«Земля и Вселенная» 2004 №4

Американо-европейский межпланетный зонд "Кассини-Гюйгенс" (запущен 15 октября 1997 г.; Земля и Вселенная, 1998, № 3; 2004, №№ 1, 3) приближается к Сатурну. На 1 июля 2004 г. намечен его выход на орбиту вокруг этой планеты. 9 февраля 2004 г. с помощью одной из двух фотокамер сделана серия снимков Сатурна с расстояния 69.4 млн. км от планеты. На снимках внешнее кольцо А выглядит более прозрачным, чем среднее кольцо В, но почему-то не видно теней на кольцах. В 1980-81 гг. при пролете около Сатурна АМС "Вояджер-1 и -2" сделали снимки, где заметны полосы на большом кольце В. Их появление объяснили наличием мелкой пыли неизвестного происхождения.

С апреля 2004 г. "Кассини" передает фотографии раз в неделю. По мере сближения с Сатурном разрешение снимков улучшается, они обогащаются деталями колец и слоев его атмосферы. Например, 8 апреля "Кассини" зафиксировал в экваториальной области Сатурна столкновение двух гигантских атмосферных циклонов диаметром около 1 тыс. км со скоростью 450 м/с. В конце мая 2004 г. "Кассини" начал съемку спутника Сатурна Титан, в июне планируется облет самого удаленного из его малых спутников — Фебы — на расстоянии 2 тыс. км.

Снимок Сатурна, сделанный АМС "Кассини -Гюйгенс" (NASA — ESА), — комбинация нескольких фотографий с использованием различных светофильтров. Размер самой мелкой детали — около 540 км. Слева вверху — один из малых спутников Сатурна. 9 февраля 2004 г. Фото JPL/NASA.

Искусственному спутнику Сатурна "Кассини" предстоит находиться на орбите четыре года. Если работа пойдет успешно, то его миссия будет продлена, как это произошло с АМС "Галилео", исследовавшей Юпитер и его спутники в 1995-2003 гг. (Земля и Вселенная, 2001, № 5; 2003, № 1; 2004, №№ 1, 2).

В январе 2005 г. намечен сброс с "Кассини" спускаемого аппарата "Гюйгенс" (ESA) на самый большой спутник Сатурна Титан. Он спустится на парашюте на поверхность этого крупного спутника, окруженного плотной азотной атмосферой.

По материалам JPL и NASA

КТХ "добрался" до границ Вселенной

9 марта 2004 г. NASA опубликовало сенсационные фотографии, сделанные Космическим телескопом им. Хаббла (КТХ), запечатлившие самые удаленные из доступных наблюдению небесные объекты (2-я стр. обложки). Снимки выполнены в рамках программы HUDF (Hubble Ultra Deep Field — области наиболее глубокого обзора КТХ), благодаря которой мы теперь можем увидеть самые старые галактики. Они сформировались в конце "темной эпохи", когда Вселенная была в 20 раз моложе, чем сейчас. Изображения получены с помощью инфракрасной камеры и многоцелевого спектрометра NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer, работает в диапазоне 0.8-2.5 мкм), а также новой улучшенной камеры для исследований ACS (Advanced Camera for Surveys). Они установлены на КТХ четвертой экспедицией посещения в марте 2002 г. (КК "Колумбия", STS-109; Земля и Вселенная, 2002, № 4).

Институт науки КТХ (STSI, Балтимор, США) в сотрудничестве с европейским органом по координации работ с КТХ (ST-ECF) и Канадским центром астрономических данных (CADS) опубликовал уменьшенные изображения участков неба, каталоги небесных объектов и вспомогательные данные. В каталоги вошли координаты наиболее слабых объектов, включая первичные обзоры небесной сферы. Таков результат беспрецедентных детальных наблюдений одного и того же участка неба, проводившихся с 24 сентября 2003 г. по 16 января 2004 г.

На фрагменте снимка созвездия Печь (2-я стр. обложки вверху) зафиксировано столкновение галактик. Их формы искажены сильным взаимодействием. Считается, что справа вверху видна древнейшая галактика, уже существовавшая примерно 13 млрд. лет назад. Фото КТХ.	Фрагмент снимка КТХ (2-я стр. обложки внизу), на котором запечатлены 10 тыс. галактик, отдаленных от нас на несколько миллиардов световых лет. Возможно, что многие из них давно не существуют. В центре расположено компактное и массивное скопление галактик, находящееся на расстоянии 2 млрд. св. лет, способное вызвать эффект линзирования при наблюдении самых удаленных галактик и квазаров. Фото КТХ.

