Миссия Rosetta: исследование комет автоматами
 Изображение ядер комет, полученные различными межпланетными станциями. (Изображение: Роскосмос/NASA) (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Сегодня миссия Rosetta должна выйти из режима гибернации, в котором она была последние три года на пути к комете 67P/Чурюмова — Герасименко. Rosetta была запущена Европейским космическим агентством 10 лет назад, и осенью этого года она должна впервые в истории выйти на орбиту вокруг кометы, доставив к ней посадочный модуль, который должен будет совершить первую в истории посадку на поверхность кометы. Подробно о миссии Rosetta, ее целях, научных инструментах орбитального аппарата и посадочного модуля читайте статью Миссия Rosetta. О том, что предшествовало данной миссии, ниже.
В августе 1978 года НАСА запустило аппарат ISEE-3/ICE (International Sun-Earth Explorer-3/International Cometary Explorer), предназначенный для исследования взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой (камер для съемки астрономических объектов на аппарате установлено не было). По завершению этой миссии агентство решило использовать аппарат для исследования плазменного хвоста кометы 21P/Джакобини-Циннера. 11 сентября 1985 года ISEE-3/ICE прошел в 7862 км от ядра кометы, став первым космическим аппаратов совершим пролет кометы. Несколько месяцев спустя ISEE-3/ICE участвовал в программе исследования кометы Галлея, 28 марта 1986 года он прошел в 40,2 млн км от кометы с обращенной к Солнцу стороны, дав данные об идущем на комету солнечном ветре. Последний сеанс связи с космическим аппаратом был в сентябре 2008 года. На ISEE-3/ICE все еще есть топливо для коррекции орбиты. Ожидается, что в августе 2014 года он пройдет достаточно близко, чтобы Земля смогла захватить его, однако это потребует коррекции орбиты, решение о целесообразности возвращения ISEE-3/ICE должно быть принято до июля этого года. В данном случае встает вопрос финансирования, аппарат не имеет возможности хранить данные на борту, это означает, что для выполнения какой-либо программы исследований потребуются частые сеансы связи и принимающие станции по всему миру.
Уже сыгравшая однажды важную роль в становлении естествознания комета Галлея в 80-е годы XX века стала целью разработки и запуска сразу пяти космических аппаратов.
Для исследования кометы Галлея и планеты Венера Советским союзом был создан проект «ВЕнера-ГАллей», в рамках которого были построены и запущены две идентичные межпланетные станции – «Вега-1» (запуск 15 декабря 1984 года) и «Вега-2» (запуск 21 декабря 1984 года). В состав каждой станции «Вега» входил пролетный аппарат (массой около 2500 кг), предназначенный для исследования кометы Галлея, и спускаемый аппарат (массой около 2000 кг), миссией которого было исследование Венеры средствами несомого им посадочного аппарата и аэростатного зонда. В июне 1985 года на подлете к Венере обе станции успешно сбросили свои спускаемые аппараты и перешли на траекторию пролета Венеры. Результатам исследования Венеры аэростатными зондами станций «Вега» в 1986 году был посвящен специальный выпуск журнала Science. Под действием гравитационного поля Венеры (с некоторыми корректировками орбиты) «Веги» перешли на траекторию пролета кометы Галлея.
«Вега-1» и «Вега-2» совершили пролет кометы Галлея 6 и 9 марта 1986 года соответственно. «Вега-1» прошла на расстоянии около 8890 км от ядра кометы, двигаясь относительно него со скоростью 79 км/с. Станция «Вега-2» прошла ближе – приблизительно в 8030 км от ядра кометы с относительной скоростью около 77 км/с. Пролет со столь огромной относительной скоростью сквозь кому в близости от ядра кометы потребовал разработки и оснащения станций противопылевой защитой. Важнейшей целью совершенных пролетов было получение (впервые в истории) изображения ядра кометы как протяженного объекта. Пролеты позволили определить размер, форму и альбедо ядра кометы, а также пронаблюдать сложные процессы во внутренней части окружающего комету газопылевого облака (кома).
Данные с советских станций «Вега» по параметрам траектории кометы Галлея, переданные зарубежным коллегам в рамках проекта «Лоцман», позволили европейской станции Giotto совершить самый близкий в 1986 году пролет ядра кометы Галлея.
