в сентябре 1969 года.

Важнейшей вехой в истории изучения комет стал 1986 год, когда комета Галлея (1P) сблизилась с Солнцем. Для её исследования были запущены пять космических аппаратов: советские «Вега-1» и «Вега-2», японские «Сакигакэ» и «Суйсэй», а также «Джотто» — проект Европейского космического агентства.

Вега
Советский аппарат «Вега». Национальный музей авиации и космонавтики, штат Вирджиния, США.

Информация, собранная аппаратами, дала много ответов и оставила не меньшее количество вопросов. Для ответа на них требовалось изучение вещества кометного ядра, и НАСА совместно с ЕКА занялись разработкой программы пролёта астероида и встречи с кометой (англ. Comet Rendezvous Asteroid Flyby, CRAF), которая подразумевала сбор образца ядра кометы и доставку его на Землю. Однако в начале 1990-х годов НАСА из-за сокращения финансирования прекратило работу над проектом, а ЕКА, в свою очередь, пришлось отказаться от возвращения аппарата. Таким образом сформировались контуры будущего проекта «Розетта».

Название проекту дал Розеттский камень — обломок стелы из гранодиорита, найденный в 1799 году близ египетского города Розетты в дельте Нила. Надписи на стеле, изготовленной в 196 г. до н. э., были выполнены на древнеегипетском — иероглифами и демотическим письмом — и на древнегреческом языках. Сопоставление текстов помогло сначала расшифровать демотический текст, а в 1822 году француз Жан-Франсуа Шампольон совершил прорыв в расшифровке древнеегипетских иероглифов.

Розеттский камень
Розеттский камень в Британском музее, Лондон.

Розеттский камень стал ключом к цивилизации Древнего Египта, а проект Европейского космического агентства должен открыть человечеству тайны комет — древнейших кирпичиков Солнечной системы. Поэтому для него было выбрано название «Розетта».

Розеттский диск
Розеттский диск.

Символично, что вместе с космическим аппаратом в космос был отправлен современный аналог Розеттского камня — никелевый диск, содержащий надписи на сотнях языков народов Земли. Диск диаметром 5 см — результат работы фонда «Продлить мгновение» (Long Now Foundation), одной из целей которой является сохранение языкового богатства планеты для будущих поколений.

Розеттский диск на «Розетте»
Розеттский диск был установлен на корпусе космического аппарата «Розетта».

Название спускаемого аппарата, который совершил посадку на комету Чурюмова—Герасименко, «Филы», тоже связано с расшифровкой древнеегипетской письменности. На острове Филы (Philae, Φιλαί) посреди Нила был обнаружен обелиск с надписями на древнегреческом языке и древнеегипетскими иероглифами. Египтолог Уильям Джон Бэнкс вывез его в Великобританию и установил в своём поместье Кингстон-Лейси. Изучив надписи, Бэнкс смог распознать иероглифическую запись имён Птолемея и Клеопатры, что впоследствии помогло Шампольону в расшифровке египетских иероглифов.

Обелиск с острова Филы
Обелиск с острова Филы. Поместье Кингстон-Лейси, графство Дорсет, Англия.

Мы не вспоминали бы сейчас о Светлане Герасименко и Климе Чурюмове, если бы проект шёл по плану. Изначально целью «Розетты» была комета Виртанена, открытая американским астрономом Карлом Виртаненом в 1948 году. Ракета-носитель «Ариан-5» с «Розеттой» на борту должна была стартовать 12 января 2003 года, но за месяц до запуска, 11 декабря 2002 года, потерпел неудачу пуск «Ариана-5» новой модификации, вызванный отказом сопла на двигателе первой ступени. И хотя для «Розетты» предназначалась старая версия ракеты, наличие модифицированных отсека оборудования и электрической системы послужило причиной тщательной проверки, из-за которой старт пришлось отложить более чем на месяц.

Поскольку крайним сроком запуска космического аппарата к комете Виртанена было 31 января, пришлось пересмотреть программу полёта, и в качестве основной цели была выбрана комета Чурюмова—Герасименко. Из-за смены программы человечеству пришлось ждать посадки на комету на три года дольше: встреча «Розетты» с кометой Виртанена планировалась на ноябрь 2011 года.

Траектория полёта
Траектория полёта «Розетты» к комете Чурюмова—Герасименко. 1 — запуск аппарата; 2, 4, 6 — пролёты у Земли; 3 — пролёт у Марса; 5, 7 — сближение с астероидами Штейнс и Лютеция; 8, 9 — начальная и конечная точки режима сна; 10 — выход на орбиту кометы; 11 — посадка спускаемого модуля на комету; 12 — завершение программы.

Маршрут «Розетты» очень сложен и включает в себя четыре гравитационных манёвра: три у Земли и один у Марса. Кроме того, траектория полёта космического аппарата проходит рядом с астероидами Штейнс (2867) и Лютеция (21). Всего же «Розетта» в рамках своей программы сделает пять витков вокруг Солнца. На первые четыре, проходившие в относительной близости к Земле, ушло шесть лет. На пятом витке аппарат поднялся до орбиты кометы, догнал её и будет сопровождать до конца проекта, который завершится в августе 2015 года. Посмотреть взаимное расположение «Розетты», кометы 67P и планет можно на сайте ЕКА на странице «Где сейчас „Розетта“».

Инструменты «Розетты»
Инструменты, установленные на «Розетте».

Установленное на «Розетте» научное оборудование можно разделить на три категории. Для дистанционного изучения ядра кометы и астероидов предназначены приборы ALICE, OSIRIS, VIRTIS и MIRO, которые исследуют объекты в ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном и микроволновом диапазонах электромагнитного излучения. Анализ газа и пыли выполняют ROSINA, MIDAS и COSIMA, а воздействие Солнца изучают GIADA и RPC.

