«Природа и человек» 1985 №3, с.25-27

В МИРЕ НАУКИ

Павел ГУТИОНТОВ

ЛЕТИМ
К
КОМЕТЕ
ГАЛЛЕЯ


Со скоростью 15 километров в секунду комета Галлея несется к Земле. Встреча состоится через год.

Еще один феномен двадцатого торопливого века: ход светил над нашими головами вдруг заинтересовал не только астрономов, поэтов и мореплавателей — едва ли не все остальное человечество тоже. «По горло» занятые своими делами на Земле, мы все чаще обращаем внимание к звездным высям. Хотя что мы в них, говоря по совести, понимаем?

«Что происходит ныне в математике, что происходит ныне в биологии, то знают досконально лишь избранники, а пользуются — пользуются многие...» Нам, «многим», очень хочется также пользоваться и плодами астрономии — науки, как нам кажется, в высшей степени наглядной, хочется как можно быстрее «приспособить» ее к повседневным нашим нуждам. Не случайно так обсуждалось, таким количеством предположений и предсказаний обросло безобиднейшее астрономическое явление, с чьей-то легкой руки названное «парадом планет». Причем насколько это событие заинтересовало «многих», настолько никакого впечатления не произвело оно на «избранников» — разве что в газетах да по телевидению им пришлось повыступать — с разоблачением слухов...

Что поделать, двадцатый век — он еще и легковерный век: наука уже приучила нас к самым поразительным невероятностям. И уж то, что все со всем накрепко взаимосвязано — это мы теперь знаем точно (помните знаменитую доисторическую бабочку Брэдбери?), хоть, конечно, и не верим мы в предопределенность судеб, вписанных алфавитом созвездий в ночное небо.

Как, кстати, там дела, в небе?

А дела такие. Вселенная дает новую тему для разговоров: к Земле приближается комета.

И, надо признать, тему мы подхватываем с готовностью.

«Уважаемая редакция! — пишет Мария Ивановна Мачихина из Минеральных Вод. — Обращаюсь к вам потому, что не знаю, у кого еще можно точно узнать, когда в последний раз наблюдалась комета Галлея? В одной газете мне как-то попалось, что было это в 1910 году. А я очень хорошо помню (жили мы тогда в Грузии, на станции Михайлово), как взрослые прочли в календаре, что приближается страшная комета, что своим хвостом она может зацепить Землю и мы все погибнем. И мама выставила банки с вареньем — «все равно погибать!» — и мы, дети, ели его столовыми ложками, как кашу! Однажды ночью нас разбудили, вывели во двор и показали на небе огненный шар, звезду с большим хвостом. А через несколько дней (опять ночью) разразилась страшная гроза, в щели ставен сверкали молнии, а мама стояла на коленях и молилась...

Сейчас мне 81 год, и когда я говорю, что видела комету Галлея, то дочь уверяет, Что этого никак не могло быть в моем детстве...»

Две немолодые женщины... Что им комета? Что они комете? А спорят...

Вообще интерес к кометам во все века был особенно напряженным — уж больно необычны они, эти космические странницы, «хвостатые звезды», если переводить с греческого. А потому, в придачу к хвостам, являются они с еще более длинным шлейфом самых невероятных к ним подозрений.

Аристотель полагал, что кометы составляются из сухих горючих газов, извергаемых земными вулканами. Эти газы, поднявшись в верхние слои атмосферы, воспламеняются и горят тем дольше, чем больше находят себе материала, выделяемого землею. Поэтому, делал вывод великий ученый, кометы могли производить засухи, бури и, наконец, голод. Астрологи и прорицатели, не утруждавшие себя подобными теоретическими обоснованиями, тоже связывали появление каждой кометы в небе с неисчислимыми бедами на Земле. Так, в 1456 году (после падения Константинополя) кривая сабля огненного хвоста кометы (между прочим, именно кометы Галлея), появившаяся на небосклоне, дала самые веские основания считать падение Европы под турецкими саблями и конец христианской цивилизации абсолютно предопределенными. А всего двенадцать лет назад серьезный ученый всерьез опасался, что хвост кометы Когоутека, проходившей вблизи Земли, возьмет и прорежет поверхность нашей планеты на сотни километров. Что же говорить о панике, с которой в 1910 году воспринял весь мир весть о том, что определены спектральные линии некоторых газов в хвосте кометы Галлея (права Мария Ивановна: эту комету она могла видеть), и среди газов оказался ядовитейший циан... Даже то, что ввиду крайней разреженности кометного вещества землянам, хорошо защищенным атмосферой, этот циан угрожать никак не может, землян никак не успокаивало...

