Желательно смотреть с разрешением 1280 Х 800
«Техника-молодежи», 1986, №9, с. 12-14
Сканировал Игорь Степикин
СЕНСАЦИИ НАШИХ ДНЕЙ
КОМЕТА ГАЛЛЕЯ БЕЗ ВУАЛИ
Александр ПЕРЕВОЗЧИКОВ, инженер
 |
На снимках (слева-направо): различные варианты обработки изображения кометы Галлея, полученного с расстояния около 8 тыс. км «Вегой-2» (в журнале ошибочно напечатано "Венерой"). Мощные пылевые выбросы несколько маскируют поверхность ядра, но детальная фотометрическая обработка позволила определить его формы, размеры, отражательную способность. «Бугры» и «впадины» (на диаграмме) характеризуют распределение яркости для разных «портретов» ядра.
Обработанные изображения околоядерной области так называемым методом «встречных градиентов» — он позволяет учесть различие в распределении яркости ядра и комы (справа). |
Весь мир отметил выдающееся научно-практическое значение работ советских ученых, конструкторов, инженеров, техников, рабочих, обеспечивших успешный полет межпланетных автоматических станций «Beга» в рамках космического проекта «Венера — Галлей». О том, как осуществлялся этот крупный международный проект, в реализации которого вместе с советскими специалистами участвовали ученые Австрии, НРБ, ВНР, ГДР, ПНР, Франции, ФРГ, ЧССР, мы уже рассказывали в «ТМ» № 3—4 за 1985 год и в № 4 за этот год. Сегодня публикуем снимки изображения ядра кометы Галлея, прошедшие специальную компьютерную обработку и любезно переданные нам специалистами Института космических исследований АН СССР.
Удивительный парадокс. Несмотря на то, что за последние 100 лет наблюдений в косматой «шевелюре» комет не осталось, кажется, ни одного несфотографированного и непромеренного «волоска», никто из астрономов не мог сказать главного: как выглядят их ядра, скрываемые непроницаемой газопылевой вуалью комы.
Ясно, что создатели космических зондов стремились заглянуть за вуаль кометной атмосферы и даже провести эксперименты в около ядерной зоне. Но пролет «впритирку» к ядру, то и дело взрывающемуся пылевыми протуберанцами, чреват серьезной опасностью: крупные, массою до грамма пылевые частицы, врезаясь на скорости 78 км/с даже в «бронированную» обшивку космороботов, могут повредить его жизненно важные узлы. Разумеется, в случае удачи подобной космической миссии телевизионные системы, как говорится, «в упор» смогут рассмотреть ядро «небесной странницы». Однако расчеты показывали, что в этом варианте вероятность поражения весьма велика.
Разумеется, существовала и другая крайность: разминуться с кометным ядром на сравнительно безопасном (скажем, в несколько десятков тысяч километров) расстоянии и тем самым наверняка уберечь приборы и панели солнечных батарей АМС от сокрушающей бомбардировки космической пылью. Конечно, в случае «непыльного сближения» объем добытой космороботами информации был бы гораздо более скромным.
Авторы проекта «Венера — Галлей» избрали тактику пролета, оказавшуюся оптимальной. «Вега-1» подошла к ядру кометы Галлея на расстояние в 8912 км, а «Вега-2»— в 8036. км. При этом главный упор был сделан как на дистанционные наблюдения, проведенные с помощью телевизионных и спектральных комплексов, так и на прямые, осуществленные благодаря «пылевым» и плазменным приборам, непосредственно анализировавшим попадавшие в их датчики газовые и пылевые частицы кометного вещества.
В результате собрана уникальная научная информация, полная обработка которой, как считают специалисты, займет несколько лет. Наиболее ценная ее часть — свыше полутора тысяч портретных снимков кометы Галлея — передавалась на Землю в реальном времени. Подобный межпланетный репортаж в 170 млн. км от нашей планеты советским космороботам удалось провести первыми в мире.
Однако сколь ни искусны оказались телевизионные системы «Вег», автоматически «загонявшие» в кадр весьма капризный природный объект, умело менявшие и подбиравшие фильтры и экспозиции съемки, комета Галлея не спешила расставаться со своими тайнами.
Лишь компьютерная детальная обработка изображения кометного ядра, маскируемого мощными газопылевыми выбросами — джетами, позволила определить его контуры и размеры, отражательную способность и другие параметры.
Итак, перед нами тело неправильной формы длиною 16 км и около 8 км в поперечнике. Внешняя схожесть этой «картофелины» с марсианскими спутниками Фобосом и Деймосом (и, не исключено, с некоторыми малыми спутниками Сатурна и Урана) основательно подкрепляет гипотезу, предполагающую, что кометные ядра родились в той области Солнечной системы, где ныне находятся планеты-гиганты (и которые в процессе своего формирования и забросили их на далекие задворки Солнечной системы).
Отметим, что поскольку у кометы Галлея период вращения вокруг собственной оси составляет около 53 ч — этим, кстати, объясняется, что снимки «Веги-1 » и «Веги-2» несколько отличаются друг от друга,— мы имеем возможность взглянуть на «небесную странницу» с разных точек зрения и даже построить объемное изображение уникального природного объекта.
Далее: установлено, что комета Галлея, проходя вблизи Солнца, выбрасывает в космическое пространство миллионы тонн водяного пара ежесуточно — основного, по-видимому, вещества ее ядра.
