Сканировал и обработал Юрий Аболонко (Смоленск)

НОВОЕ В ЖИЗНИ, НАУКЕ, ТЕХНИКЕ

ПОДПИСНАЯ НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ СЕРИЯ

КОСМОНАВТИКА, АСТРОНОМИЯ

9/1987

Издается ежемесячно с 1971 г.

Л. С. Марочник,
доктор физико-математических наук


ЭКСПЕДИЦИЯ К КОМЕТЕ ГАЛЛЕЯ

(По результатам программы «Вега»)


в приложении этого номера:
НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ



Издательство «Знание» Москва 1987

ББК 22.655
М 29

СОДЕРЖАНИЕ

Марочник Л. С.
M 29Экспедиция к комете Галлея: (По результатам программы «Вега»). – М.: Знание, 1987. – 64 с, ил. – (Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Космонавтика, астрономия»; № 9).

11 к.

В брошюре приводятся предварительные итоги исследования кометы Галлея с помощью советских космических аппаратов по программе «Вега»

Брошюра рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся современными проблемами естествознания.

1605050000ББК 22.655

© Издательство «Знание», 1987 г.

ВВЕДЕНИЕ

В 1985 – 1986 гг. были осуществлены первые в истории человечества полеты автоматических станций к кометам, причем к комете Галлея стартовали три экспедиции: советские космические аппараты «Вега-1» и «Вега-2», западноевропейский аппарат «Джотто» и японский аппарат «Сусей» (в Японии по программе изучения кометы Галлея был также запущен аппарат «Сакигаке»).

Международный проект «Вега» (сокращение от полного названия «Венера – комета Галлея») был многоцелевым и наиболее интересным. Его научным руководителем был директор Института космических исследований АН СССР академик Р. 3. Сагдеев. Техническим руководителем проекта был член-корреспондент АН СССР В. М. Ковтуненко. Первые экспресс-результаты (во многом предварительные) были опубликованы в советском издании «Письма в Астрономический журнал» (1986, т. 12, № 8 и № 9) и в международном журнале «Нейчур» (Nature, 1986, т. 321, № 6067). Оба этих издания практически полностью были посвящены научным результатам, полученным в ходе экспедиций к комете Галлея.

Перед автором стояла трудная задача попытаться совместить рассказ о физических и астрономических проблемах, связанных с природой явлений, протекающих в кометах, с первыми научными экспресс-результатами, многие из которых еще не до конца осмыслены и выводы из которых, возможно, как-то изменятся в дальнейшем. По этой причине в основу изложения был положен принцип, по которому слово для рассказа о своих научных результатах предоставляется самим их авторам – людям, создавшим уникальную аппаратуру для исследования кометы Галлея и произведшим на ней соответствующие измерения. Возникающая при таком подходе некоторая неоднородность в изложении материала компенсируется, как кажется, тем, что читатель имеет возможность «прикоснуться» к первоисточникам – получить информацию, так сказать, из первых рук.

КОМЕТЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ

В древнейшей из наук – астрономии кометы всегда считались одним из наиболее загадочных небесных объектов. Это было связано с тем, что в отличие от планет и звезд кометы быстро перемещались по звездному небу, и эффектные зрелища, которые являли собой яркие большие кометы, можно было наблюдать на небе в течение лишь суток или недель (рис. 1). Таким образом, на протяжении веков кометы проявляли себя как самые нестационарные явления на небе. Так же, как в современной астрофизике, максимум интереса проявляется к нестационарным объектам – квазарам, активным ядрам галактик, источникам рентгеновского и гамма-излучения и т. п., так и в классической астрономии прошлых веков едва ли не наиболее интересными небесными объектами казались кометы.

Рис. 1. Комета Галлея 1986 года. Снимок К. И. Чурюмова 16.12.86 г.

После того как Э. Галлей на примере кометы, носящей с тех пор его имя, доказал, что эти небесные тела движутся по тем же законам, что и планеты, т. е. в соответствии с законами механики Ньютона, кометы утратили свой мистический ореол и стали такими же объектами астрономических исследований, как и другие небесные тела. Теперь же, после прямого (in situ) изучения комет Галлея и Джакобини–Циннера, они станут, по-видимому, такими же объектами исследования с помощью средств космической техники, какими уже много лет являются планеты Солнечной системы.