И вот Галлея приближается к нам снова, со скоростью 15 километров в секунду, из своих непредставимых далей — наибольшее ее удаление от Солнца составляет 5278,8886 миллиона километров. И это заставляет сильнее биться сердца многих и многих ученых многих и многих специальностей.

Хотя бы потому, что едва ли не все, что мы сегодня знаем о кометах, начинается, как правило, с грустного слова «вероятно»:

вероятно, кометы состоят из пыли, частиц металла, льда и замерзшего газа;

вероятно, они движутся, подобно облаку, по краю Солнечной системы;

вероятно, в Солнечной системе имеется несколько миллиардов комет...

И еще много-много «вероятно». Вот как по моей просьбе суммировал их видный советский ученый, лауреат Ленинской премии профессор Ю. А. Сурков — заведующий отделом исследования планет Института геохимии и аналитической химии АН СССР:

— По-видимому, кометы — это те тела, которые образовались на первом этапе формирования Солнечной системы. Маленькие тела: ядро — лишь несколько километров в диаметре. Ядро окружено комой — облаком ионизированного газа и пылевых частиц. А знаменитые газовые хвосты тянутся на миллионы и миллионы километров... Так вот, есть основания предполагать, что кометное вещество и есть первичное вещество протопланетного облака. Более того, существует даже такая экстравагантная теория, будто бы на кометах есть и сложные углеводороды, которые, собственно, и явились предтечей образования земной жизни. Конечно, подобных теорий можно предложить сколько угодно, тем более, что о кометах мы до сих пор знаем поразительно мало. Но все это, согласитесь, наш интерес к кометам только подогревает. А комета Галлея к тому же еще и достаточно молода, то есть сравнительно мало огибала Солнце, не так близко от него проходила и не потеряла поэтому большую часть своих летучих компонентов — о чем свидетельствует и ее яркий хвост...

Вообще Галлея, пожалуй (да нет — наверняка!), изо всех комет самая знаменитая, с самой солидной историей и с самыми серьезными заслугами перед наукой. Свое имя она получила в честь Эдмунда Галлея, замечательного английского ученого, прожившего долгую, прекрасную, до краев наполненную работой жизнь. Уже в двадцать лет он опубликовал свою первую научную статью по теории движения планет. Тогда же за счет правительства он был послан в научную экспедицию на остров Святой Елены, в результате чего появился каталог южных звезд. За эту работу Галлей был избран членом Королевского общества.

Галлей весьма интересовался земным магнетизмом, для его изучения ездил, между прочим (именно так написано в обстоятельном словаре Бронгауза и Эфрона), на Южные берега Африки и Америки, плодом чего стала первая карта склонения магнитной стрелки. Галлей был профессором Оксфордского университета, секретарем Королевского общества, директором Гринвичской обсерватории. Он определил пути более чем двадцати комет и в том числе вычислил эллиптическую орбиту кометы, обессмертившей его имя...

Галлей это сделал в 1682 году.

«Как беззаконная комета в кругу расчисленном планет», — до Галлея пушкинские строки (поэтому и в XIX веке простительно) метафорой не прозвучали бы даже для любого астронома. «Хвостатым звездам» закон был в полном смысле слова не писан, пока Галлей впервые не доказал периодичность «своей» кометы. Он нашел большое сходство ее элементов с кометами 1607, 1531 и даже 1456 годов, более того, Галлей смог с достаточной степенью вероятности предсказать ее новое появление в 1758 году. А сделать это, надо сказать, было более чем непросто. Если б комета притягивалась одним лишь Солнцем, то орбиты ее были бы всегда одинаковыми и предсказание следующего появления трудностей не представляло. Но первоначально вычисленные элементы непрерывно изменяет притяжение планет, и потому время оборота может значительно изменяться от одного появления до другого.