Giotto была запущена Европейским космическим агентством 2 июля 1985 года (масса станции – 960 кг). Миссия стала первой запущенной ЕКА в глубокий космос. Из числа исследовавших комету станций лишь советские «Вега-1»,«Вега-2» и Giotto имели комплексный набор инструментов для исследования ядра и защиту, чтобы пройти относительно близко от ядра кометы. 14 марта 1986 года Giotto совершила пролет кометы Галлея, минимальное расстояние составило 596 км. На последней стадии пролета двигающимися с огромной относительной скоростью частицами пыли были повреждены некоторые инструменты станции, в том числе камера аппарата.
Однако на этом миссия Giotto не закончилась, в июле 1992 года аппарат выполнил пролет кометы 26P/Григга — Скьеллерупа с минимальным расстоянием до ядра в 200 км, но сломанная камера не позволила сделать снимки ядра кометы.
Комета Галлея также стала целью первых японских миссий глубокого космоса Sakigake (138 кг) и Suisei (140 кг). Выполненные на одной платформе станции имели различия лишь в составе научных инструментов. Аппарат Sakigake нес инструменты для измерения параметров солнечного ветра и магнитного поля, он совершил пролет кометы Галлея 11 марта 1986 года на расстоянии 7 млн км от ядра. Второй аппарат имел набор для определения характеристик солнечного ветра и ультрафиолетовую камеру, 8 марта он прошел со стороны Солнца в 151 тыс. км от ядра кометы.
Предварительным результатам исследования кометы Галлея советскими станциями «Вега-1», «Вега-2», европейской Giotto и японскими Suisei, Sakigake в мае 1986 года был посвящен специальный выпуск журнала Nature.
Следующий этап исследования комет межпланетными станциями начался в конце 90-х.
24 октября 1998 года НАСА запустило космический аппарат Deep Space – 1, впервые в качестве маршевого на космическом аппарате был установлен ионный двигатель. В ионных двигателях происходит ионизация рабочего тела (например, ксенона), далее образовавшиеся ионы ускоряются электростатическим полем до скоростей, превышающих скорости истечения в химических ракетных двигателях, и выбрасываются через сопло. Поэтому ионные двигатели создают большую тягу на каждый килограмм расходуемого ими рабочего тела (удельная тяга), чем химические двигатели на каждый килограмм расходуемого ими топлива. Данная технология имеет ключевое значение для автоматических миссий глубокого космоса, позволяя уменьшить массу топлива межпланетной станции и соответственно требования к грузоподъемности ракеты-носителя. Основной миссией Deep Space – 1 было испытание 12 технологий, в том числе маршевой установки на ионных двигателях, кроме того, в ходе основной части миссии аппарат совершил пролет астероида (9969) Брайль на расстоянии 27 км. 22 сентября 2001 года аппарат Deep Space – 1 совершил пролет кометы 19P/Борелли, пройдя на расстоянии 2171 км от ядра с относительной скоростью 16,58 км/c.
7 февраля 1999 года НАСА запустило миссию Stardust, главной целью которой было взятие образцов вещества из газопылевого облака (комы) кометы Вильда-2 и доставка их на Землю. 2 января 2004 года с относительной скоростью около 6 км/с аппарат прошел на расстоянии 240 км от ядра кометы, собирая образцы частиц газопылевого облака и делая снимки кометы. 16 января 2006 возвращаемая капсула с образцами отделилась от аппарата Stardust, вошла в атмосферу Земли и благополучно совершила посадку на учебно-испытательном полигоне ВВС США в штате Юта. Спускаемые аппарат доставил также собранные станцией образцы межзвездной пыли. Сама станция Stardust продолжила свое путешествие и в феврале 2011 года совершила пролет еще одной кометы, пройдя в 178 км от ядра кометы 9P/Темпеля-1 с относительной скоростью около 11 км/с.
Однако миссия Stardust не была первой, пролетевшей комету Темпеля-1, первым это сделал запущенный НАСА в 2005 году космический аппарат Deep Impact, основной задачей которого было исследовать комету Темпеля-1, в том числе посредством наблюдения столкновения с ней ударного зонда массой 370 кг. Сама станция совершила пролет кометы в 181 км от ядра с относительной скоростью около 10,2 км/c в июле 2005 года. В рамках продленной миссии 4 ноября 2010 года аппарат совершит пролет кометы 103P/Хартли-2 в 700 км от ядра с относительной скоростью около 12,3 км/с.
Новый этап исследования комет начнется в этом году миссией Rosetta.
Миссия Rosetta
Также по теме: