Розетта

Розетта — это автоматическая межпланетная станция Европейского космического агентства (ЕКА), предназначенная для исследования кометы 67P/Чурюмова — Герасименко. Миссия «Розетта» стала первой в истории, в рамках которой космический аппарат вышел на орбиту вокруг кометы, сопровождал её на пути к Солнцу и осуществил посадку спускаемого модуля на её поверхность. Станция была запущена 2 марта 2004 года, а завершила свою работу 30 сентября 2016 года, контролируемо столкнувшись с кометой.

История миссии

Предпосылки и разработка

Идея миссии по исследованию кометы с помощью орбитального аппарата и посадочного модуля возникла в ЕКА в середине 1980-х годов. Первоначально проект назывался «Кометная ядровая проба» (Comet Nucleus Sample Return), но впоследствии был переориентирован на детальное изучение кометы с орбиты и поверхности. В 1993 году проект был одобрен, и началась разработка. Название «Розетта» было выбрано в честь Розеттского камня — древней стелы с надписью на трёх языках, которая позволила расшифровать египетские иероглифы. По замыслу учёных, миссия должна была «расшифровать» состав и историю кометного вещества, сохранившегося со времён формирования Солнечной системы.

Выбор цели

Первоначально целью миссии была комета 46P/Виртанена, запуск планировался на январь 2003 года. Однако после неудачного запуска ракеты-носителя «Ариан-5» в декабре 2002 года старт был перенесён, и окно для полёта к 46P/Виртанену было упущено. В качестве новой цели была выбрана комета 67P/Чурюмова — Герасименко, открытая в 1969 году советскими астрономами Климом Чурюмовым и Светланой Герасименко. Запуск состоялся 2 марта 2004 года с космодрома Куру во Французской Гвиане с помощью ракеты-носителя «Ариан-5G+».

Траектория полёта

Из-за изменения цели траектория полёта стала более сложной. Для набора скорости и коррекции курса «Розетта» совершила четыре гравитационных манёвра: три у Земли (в 2005, 2007 и 2009 годах) и один у Марса (в 2007 году). В ходе полёта станция также пролетела мимо астероидов: 2867 Штейнс (5 сентября 2008 года) и 21 Лютеция (10 июля 2010 года), получив их детальные изображения и данные. После десяти лет путешествия, 6 августа 2014 года, «Розетта» вышла на орбиту вокруг кометы 67P/Чурюмова — Герасименко.

Устройство и конструкция

Орбитальный аппарат

Космический аппарат «Розетта» имел массу около 3000 кг (включая топливо) и размеры примерно 2,8 × 2,1 × 2,0 м. Размах солнечных батарей составлял 32 метра. Станция была оснащена 11 научными приборами, включая:

• OSIRIS — система камер для получения изображений в видимом и инфракрасном диапазонах.
• MIRO — микроволновый спектрометр для изучения состава и температуры поверхности.
• VIRTIS — спектрометр для анализа минералогического состава.
• ALICE — ультрафиолетовый спектрометр для изучения состава газовой оболочки кометы.
• ROSINA — масс-спектрометр для анализа химического состава кометной атмосферы.
• GIADA — прибор для измерения скорости и массы пылевых частиц.
• CONSERT — радар для зондирования ядра кометы.

Спускаемый модуль «Филы»

В состав миссии входил спускаемый модуль «Филы» (Philae), названный в честь острова Филы на Ниле, где был найден обелиск, также связанный с расшифровкой египетских иероглифов. Модуль имел массу около 100 кг и был оснащён 10 приборами для проведения экспериментов на поверхности кометы. В его состав входили:

• APXS — альфа-протон-рентгеновский спектрометр для элементного анализа грунта.
• COSAC — газовый хроматограф для анализа органических соединений.
• PTOLEMY — масс-спектрометр для изотопного анализа.
• MUPUS — пенетратор для измерения механических свойств поверхности.
• SESAME — комплекс для изучения электрических и акустических свойств кометы.
• ROLIS — камера для съёмки поверхности.