Происхождение комет. Движущаяся в гравитационном поле Солнца комета должна была бы иметь своей траекторией, как известно, одно из конических сечений – окружность, эллипс, параболу или гиперболу, если бы на нее не оказывали гравитационного влияния планеты Солнечной системы. Поэтому орбиты комет, движущихся в гравитационном поле Солнца, действительно близки к одной из перечисленных кривых в той своей части, которая расположена достаточно далеко от планетной системы. В области же, близкой к планетам, орбиты комет могут резко отличаться от классических кривых вследствие возмущающего действия планет Солнечной системы.

Кометы, однако, наблюдаются астрономами на относительно небольших расстояниях от Солнца и Земли (порядка нескольких астрономических единиц длины). Здесь их орбиты могут искажаться под влиянием планет, и задача состоит в том, чтобы по этим искаженным орбитам восстановить движение комет до попадания в область влияния планет. Только в этом случае можно попытаться понять, откуда во внутренние области Солнечной системы прилетают кометы, т. е. пытаться подступиться к вопросу об их происхождении.

Очевидно, основной вопрос заключается в следующем: «По замкнутым или незамкнутым траекториям движутся кометы в Солнечной системе?»

Для ответа на этот вопрос используют так называемый метод оскулирующих орбит. Пусть имеется несколько достаточно точных определений положения кометы на небе в разные моменты времени. Тогда можно определить ее орбиты, временно предполагая, что комета движется по одному из конических сечений в поле тяготения Солнца. На самом деле это не так. Истинная траектория кометы, пролетающей в той части Солнечной системы, которая занята планетами, искажается под влиянием их возмущающего действия и перестает быть одной из классических кривых – эллипсом или гиперболой. Поэтому, когда мы принимаем, что определенная по наблюдениям орбита кометы есть одно из конических сечений, мы на самом деле находим орбиту некоторой «условной» кометы, которая в данной точке совпадает с орбитой истинной кометы, но на которую не действует тяготение планет. Такая орбита называется оскулирующей (рис. 2). Наблюдения позволяют определять именно оскулирующие орбиты, однако ясно, что оскулирующая орбита может весьма существенно отличаться от истинной. Все зависит от того, насколько велико возмущающее действие планет в каждом конкретном случае. Допустим, мы вычислили оскулирующую орбиту и нашли ее гиперболической. Значит ли это, что такая комета попала в Солнечную систему из галактического пространства? Вообще говоря, нет. Это было бы так, если бы гиперболической оказалась первичная орбита, по которой комета вошла в зону действия планет. Поэтому необходимо уметь восстанавливать первичные орбиты комет, имея в наличии их оскулирующие орбиты.

Рис. 2. Оскулирующая орбита: S – Солнце, П – возмущающая планета, штриховая линия – первичная орбита кометы

Как это делается?

С помощью расчетов комету «отодвигают» по ее орбите назад в прошлое, все время учитывая возмущающее действие планет, и это нужно делать до тех пор, пока комета не окажется за пределами их влияния. Полученная таким способом орбита и будет первичной. Этот метод впервые применил еще в прошлом веке Ж. Трен для кометы Брукса 1886 III, которая имела гиперболическую оскулирующую орбиту. Учитывая возмущения от Юпитера и Сатурна, он рассчитал ее движение в прошлом и убедился, что первичной орбитой этой кометы был эллипс. С тех пор вопрос о первичных орбитах был детально исследован для подавляющего большинства комет, чьи оскулирующие орбиты известны с хорошей точностью. Результат виден из рис. 3. На нем дано распределение комет по обратным величинам больших полуосей (1/а₀) первичных орбит, или (что то же самое) распределение по полным энергиям. Дело в том, что при движении по эллиптической или гиперболической орбите в поле Солнца ее полная энергия равна Е = ±GmM_C/2a, где G – гравитационная постоянная, m – масса кометы, М_С – масса Солнца, а – большая полуось орбиты. Знак «–» соответствует движению по эллипсу, знак « + » – движению по гиперболе. На рис. 3, однако, отрицательная часть оси абсцисс соответствует гиперболическим, а положительная – эллиптическим орбитам (что сделано для наглядности).