Необходимые поправки в расчеты Галлея внес Клеро, «увеличивший» время оборота кометы по сравнению с предыдущим (1607 — 1682 гг.) на целых 618 дней. Причем, несмотря на все трудности (если учесть, что не точно знали не только массы влиявших на комету планет, но и их число — Уран, Нептун и Плутон в XVIII веке открыты не были), комета Галлея действительно появилась и прошла через перигелий лишь 32 днями раньше срока, назначенного вычислениями. Ну а следующее появление (в 1835 году) было предсказано уже с точностью до трех дней.

Вообще же астрономы наблюдали 29 возвращений кометы Галлея — начиная с 240 года до нашей эры. И ожидаемая сейчас встреча — одна из самых неблагоприятных с точки зрения... именно «с точки зрения» с Земли и со спутников: в момент прохождения перигелия комета видна не будет, да и вообще ее яркость будет куда ниже, чем в 1910-м.

Но мы встречаемся так редко, что упустить возможность, конечно, было бы непростительно. 11 апреля 1986 года комета Галлея пройдет на самом близком от нас расстоянии — 60 миллионов километров. По космическим масштабам — рукой подать, значит, надо постараться «подать комете руку».

Уже создана международная служба наблюдения за кометой, которая должна суммировать данные, полученные самыми разными обсерваториями мира. А собственно свидание состоится (в соответствии с законами небесной механики) в первой половине марта 1986 года. Нас, землян, на этой встрече должны представлять сразу три космических аппарата: Европейское космическое агентство готовит проект «Джотто» (по имени великого флорентийского художника, изобразившего появление кометы Галлея в XIV веке), проект «Планета-А» готовится в Японии, и, наконец, советские ученые в содружестве с коллегами из социалистических стран, а также Франции, Австрии и ФРГ разрабатывают проект «Вега».

Расскажем о нем подробнее.

Четыре года назад в ходе традиционного обсуждения совместных советско-французских исследований Венеры родилась идея этого необычайно изящного и интересного эксперимента: сначала спускаемый аппарат со станции — попутно! — «завернет» на Венеру, а сама станция отправится дальше и проведет исследования кометы. Позднее к проекту «Вега» (Венера+Галлея) подключились и другие его участники, для координации всех усилий был создан Международный научно-технический комитет, который возглавил советский академик Р. З. Сагдеев, директор Института космических исследований АН СССР.

Какие же задачи ставят ученые перед «Вегой», «водоизмещением» в 130 килограммов полезной нагрузки?

Итак...

1. Определение структур ядра кометы и его характеристика.

2. Отождествление первичных молекул (легких).

3. Определение элементного состава пылевых частиц.

4. Определение химического состава комы.

5. Изучение взаимодействия солнечного ветра с атмосферой и ионосферой кометы.

Я намеренно — вот так под номерами — сухо перечислил «полетное задание» «Веги», чтобы сразу назвать главную трудность этой экспедиции: на все перечисленное отводится лишь 1/16 секунды: аппарат и комета пролетят мимо друг друга со скоростью 78 км/с, а ядро, повторяю, совсем маленькое, пролетит — не заметишь...

Чтобы заметить, пришлось придумать уникальную платформу (ее было поручено создать чехословацким специалистам). Все время эксперимента (долю секунды!) платформа должна поворачиваться и неотрывно следить за самой яркой точкой в ядре кометы (чуть упустишь — жди еще 76 лет). Установленные на платформе приборы запишут всю полученную информацию, а потом, уже не торопясь, передадут ее на Землю.

Среди других уникальных приборов, предназначенных для «Веги», можно назвать и трехканальный спектрометр, разрабатываемый специалистами СССР, Болгарии и Франции, и советско-французский инфракрасный спектрометр, и советско-австрийский магнетометр, и советско-венгерский плазменный комплекс. Один из наиболее интересных экспериментов готовят наши ученые совместно с западногерманскими коллегами из института имени Макса Планка: на станции будут размещены приборы для определения состава метеорных частиц — частицы эти будут ударяться о золотые пластинки и вследствие огромной своей скорости тут же испаряться. А спектр испаряющегося вещества будет немедленно зафиксирован...

Кстати, пыль с кометы Галлея, считают ученые, попадет и в зону Земли, и здесь ее тоже постараются «встретить». На околоземных спутниках будет регистрироваться интенсивность пылевого потока.