Здесь необходимо сделать отступление. Дело в том, что приборному комплексу АМС впервые удалось зафиксировать излучение от внутренних областей кометы, испущенное так называемыми «родительскими», то есть входящими в состав ядра, молекулами. С Земли провести подобное наблюдение невозможно в принципе, ибо мешает атмосфера. Кроме того, «родительские» молекулы после обработки ультрафиолетовыми солнечными излучениями химически видоизменяются, что также делает невозможным их опознание.
На фоне мощных спектральных линий водяного пара отчетливо (хотя и намного слабее) проявляются полосы углекислого газа и других, скорее всего углеводородных примесей. Что касается уже видоизмененных — «вторичных» — молекул, то среди них исследователи опознали хорошо знакомые по наземным наблюдениям гидроксил, циан, двухатомный углерод и т. д.
Вблизи Солнца комета не только «парит», но и «пылит». Пылевые счетчики, скрупулезно подсчитывавшие каждую попавшую на их детекторы частицу, установили, что ежесуточно кометное ядро выбрасывает около миллиона тонн пыли! Причем наиболее интенсивные пылевые фонтаны (джеты) приходятся на зоны с особо мощными истечениями газов. Любопытно, что при таком расходе — около 100 млн. т за виток — это небесное тело массой около 200 млрд. т проживет еще не одно тысячелетие.
Итак, концепция «ледяных айсбергов» получила подтверждение? Не будем торопиться. «Мешает» один бесспорно установленный факт: оптическими измерениями установлено, что отражательная способность, или, как говорят физики, альбедо ядра, имеет низкую — около 4% — величину (Такое же альбедо наблюдается у колец Урана и недавно открытых его спутников — например, у «1985U-2», а также у темных областей Япета. Это свидетельствует, по-видимому, о наличии первичного углистого вещества, аккреция (то есть выпадение под действием гравитации) которого произошла на самых ранних стадиях развития Солнечной системы.). Что-то очень мало похоже на поверхность ледяной глыбы. К тому же она... горячая! Этот факт установлен ИК-спектрометрами «Вег». Измерения показывают, что температура излучающей области достигает 100°С.
Возможно ль, чтоб ледяной панцирь айсберга, пусть даже и космического, мирно уживался с «пламенем» его поверхности?
Но вспомним потемневшие весенние сугробы на городских улицах, долго тающие под мартовским солнцем. Немногие знают, что поверхность сугроба разогревается до 20—30°С, но благодаря отличным теплоизоляционным свойствам образовавшейся на нем пористой корочки из пыли, гари и копоти холод внутри него сохраняется многие дни...
Чем не модель кометы, позволяющая удачно разрешить многие противоречия? Кометное ядро — это водный лед, в кристаллическую решетку которого внедрились примесные молекулы. В этот клатрат, как показали эксперименты, вкраплены различные тугоплавкие частицы метеоритного происхождения. По мере бурного испарения льда на его поверхности скапливается черный пористый слой, обладающий низкой теплопроводностью. Поглощая солнечное излучение, он часть энергии отражает (в ИК-диапазоне) в окружающее пространство, а часть тепла передает ледяному панцирю. Образующийся пар время от времени пробивается через поры оболочки, толщина которой, по разным оценкам, колеблется от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров, а если это не удается — взламывает ее. Тогда с поверхности ядра начинают бить мощные газовые струи, увлекающие за собой пылевые частицы. Очевидно, срок жизни слоя невелик — он полностью обновляется примерно за сутки.
Уникальные данные о составе кометного вещества собрал пылеударный масс-спектрометр «ПУМА», который проанализировал химический состав около 2000 каменистых и металлических частиц, выброшенных газовыми струями. Они оказались метеоритного происхождения, и в них преобладают натрий, магний, кальций, железо, кремний, а также вода и углерод. В этом весьма пестром и сложном перечне элементов и их распределении закодированы тепловые процессы, происходившие на ранних этапах образования Солнечной системы. Конечно, на их полную расшифровку специалистам понадобятся многие месяцы и даже годы.
В заключение несколько слов о космическом аппарате Европейского космического агентства «Джотто». Стартовав в июле 1985 года, аппарат в ночь с 13 на 14 марта 1986 года прошел в 540 км от ядра кометы. Такое сближение стало возможным благодаря коррекции его траектории теми уточняющими данными, что были получены после пролета советских станций «Вега-1» и «Вега-2». Они стали как бы лоцманами для «Джотто». Кульминацией этой международной программы, названной «Лоцманской концепцией», стала экспресс-обработка данных, полученных телекамерами аппаратов «Вега» (по измерениям углов визирования ядра кометы Галлея). Всего лишь через сутки эти данные были переданы в центр управления полетом, расположенный в городе Дармштадте (ФРГ).
В составе научного комплекса «Джотто» также находилась телевизионная камера, передавшая на Землю серию снимков сначала кометы, а затем и ее ядра. Однако фотографирование кометы удалось осуществить только на подлете. При входе в газопылевое облако у аппарата из-за столкновения с пылевыми частицами начались так называемые нутационные движения (колебания его собственной оси, происходящие одновременно с прецессией), которые по мере сближения с ядром все хуже и хуже парировались системой наведения. В результате с расстояния примерно 2500—3000 км съемки были прекращены, а за 2 с до прохождения перицентра ориентация аппарата и связь с ним были потеряны. Лишь через 25 мин после пролета кометы ориентацию аппарата удалось восстановить, но оказалось, что телекамера вышла из строя.
Полет к комете Галлея советских и европейского космических аппаратов является крупнейшим достижением в области не только науки и техники. Это яркая демонстрация эффективности международного сотрудничества в мирном освоении космоса, пример, достойный дальнейшего развития при организации и проведении новых, более сложных и масштабных космических проектов.