Кометы. Странники Солнечной системы - Леонид Владимирович Еленин

и, несмотря на технические неполадки, все же смогла передать на Землю ценные научные данные, включая фотоснимки кометного ядра с лучшим на тот момент разрешением. Ученые увидели гигантский гейзер, вырывающийся из-под поверхности кометы на 60 километров. На более близких и детальных снимках стало очевидно, что это не одна, а три струи, бившие из ярких «пятен» на поверхности кометы. Это был несомненный научный успех и шаг вперед.

Менее чем через полгода после запуска Deep Space 1, 7 февраля 1999 года, на встречу с кометой Вильда 2 (81P/Wild), открытой 6 января 1978 года швейцарским астрономом Паулем Вильдом на обсерватории Циммервальда Астрономического института университета Берна (Швейцария), была отправлена новая кометная миссия Stardust («Звездная пыль»). Как видно из названия, ее основной целью был сбор твердых частиц из кометной комы и хвоста. Это был компромиссный, простой и намного более дешевый вариант, давший возможность прямого изучения вещества кометного ядра без необходимости сажать на него космический аппарат, чтобы взять пробы грунта и доставить их на Землю.

«Ловушка» для кометных частичек, похожая на теннисную ракетку диаметром около 40 сантиметров, состояла из 132 сегментов, заполненных специальным веществом – аэрогелем, позволявшим эффективно затормозить частицы и предотвратить их перегрев и расплавление при достаточно низкой, конечно по космическим меркам, относительной скорости сближения и удара – около шести километров в секунду. 2 января 2004 года Stardust прошел всего в 237 километрах от ядра кометы, параллельно со сбором пыли делая и ее фотоснимки. 15 января 2006 года капсула с образцами кометного вещества благополучно вернулась на Землю, а дальше начался долгий и сложный процесс исследования содержимого «ловушки». Для этого была создана Stardust@Home – коллективная распределенная система исследования миллионов снимков микросрезов аэрогеля, полученных с помощью микроскопа. На этих снимках обычные люди искали как сами частицы, так и следы их торможения (треки). Я тоже принимал в этом участие и даже нашел несколько проплавленных треков в аэрогеле. Данные объединялись, и к ученым поступала статистическая информация, на каких снимках, скорее всего, присутствует что-то по-настоящему интересное. Результатом этой совместной работы стало обнаружение трех десятков частичек, среди которых был и образец межзвездной пыли. Классификация проводилась по длине трека торможения, а значит, по скорости частицы и по направлению ее движения. Заметил частицу межзвездной пыли Брюс Хадсон из Канады в 2010 году, и она даже получила собственное имя – «Орион». В финальном пресс-релизе, выпущенном после завершения работы Stardust@Home в 2014 году, говорилось уже об обнаружении семи подобных частиц.

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