А что же остальные два проекта — «Джотто» и «Планета-А»?

Оба аппарата значительно меньше нашего: у «Джотто» 49,2 килограмма полезной нагрузки, у японского — 10 — 15. Зато европейский аппарат пролетит значительно ближе всех — всего за тысячу километров от ядра кометы (расчетная точка сближения с кометой «Веги» — примерно 10 000 километров). Между прочим, здесь роль космического лоцмана возьмет на себя наш аппарат: первым пройдя Галлею, он сможет подкорректировать полет следующей станции — без этого такое «попадание в яблочко» было бы, конечно, невозможно...

Итак, Земля готовится к встрече. Ждать ее осталось совсем недолго.

КОММЕНТИРУЕТ АКАДЕМИК В. С. АВДУЕВСКИЙ

«Небесные странницы», как иногда называют кометы, привлекали внимание наблюдателей очень давно. Однако их физическая природа и происхождение оставались неизвестными.

В семидесятых годах начались наблюдения комет с помощью приборов, расположенных на искусственных спутниках Земли. Спектрометрические измерения позволили установить, что в кометах содержатся четыре основных элемента: Н, С, N и О — и большое количество нейтральных и ионизированных молекул и радикалов. Но одновременно стало ясно, что все определяемые таким образом вещества не являются первичными, «родительскими», испарившимися с поверхности ядра, а возникли в результате взаимодействия первичных веществ с солнечным и космическим излучением.

Чем же объясняется большой интерес к кометам, кроме того, что на небе появляется необычная «хвостатая звезда»? По моему мнению, главное то, что они в своем движении уходят далеко за пределы солнечной системы. Таким образом, кометы могут служить средством диагностики условий в межпланетном пространстве и могут рассматриваться как естественные космические зонды, с которых надо снять необходимую информацию.

Существует также ряд соображений о влиянии комет на развитие атмосферы Земли, образование на Земле органических соединений и даже на возникновение жизни. Дело в том, что в настоящее время кометы составляют менее одной тысячной доли процента от общей массы Солнца и планет, но их очень много. Ранее, 3,5 — 3,8 миллиарда лет назад, как раз в период остывания планет и образования их твердой оболочки и атмосферы, потоки комет были во много раз большими, и в своем движении они часто сталкивались с планетами и Луной, которые в этот период были еще как бы «стерилизованы». Если на кометах существуют органические вещества, а основания для такого предположения есть, то эти органические вещества могли попасть на Землю. Могли быть занесены также многие летучие вещества, в том числе и вода.

Сторонники теории панспермии считают, что жизнь — это постоянное космическое явление и что, когда на Земле возникли благоприятные условия, такие, как теплые мелкие океаны и озонный слой в атмосфере, жизнь с помощью комет проникла и на Землю.

Для того чтобы ответить на все возникающие вопросы, необходимо сблизиться с кометой и провести прямые измерения в ближайшей окрестности ее ядра.

Большая ось эллиптической орбиты обращения кометы вокруг Солнца превышает пять миллиардов километров, так что в перигелии комета уходит за орбиту планеты Нептун. Орбита кометы отклонена на 17° от орбиты Земли. Поэтому встреча с кометой аппаратов «Вега» 6 — 9 марта 1986 года назначена в районе нисходящего узла, там, где траектория полета после облета Солнца будет второй раз пересекать плоскость орбиты Земли. С относительной скоростью 80 километров в секунду аппарат «Вега» в течение примерно 20 минут должен пролететь на расстоянии не более десяти тысяч километров через огромную, но очень разреженную газопылевую атмосферу кометы, непрерывно проводя задуманные исследования ядра, комы и хвоста кометы.

Большая часть научной аппаратуры, установленной на станциях, создана в кооперации с учеными Венгрии, Болгарии, Польши, Франции, ФРГ и Австрии. Наблюдения за кометой будут вестись и с Земли, однако условия наблюдения на этот раз неблагоприятны, так как комета пройдет далеко от Земли, а ее перигелий расположен за Солнцем.

Исследования кометы Галлея должны обогатить человечество научными данными о Солнечной системе и ее небесных телах и являются прекрасным примером мирного сотрудничества людей всей Земли в космосе.