MIDAS
Прибор MIDAS (Micro-Imaging Dust Analysis System) предназначен для сбора и фотографирования частиц пыли, собранной в окрестности кометы. Принцип его работы основывается на атомно-силовой микроскопии.

«Филы» обладает собственными инструментами для анализа ядра кометы. Это пиролизеры, которые разогревают образцы вещества и фиксируют химический и изотопный состав, газовый хроматограф и масс-спектрометр с время-пролётным детектором.

«Ариан-5» и «Розетта»
Ракета-носитель «Ариан-5» с космическим аппаратом «Розетта» на борту перед стартом.

Место старта «Розетты» — космодром Куру́ во Французской Гвиане. В 1964 году Франция выбрала Куру для постройки космодрома из 14 предварительных вариантов. Куру победил благодаря совокупности факторов, прежде всего, из-за удачного расположения. Чтобы можно было сбрасывать отработавшие ступени, желательно в направлении взлёта ракеты — а оно, как правило, совпадает с направлением вращения Земли с запада на восток, — нужно иметь полосу с малой плотностью населения и, по возможности, безлесистую во избежание пожаров. Это условие выполняется идеально — к востоку от Куру простирается Атлантический океан. Кроме того, местонахождение всего в 5° к северу от экватора позволяет максимально эффективно использовать скорость вращения Земли для запуска спутников. В 1965 году началось строительство, и уже в 1968 году на космодроме состоялся первый пуск.

«Розетта» в Куру
Перемещение посадочного модуля «Розетты» в Гвианском космическом центре, Куру. Сентябрь 2002 года.

Смена программы полёта дала возможность пригласить на запуск открывателей кометы 67P. Светлана Ивановна Герасименко, научный сотрудник Института астрофизики Академии наук Таджикистана, и Клим Иванович Чурюмов, профессор Киевского университета, стали почётными гостями Европейского космического агентства.

Герасименко и Чурюмов в Куру
Светлана Герасименко и Клим Чурюмов накануне запуска «Розетты». 1 марта 2004 года, космодром Куру во Французской Гвиане.

Пуск состоялся в 2 марта 2004 года в 7:17:32 по всемирному времени (UTC; по местному времени в 3:17).

Старт «Розетты»
Старт ракеты-носителя «Ариан-5» с «Розеттой» на борту.

В августе и сентябре 2008 года «Розетта» прошла рядом с астероидом Штейнс, приблизившись к нему на расстояние 800 км. Из-за проблем с узкоугольной камерой съёмка астероида осуществлялась широкоугольной камерой, из-за чего снимки астероида имеют невысокое разрешение.

Астероид Штейнс
Изображения астероида Штейнс (2867), выполненные широкоугольной камерой модуля ОСИРИС (OSIRIS) 5 сентября 2008 года. Подтверждён расчётный эффективный диаметр астероида — 5 км. На снимках в верхней части астероида можно видеть крупный кратер размером около 2 км.

Намного удачнее прошло сближение с Лютецией в июле 2010 года. «Розетта» сделала множество прекрасных снимков астероида.

Регионы Лютеции
Снимки астероида Лютеция, выполненные «Розеттой», помогли составить детальную карту его регионов.

С июля 2011 по январь 2014 года «Розетта» находилась в режиме сна. В августе 2014 года аппарат приблизился к комете Чурюмова—Герасименко и стал её спутником — подобное событие случилось впервые в истории освоения космоса.

Трёхмерная модель ядра кометы
Трёхмерная модель ядра кометы Чурюмова—Герасименко, полученная благодаря снимкам «Розетты».

14 октября было утверждено место посадки зонда. Оно получило название «Агилкия» (лат. Agilkia) — это ещё один остров на Ниле. Именно туда были перенесены древнеегипетские сооружения с острова Филы перед затоплением последнего в ходе строительства Асуанской плотины.

«Филы»
Художественное изображение спускаемого аппарата «Филы».

Зонд «Филы» отделился от «Розетты», когда та находилась на расстоянии 22,5 км от кометы. Этот путь «Филы» преодолел за 7 часов, двигаясь со скоростью 1 м/с и делая по пути снимки «Розетты» и поверхности кометы.

Посадка не прошла гладко. При достижении ядра кометы не сработали гарпуны, и из-за отказа маневрового двигателя вырос риск отскока от поверхности, что в итоге и произошло. Первое касание состоялось 12 ноября в 15:34 по всемирному времени (на Землю информация приходит с задержкой более 28 минут), второе — в 17:25, и, наконец, в 17:32 с третьей попытки «Филы» встал на поверхность небесного тела.

Снимок ядра кометы
Панорамная фотография ядра кометы, выполненная зондом «Филы».

Проблемы на этом не закончились. Оказалось, что зонд расположился в тени, и на его солнечные батареи свет падает лишь 90 минут в течение 12 часов. Кроме того, поверхности касаются лишь две опоры из трёх. Специалисты надеются подвинуть «Филы», используя имеющиеся на его борту инструменты для анализа грунта.

Будем надеяться, что команда преодолеет эти трудности, и мы получим максимум информации о комете, сформировавшейся около 4,6 млрд лет назад, на заре Солнечной системы. Но в любом случае успешное завершение первой части миссии — выход «Розетты» на орбиту кометы и посадка спускаемого аппарата на её ядро — огромное достижение космической программы человечества.

Команда проекта «Розетта»
Команда проекта «Розетта» вскоре после успешного запуска аппарата в космос. 4 марта 2004 года.

Фотографии предоставлены ESA — Европейским космическим агентством.


Автор — Максим Рославлев.