Приведем комментарий директора STSI Стивена Беквита: "Красивый, интригующий вид, богатый своей населенностью и происходящими там процессами, предстал перед нами. Мы увидели наиболее удаленные от нас объекты, настолько слабые, что никто их не мог увидеть прежде. Цель длительного наблюдения состояла в более глубоком проникновении к краям Вселенной, чем съемка, проведенная КТХ в 1996 г. по программе HDF (Hubble Deep Field — области глубокого обзора). В этот раз телескоп на протяжении 400 оборотов выполнял съемку в десятки раз более чувствительными приборами, чем прежде. Выбор данного участка Вселенной для наблюдений не случаен. Мы хотели найти область, свободную от близких к нам объектов, ярких звезд, рентгеновских и радиоисточников, чтобы ясно понять: что же находится на периферии мира? Кроме того, эта область должна быть видна с Северного и Южного полушарий, а также в микроволновые телескопы Южной Америки. Таким условиям отвечали лишь несколько мест. Первые результаты обзора поражают, однако мы еще не достигли пределов возможностей КТХ".

По материалам NASA и STSI

На стр. 1 обложки: В августе 2014 г. европейская АМС "Розетта" должна приблизиться к ядру кометы Чурюмова-Герасименко. Рисунок ESA (к стр. 47).

2 марта 2004 г. в 7 ч 17 мин по Гринвичу с космодрома Куру (Космический центр ESA во Французской Гвиане) стартовала ракета-носитель "Ariane-5" ("Ариан-5") с АМС "Розетта" ("Rosetta", ESA). Верхняя ступень с полезным грузом вышла на переходную орбиту высотой 200 х 4000 км, в 9 ч 14 мин включился двигатель третьей ступени РН, и через 18 мин станция со скоростью относительно Земли 3.4 км/с перешла на гелиоцентрическую орбиту. Связь с аппаратом и слежение за его полетом осуществляет Центр управления полетами ESA (ESOC) в Дармштадте (Германия).

Свое название АМС получила по имени поселения в Нижнем Египте, где в 1799 г., во время военной экспедиции Наполеона, нашли "Розеттский камень". Высеченный на трех языках текст позволил французскому ученому Ж.Ф. Шампольону расшифровать в 1822 г. древнеегипетскую письменность.

В ноябре 1993 г. международный проект Розетта был утвержден как основной в научной программе ESA "Горизонты-2000" (Horizons 2000; Земля и Вселенная, 1996, № 5; 2002, № 4). Научные программу и аппаратуру готовили ведущие европейские университеты и фирмы. Созданием АМС "Розетта" занимались представители более 50 фирм из 14 стран — участниц ESA и США во главе с Европейской аэрокосмической компанией (EADS), входящей в консорциум Astrium. Посадочный аппарат "Файле" ("Philae" — Филы, остров на Ниле в Египте, где обнаружен "Розеттский камень") создан Европейским консорциумом под руководством Аэрокосмического исследовательского института Германии (DLR). Стоимость проекта Розетта — около 1 млрд. евро (включая научные приборы).

Запуск АМС был намечен еще на январь 2003 г., но отложен из-за аварийного старта РН "Ариан-5" в декабре 2002 г. (Земля и Вселенная, 2003, № 5). В феврале 2004 г. старт отложили второй раз — из-за технических неполадок носителя. Поэтому первоначальную цель программы — комету 46Р/Виртанена — заменили на комету 67Р/Чурюмова — Герасименко.

Орбитальный аппарат (размеры 2.8 х 2.1 х 2.0 м и масса 3065 кг, в том числе 1670 кг топлива) содержит два отсека — научную платформу и служебный модуль. Основные конструктивные элементы станции — вертикальная труба тяги внутри корпуса, опирающаяся на адаптер верхней ступени носителя. Сверху служебного модуля установлена научная платформа, которая с 2014 г. будет постоянно ориентирована на комету. В служебном модуле размещены основные рабочие системы. Система энергопитания состоит из двух поворачивающихся панелей солнечных батарей длиной по 14 м, общей площадью 64 м² и мощностью 850 Вт, а также четырех никель-кадмиевых аккумуляторных батарей емкостью по 10 А·ч. На одной из сторон орбитального аппарата размещена остронаправленная радиоантенна высокого усиления диаметром 2.2 м. Двигательная установка содержит два бака с топливом по 1106 л, четыре бака наддува по 35 л и 24 микродвигателя тягой по 10 Н. Кроме основной для связи используются антенны среднего усиления диаметром 0.8 м и две малые всенаправленные. Собранная информация передается со скоростью до 33 кбит/с.

Посадочный аппарат "Файле" (диаметр 1 м, высота 0.8 м и масса 100 кг) прикреплен к боковой стороне служебного модуля. На верхней панели смонтированы солнечные элементы мощностью 9.7 Вт. С помощью передатчика осуществляется связь с орбитальным аппаратом, который затем ретранслирует данные на Землю. Внутри "Файле" находится телескопическая труба с механизмами подъема и поворота, закрепленная в кардановом подвесе на шасси-треножнике. При посадке на комету используются микродвигатели, прижимающие и удерживающие аппарат на поверхности. Средством фиксации служат также два гарпуна, выстреливаемые в ядро кометы.