Рис. 3. Распространение долгопериодических комет по обратным величинам начальных больших полуосей

Очевидно, подавляющая часть первичных орбит относится к эллиптическим, т. е. эти кометы принадлежат Солнечной системе. Наибольшая часть гиперболических комет имеет большие полуоси первичных орбит, которые соответствуют так называемой скорости на бесконечности (V_∞ = GM_С/a) около 30 км/ч, что на порядок меньше скорости движения Солнца в Галактике относительно ближайших звезд. Это означает, что и эти кометы попали в Солнечную систему не из межзвездного пространства, а, скорее всего, перешли на гиперболические орбиты под влиянием возмущений планет.

В пользу такого предположения свидетельствует также то, что случай эксцентриситета орбиты е = 1 является критическим: он отделяет класс эллиптических движений от гиперболических. Поэтому близость е к единице означает, скорее всего, что эти кометы перешли на гиперболические орбиты вследствие возмущений от планет. Если бы они прилетали по гиперболам из галактического пространства, то ничто не мешало бы им иметь произвольный набор эксцентриситетов (2, 3 ...).

Таким образом, достаточно уверенный вывод заключается в том, что первичными орбитами комет являются эллипсы. Следовательно, кометы принадлежат Солнечной системе.

Облако Оорта. В 1950 г. устоявшиеся представления о строении Солнечной системы, состоящей из девяти планет и их спутников, были дополнены весьма существенным элементом. Согласно представлениям, развитым Я. Оортом, на границах Солнечной системы, по-видимому, расположено гигантское облако комет, покидая которое, они время от времени попадают в область, занятую планетами, где их и обнаруживают земные наблюдатели. Облако, иногда называемое «банком» или «сейфом» Оорта, имеет внешнюю границу приблизительно на расстоянии 1 пк от Солнца, или, что то же самое, на расстоянии 2 · 10⁵ а. е. Внутренняя граница кометного облака располагается, по оценке Я. Оорта, на расстоянии 4 · 10⁴ а. е., полное число комет в нем порядка 10¹¹.

Внешняя граница облака Оорта определена из простого соображения – расстояние до ближайших звезд около 2 пк. Если кометный резервуар принадлежит Солнечной системе (сильно гиперболических комет нет), то он не может простираться дальше половины расстояния до ближайших звезд, т. е. дальше 1 пк. Вопрос о местоположении внутренней (ближайшей к Солнцу) границы кометного облака открыт и на сегодняшний день. Ограничение сверху на эту величину следует из того факта, что число комет с а_O < 2 · 10⁴ а. е. резко уменьшается в распределениях типа, приведенного на рис. 3.

Гравитационное влияние звезд, проходящих вблизи Солнца, заставляет часть комет из облака Оорта терять свой угловой момент, и в результате они попадают в область планетной системы, где, имея достаточно малое перигелийное расстояние q, могут регистрироваться земным наблюдателем. Как упоминалось, число комет с большими полуосями а < 2 · 10⁴ а. е. в наблюдаемом распределении N (1/a) резко уменьшается. Это означает, что они почти не попадают в конус потерь* в пространстве скоростей, обусловленный влиянием близких звездных прохождений.

* В конусе потерь находятся те кометы, которые выбрасываются под влиянием возмущений в область планетной системы и межзвездное пространство.

Гигантские молекулярные комплексы также оказывают, по-видимому, влияние на релаксацию (рассеяние) комет в облаке Оорта, что определяется так называемым конусом рассеяния. Не исключено, что их влияние сводится не только к термализации и заполнению конусов рассеяния и потерь. По некоторым оценкам, под влиянием сближений с гигантскими молекулярными комплексами Солнечная система за время ее жизни (около 4,6 · 10⁹ лет) должна была вообще потерять все первичное население облака Оорта, хотя существует и противоположная точка зрения.