Посадка на комету

Спуск и проблемы

12 ноября 2014 года модуль «Филы» отделился от «Розетты» и начал спуск к поверхности кометы. Посадка произошла в 17:03 по всемирному координированному времени (UTC). Однако из-за неисправности двух гарпунов, предназначенных для закрепления на поверхности, и отсутствия работы реактивного двигателя модуль отскочил от кометы и дважды ударился о поверхность, прежде чем окончательно остановился в тени скалы. Место посадки получило название «Абидос» (в честь древнеегипетского города). Из-за нехватки солнечного света аккумуляторы модуля разрядились через 64 часа после посадки, и «Филы» перешёл в режим гибернации.

Научные результаты

Несмотря на короткое время активной работы, «Филы» успел передать данные, которые позволили сделать ряд важных открытий. На поверхности кометы были обнаружены органические соединения, включая формальдегид, ацетон, изоцианат и другие. Было установлено, что поверхность кометы твёрдая, покрытая слоем пыли толщиной до 20 см. Измерения показали наличие магнитного поля, а также выявили, что температура поверхности значительно ниже ожидаемой.

Повторный контакт

В июне 2015 года, по мере приближения кометы к Солнцу, модуль «Филы» ненадолго вышел из режима гибернации и передал несколько коротких сигналов, после чего связь с ним была окончательно потеряна. 2 сентября 2016 года, за несколько недель до завершения миссии, камера OSIRIS на «Розетте» обнаружила модуль «Филы» на поверхности кометы. Он лежал на боку в тени скалы, что объясняло невозможность подзарядки его солнечных батарей.

Научные открытия

Состав кометы

Миссия «Розетта» позволила впервые детально изучить состав ядра кометы. Было установлено, что вода на комете 67P/Чурюмова — Герасименко имеет изотопный состав, отличающийся от земной воды, что ставит под сомнение гипотезу о том, что вода на Землю была занесена кометами такого типа. В кометном веществе были обнаружены аминокислота глицин, фосфор и другие органические молекулы, что подтверждает теорию о возможной роли комет в возникновении жизни на Земле.

Форма и структура ядра

Комета 67P/Чурюмова — Герасименко имеет необычную форму, напоминающую «резиновую уточку» — два крупных сегмента, соединённых перешейком. Размеры ядра составляют примерно 4,1 × 3,3 × 1,8 км. Данные радара CONSERT показали, что ядро кометы имеет высокую пористость (до 80 %) и состоит из смеси льда и пыли. Поверхность кометы покрыта ямами, трещинами и обрывами, а также активными струями газа и пыли, которые усиливаются по мере приближения к Солнцу.

Активность кометы

«Розетта» наблюдала за развитием кометной активности на протяжении всего периода сближения с Солнцем. Было зафиксировано, что струи газа и пыли выбрасываются в основном с дневной стороны кометы, а их интенсивность резко возрастает вблизи перигелия (13 августа 2015 года). Учёные также обнаружили, что магнитное поле кометы чрезвычайно слабое и не оказывает существенного влияния на её активность.

Завершение миссии

Контролируемое столкновение

30 сентября 2016 года, после двух лет работы на орбите кометы, «Розетта» совершила контролируемое столкновение с поверхностью кометы. Манёвр был выполнен для того, чтобы получить данные с близкого расстояния перед окончанием миссии. Станция столкнулась с кометой в районе, названном «Маат» (в честь древнеегипетской богини), со скоростью около 0,5 м/с. Связь с «Розеттой» была потеряна в 12:39 UTC. За несколько минут до столкновения станция передала изображения поверхности с разрешением до 10 см на пиксель.

Наследие

Миссия «Розетта» стала одной из самых успешных и амбициозных в истории космонавтики. Она впервые позволила получить детальные данные о составе, структуре и активности кометы, а также осуществить первую в мире мягкую посадку на её поверхность. Данные, собранные «Розеттой» и «Филами», продолжают анализироваться учёными по всему миру, способствуя пониманию процессов формирования Солнечной системы и происхождения жизни на Земле.

Интересные факты

• Общая стоимость миссии составила около 1,4 миллиарда евро.
• «Розетта» стала первым космическим аппаратом, который вышел на орбиту вокруг кометы, а не просто пролетел мимо неё.
• Модуль «Филы» нёс на борту специальный пенетратор MUPUS, который должен был пробить поверхность кометы, но из-за её твёрдости не смог этого сделать.
• Название кометы 67P/Чурюмова — Герасименко было дано в честь её первооткрывателей — советских астрономов Клима Чурюмова и Светланы Герасименко, которые обнаружили её в 1969 году на фотопластинках, полученных в обсерватории Алма-Аты.