АМС "Розетта": 1 — камера высокого разрешения и ИК-изображения OSIRIS, 2 — ультрафиолетовый спектрометр ALICE, 3 — видовой спектрометр оптического и ИК-диапазона VIRTIS, 4 — микроволновый радиометр-спектрометр MIRO, 5 — масс-спектрометр ионов и газов ROSINА, 6 — анализатор вторичных ионов и скорости пыли COSIMA, 7 — атомный микроскоп анализа пыли MIDAS, 8 — радиозонд для изучения структуры ядра CONSERT, 9 — детектор потоков пыли и ее распределения по массам GIADA, 10 — аппаратура для изучения плазменной обстановки и взаимодействия кометы с солнечным ветром RPC, 11 — радиоэксперимент RSI. Рисунок ESA.

На борту станции размещены 11 приборов массой 165 кг, разработанные странами — членами ESA, а также США, Грецией, Венгрией и Тайванем. Четыре прибора предназначены для наблюдения ядра кометы: ультрафиолетовый спектрометр ALICE, камеры высокого разрешения и инфракрасного изображения OSIRIS, видовой спектрометр оптического и ИК-диапазона VIRTIS и микроволновый радиометр-спектрометр MIRO. Еще три прибора помогут изучить состав ядра, комы кометы и выбросов газов и частиц: детекторы масс-спектрометра ионов и газов ROSINA, анализатор вторичных ионов и скорости движения пыли COSIMA и атомный микроскоп анализа пыли MIDAS. Детектор потоков пыли и ее распределения по массам GIADA исследует частицы около ядра, в то время как аппаратура RPC (пять детекторов и монитор) — кому и ее взаимодействие с солнечным ветром. В ходе двух радиоэкспериментов (RSI и CONSERT) регистрируется распределение масс внутри ядра и в коме.

На посадочном аппарате "Файле" установлено 9 приборов массой 29 кг: комплекс из 7 микрокамер для панорамной и стереоскопической съемки с высоким разрешением CIVA/ ROLIS; альфа-рентгеновский спектрометр APXS, анализатор газа и органических молекул COSAC и детектор изотопов Ptolemy должны исследовать состав кометного вещества. Сейсмометр электрических и акустических волн SESAME проведет мониторинг поверхности до глубины 2 м, в то время как ее характеристики (удельный вес, механические и термические свойства) будут регистрировать датчики MUPUS, закрепленные на гарпуне. Магнитометр и плазменный монитор ROMAP и эксперимент по радиопросвечиванию ядра CONSERT изучат магнитное поле и его взаимодействие с солнечным ветром. Приборы созданы учеными Австрии, Англии, Финляндии, Франции, Ирландии и Италии в содружестве с США, Венгрией, Польшей и Россией.

Ядро кометы 67Р/Чурюмова -Герасименко (в центре). Снимок сделан 26 февраля 2004 г. с помощью камеры SUSI-2 на 3.5-м телескопе Новой Технологии обсерватории Ла Силла (Чили), когда комета находилась на расстоянии более 450 млн. км от Солнца и около 600 млн. км от Земли. Фото ESO.

"Розетта" — вторая европейская межпланетная станция, успешно запущенная на орбиту вокруг Солнца для сближения с кометой. Первой была АМС "Джотто", исследовавшая в 1986 г. комету Галлея и Григга Скьеллерупа — в 1992 г. (Земля и Вселенная, 1986, № 4; 1992, № 6). В 2014 г. после трех пролетов около Земли и одного у Марса "Розетта" через 10 лет достигнет кометы 67Р/Чурюмова — Герасименко, впервые выйдет на орбиту вокруг ядра кометы и опустит на его поверхность посадочный аппарат (см. 1-ю стр. обложки). Более года станции предстоит всесторонне изучать комету.

Напомним, что короткопериодическая комета семейства Юпитера 67Р/Чурюмова — Герасименко открыта в сентябре 1969 г. советскими астрономами К.И. Чурюмовым (Киевский университет, Украина) и С.И. Герасименко (Институт астрофизики в Душанбе, Таджикистан). Комета движется вокруг Солнца по эллиптической орбите (191.47 млн. км и 857.12 млн. км, наклонение 7.1°, эксцентриситет 0.633 и период обращения 6.55 года). Ее перигелий расположен между Землей и Марсом, а афелий — за орбитой Юпитера. При подготовке к полету "Розетты", ядро кометы фотографировал Космический телескоп им. Хаббла и 3.5-м телескоп Европейской Южной Обсерватории (ESO). Оказалось, что оно неправильной формы и размером около 4 км. Относительно "новая" (с 1660 г. обращается во внутренней области Солнечной системы), комета 67Р/Чурюмова — Герасименко представляет собой наибольший интерес для изучения материала протопланетной туманности.