В 1981 г. Дж. Хиллс из наглядных качественных соображений определил внутреннюю границу кометного резервуара Оорта равной а_к ≈ 2 · 10⁴ а. е. Он также заключил, что эта граница достаточно резкая из-за слабой (показатель степени ²/₇) функциональной зависимости а_к от параметров. Как показал Дж. Хиллс, кометы с большими полуосями а < а_к в соответствии с наблюдательными данными действительно не могут постоянно заполнять конус потерь, и поэтому на расстояниях от Солнца, меньших а_к, может существовать достаточно плотное и массивное внутреннее кометное облако (ВКО), находящееся в устойчивом стационарном состоянии. При этом наблюдаемая (по приходу комет) часть полного кометного «банка», т. е. собственно само облако Оорта, является, скорее всего, лишь гало (окружающим ВКО), в котором находится только до нескольких процентов общей массы всего кометного резервуара.

На возможность существования ВКО впервые было указано Оортом в его классической работе в 1950 г. Позднее Ф. Уиппл в 1964 г. показал, что возмущения Нептуна могут быть обусловлены существованием кольцевого слоя первичных комет, вращающихся вокруг Солнца на расстоянии не менее 50 а. е. Концепция ВКО оказывается полезной для решения ряда проблем. В частности, Ж. Ван ден Берг и М. Бейли показали, что предположение о существовании достаточно плотного массивного ВКО решает, по-видимому, проблему выживания первичного населения облака Оорта в течение всего времени жизни Солнечной системы. Концепция ВКО может в принципе иметь связь также с наблюдаемыми свойствами далеких объектов, видимых сквозь ВКО, например с диффузными полосами поглощения в спектрах звезд.

Последние были открыты 50 лет назад П. Мериллом и традиционно связываются с межзвездной средой, но до сих пор им не было дано убедительной интерпретации, а предположение об их связи с ВКО (Л. С. Марочник и Г. Б. Шоломицкий*) обеспечивает хорошую основу для объяснения однородности их свойств в разных направлениях и в то же время не предъявляет неразумных требований к массе поглощающих молекул. В настоящее время предложен ряд методов, с помощью которых можно пытаться наблюдательно обнаружить ВКО. Такая попытка может быть предпринята по анализу геологических данных, поскольку редкие прохождения звезд через ВКО должны были вызвать кратковременные, но мощные «кометные ливни», которые могли выпадать на Землю.

* Астрономический журнал. – 1986. – Т. 63. – С. 1189.

В серии недавних работ, опубликованных в журнале «Нейчур», выдвинута гипотеза о том, что мы уже имеем фактическое доказательство существования ВКО. Вымирание отдельных биологических видов на Земле также связывается в этих работах с упомянутыми «кометными ливнями», «бомбардировавшими» Землю в прошлом (см. также далее). ВКО можно пытаться обнаружить также по его гравитационному влиянию (Ф. Уиппл), затмениям далеких звезд и инфракрасному излучению (М. Бейли).

Геометрия и размеры кометного резервуара, окружающего Солнечную систему, неизвестны. Они могут определяться как космогоническими причинами (начальными условиями ее формирования), так и физическими условиями, в которых облако Оорта находится в современную эпоху. Существуют аргументы в пользу начального распределения комет в резервуаре в виде плоского кольца (Ф. Уиппл), а также в пользу сфероидального распределения (Я. Оорт, Дж. Хиллс). И в первом, и во втором случае ансамбль частиц (ими являются кометы ВКО) образует так называемую бесстолкновительную систему, в которой возможны коллективные колебания и волны малой амплитуды.

При повышении чувствительности инфракрасных наблюдений приблизительно на порядок по сравнению с той, которая необходима для измерения «фона», излучаемого ВКО, можно ожидать наличия угловых вариаций потока, связанных с коллективными движениями ансамбля частиц. Эти движения медленные – с периодами больше орбитальных периодов комет в ВКО. Поэтому наблюдательно они могут появляться как статические неоднородности.

Температура первичных кометных ядер в облаке Оорта зависит от наличия или отсутствия внутренних источников нагрева, расстояния ядер от Солнца и соотношения поглощающей способности их материала в оптическом и в длинноволновом инфракрасном диапазонах спектра. Начальная температура кометных ядер не может превышать точки плавления воды и, по-видимому, заключена в интервале 20 – 100 К. Эффективным внутренним источником нагрева мог бы быть, например, «вымерший» изотоп ²⁶Al. Как показывают оценки, кометные ядра с радиусом R_c около 100 км в течение времени порядка 10⁹ лет могли бы поддерживаться при температуре 120 К за счет энергии радиоактивного распада ²⁶Al.

Время остывания ядер за счет теплопроводности, как правило, порядка t_c ≈ R_c²/χ, где χ – коэффициент теплопроводности материала кометного ядра (для лунных образцов χ ≈ 10^–3 – 10^–4 см²/с). При периоде полураспада ²⁶А1 0,72 · 10⁶ лет и R_c ≈ 10 км для кометных ядер с размерами порядка ядра кометы Галлея 14 × 7,5 × 7,5 км* в случае χ = 0,004 см²/с получаем время t_с ≈ 8,3 · 10⁶ лет, т. е. кометные ядра должны остывать практически сразу же после исчерпания источника нагрева ²⁶Al. Поскольку полученное нами время остывания приблизительно на три порядка меньше космогонической шкалы (4,6 · 10⁹ лет), то очевидно, что и достаточно высокие начальные температуры кометных ядер должны быстро падать до значений, определяемых постоянно действующими источниками нагрева.

* Сагдеев Р. 3., Аванесов Г. А., Крювелье П., Сабо Л., Сеге Л., Аберже А., Балаш А., Баринов И. В., Берто Ж.-Л., Бламон Ж., Вальничек Б. И., Вархолми Л., Детай М., Димирелис Э., Дульнев Г. Н., Женей М., Жуков Б. С, Зайко Ю. К., Зацепин С. И., 3иман Я. Л., Костенко В. И., Красиков В. А., Нитраи 3., Нгуен-Тронг Т., Рени И., Русняк П., Сабо Ф., Салаи Ш., Смит Б., Суханов К. Г., Тарнопольский В. И., Тот И., Цуканова Г. И., Шамис В. А. Телевизионный эксперимент по наблюдению кометы Галлея с КА «Вега». – Письма в «Астрономический журнал», 1986. – Т. 12. – С. 593. Правда, по самым последним данным, размеры ядра кометы Галлея оцениваются как 16 × 8 × 8 км, но это несущественно с точки зрения теплового баланса. [стр. 11]

Поскольку радиоактивный распад долгоживущих изотопов (уран, торий, калий-40) при их нормальном содержании дает тепловыделение приблизительно 5 · 10^–8 эрг · (г · с)^–1, то можно показать, что кометное ядро в ВКО должно иметь температуру порядка 10 К, т. е. того же порядка, по-видимому, как и начальная температура материала, из которого они образовались. Это в свою очередь означает, что кометные ядра в облаке Оорта практически не подвергались химической эволюции из-за их низкой температуры. Они также не подвергались, по-видимому, эволюции, связанной со сжатием под действием собственной гравитации, так как масса кометных ядер на порядки меньше масс планет. Таким образом, кометные ядра, «хранящиеся в сейфе» Оорта, несут информацию о первичном химическом составе и начальных условиях формирования Солнечной системы. Поэтому одной из основных задач проекта «Вега» стало определение элементного состава вещества кометных ядер, что позволило восстановить по нему те химические соединения, которые входят в состав* ядра кометы Галлея.

* В действительности же этот вопрос не так прост, хотя приведенные в тексте соображения в принципе, по-видимому, верны с некоторыми оговорками. Например, существует мнение, что внешние слои ядер комет, находящихся в облаке Оорта, могут претерпеть эволюционные изменения за космогоническое время порядка 4,5 млрд. лет под действием облучения галактическими космическими лучами.

ЭКСПЕДИЦИИ К КОМЕТЕ ГАЛЛЕЯ

При планировании экспедиций к комете Галлея у специалистов было много проблем: стратегических, тактических и аппаратурных. Довольно подробно об этом рассказано в книге Л. С. Марочника «Свидание с кометой» (М., Наука, серия «Библиотечка Квант», 1985), к которой может обратиться интересующийся читатель. Как уже говорилось, к комете Галлея стартовали три экспедиции, но стратегия у всех была одна, определяемая современным уровнем возможностей космической техники. Дело в том, что Земля движется по своей гелиоцентрической орбите со скоростью, близкой к 30 км/с. Стартовые скорости, которые могут быть сообщены космическому аппарату, находящемуся на орбите искусственного спутника Земли, при современном уровне техники порядка 3 – 5 км/с. А такие малые скорости по сравнению с орбитальной скоростью Земли не позволяют организовать встречу с «кем бы то ни было» далеко от плоскости эклиптики.