Планируется сделать 5 маневров и несколько коррекций траектории полета станции, чтобы обеспечить сближение "Розетты" с астероидами и кометой. АМС проведет исследования Марса 7 февраля 2007 г. во время пролета на расстоянии около 200 км от планеты и повысит афелий орбиты станции. Сближение с Землей 10 ноября 2007 г. позволит увеличить скорость и высоту орбиты аппарата для попадания в Главный пояс астероидов, где запланированы исследования малых тел. 23 ноября 2009 г. третий, заключительный, пролет вблизи Земли на расстоянии 2200 км выведет станцию в плоскость орбиты кометы. 12 июля 2011 г. на расстоянии 800 млн. км от Солнца "Розетта" выполнит последний маневр для перехода на траекторию перехвата кометы, к которой она приблизится в январе 2014 г. Аппарат сблизится с кометой, летящей со скоростью 27.75 км/с, на расстояние менее 200 км от ее ядра, постепенно выравнивая скорость до 25 м/с. Во время дрейфа "Розетта" определит размеры, форму, скорость вращения и другие характеристики кометы. После разведки околоядерной обстановки станция снизит скорость до 2 м/с относительно кометы, выполнит эксперименты и картографирование ядра в течение 90 сут. В августе 2014 г. "Розетта" выйдет на орбиту высотой 25 км вокруг ядра кометы. После детальных съемок высокого разрешения поверхности ядра выберут место посадки спускаемого аппарата "Файле". Его спуск произойдет в ноябре 2014 г. с высоты приблизительно 1 км, из-за ничтожной гравитации ядра он совершит посадку со скоростью 0.8-0.5 м/с. Во избежание подпрыгивания аппарат необходимо время от времени прижимать к ядру с помощью микродвигателей, а чтобы он не улетел с поверхности ядра, его закрепляют гарпуном. "Файле", по крайней мере, раз в неделю будет посылать информацию о результатах исследований и снимки с высоким разрешением на орбитальный аппарат, который передаст их на Землю. "Розетте" предстоит изучать ядро кометы до декабря 2015 г., чтобы наблюдать ее "пробуждение", так как к октябрю 2015 г. она достигнет перигелия. 18 декабря 2015 г. "Розетта" пролетит на расстоянии 0.29 а.е. от Земли, и продолжавшееся более 4000 сут путешествие завершится.

Траектория движения АМС "Розетта": 1 — старт 2 марта 2004 г., 2 — первый пролет у Земли (15 ноября 2005 г.), 3 — пролет около Марса 7 февраля 2007г., 4 — второй пролет у Земли (10 ноября 2007 г.), 5 — сближение с астероидом Штейне 5 сентября 2008 г., 6 — третий пролет у Земли (23 ноября 2009 г.), 7 — сближение с астероидом Лютеция 10 июля 2010 г., 8 — маневр для встречи с кометой 12 июля 2011 г., 9 — подлет к комете и ее сопровождение с мая 2014 г., 10 — выход на орбиту вокруг кометы в августе 2014 г., 11 — посадка аппарата "Файле" на поверхность ядра кометы в ноябре 2014 г. и ее исследование до августа 2015 г., 12 — четвертый пролет АМС от Земли (18 декабря 2015 г.) и завершение программы. Рисунок ESA.

В феврале 2004 г. группа ученых (руководитель профессор Дэвид Соутвуд) сообщила о выборе астероидов. Это Штейне (Steins) и Лютеция (Lutetia), находящиеся в Главном поясе астероидов. Штейне (№ 2867) диаметром около 9 км движется по орбите с параметрами: среднее расстояние от Солнца — 214 млн. км, период обращения — 2.19 года, наклонение к плоскости эклиптики — 2.93°, эксцентриситет — 0.144. "Розетта" 5 сентября 2008 г. должна пролететь от Штейнса на расстоянии более 1700 км со скоростью 9 км/с. Лютеция (№ 21) — астероид диаметром 115 км — относится к типу С, элементы его орбиты: среднее расстояние от Солнца — 364 млн. км, период обращения — 3.8 года, наклонение к плоскости эклиптики — 3.15° и эксцентриситет — 0.215. "Розетта" 10 июля 2010 г. должна пролететь на расстоянии около 3000 км от него со скоростью 15 км/с и передать важную научную информацию.

По материалам пресс-релиза ESA, 14 марта 2004 г., Astrium и EADS
Подготовил С.А.ГЕРАСЮТИН