Плоскость орбиты кометы Галлея наклонена к плоскости эклиптики под углом 162° (или 18°, если пренебречь направлением ее движения). Поэтому, по-видимому, можно не пояснять, что встречи космических аппаратов с кометой Галлея возможны лишь вблизи узлов ее орбиты: восходящего, где она поднимается из-под плоскости эклиптики и переходит в Северное полушарие неба, нисходящего, где она снова уходит после прохождения перигелия под плоскость эклиптики в Южное полушарие. Таким образом, точки встречи с кометой Галлея определяются сразу же и однозначно, поскольку уровень современной космической техники не допускал других решений этой задачи. Однако таких точек две, и вопрос заключался в том, какую из них выбрать. Из чего еще следовало исходить при решении этого вопроса?

Успех физических экспериментов зависит от степени активности кометы в момент встречи. Наблюдения кометы Галлея в 1910 г. выявили некую, присущую именно этой комете закономерность: особенно активной она стала после прохождения перигелия, причем намного активнее, чем при подлете к нему. Это обстоятельство явилось сильным аргументом в пользу того, чтобы направить кометные экспедиции в нисходящий узел орбиты. Но были и другие моменты, которые требовалось учитывать.

Анализируя расчетные данные энергетически выгодных вариантов полета, советские специалисты остановились на следующем сценарии экспедиции. В конце декабря 1984 г. с интервалом в неделю приняли старт с Земли два аппарата (для обеспечения надежности). Их программы идентичны, поэтому дальше (если не будет оговариваться особо) говорится об одном (любом) из них. Аппарат «Вега» летел сначала к Венере, причем так, чтобы встретиться с ней на втором полувитке своей эллиптической гелиоцентрической орбиты (рис. 4). За двое суток до подлета к Венере (июнь 1985 г.) происходило его разделение на спускаемый аппарат и пролетный аппарат. Спускаемый аппарат входил в атмосферу Венеры и совершал посадку на ее поверхность. При входе в атмосферу от него отделялся аэростатный зонд, который затем совершал дрейф в атмосфере. На зонде и пролетном аппарате были установлены специальные передатчики для отправки на Землю научной информации, и для ее приема на Земле была создана широкая международная сеть радиотелескопов. Другая часть «Веги», пролетный аппарат, совершала гравитационный маневр в поле тяготения Венеры и направлялась на встречу с кометой Галлея. Для координации всех работ по проекту был создан Международный научно-технический комитет (МНТК).

Рис. 4. Траектория пролета КА «Вега-1»

Итак, главной особенностью, которая, собственно, и определила стратегию полетов во всех проектах, был заметный наклон плоскости орбиты кометы Галлея к плоскости эклиптики. Это привело к тому, что «дорог», среди которых мы могли бы выбирать, было не так уж много. Во всяком случае, все они вели к узлам орбиты кометы Галлея. Другой важнейшей особенностью являлось ретроградное, т. е. обратное, движение кометы Галлея. Эта комета по своей орбите движется в сторону, противоположную направлению вращения Земли (и остальных планет) вокруг Солнца.

Основной импульс космическому аппарату сообщает при своем гелиоцентрическом движении Земля, с которой он стартует. Реактивная тяга может изменить его скорость на 5 – 3 км/с, не более. Отсюда следует вторая важнейшая особенность любых «свиданий» с кометой Галлея: в рамках всех проектов они могли произойти только на «встречных курсах»; если и не любых, то во всяком случае близких к ним. Это, в свою очередь, означало, что встреча должна была произойти с большой относительной скоростью (табл. 1). Поэтому огромную научную программу нужно было успеть осуществить за очень короткое время.

Как же реализовался международный проект «Вега»?

Вот что пишут по этому поводу научный руководитель проекта академик Р. 3. Сагдеев и его соавторы: «Проект «Вега» преследовал две научные цели: исследование Венеры с помощью аэростатных зондов и спускаемых аппаратов и изучение кометы Галлея при пролете сквозь ее кому. Основная конструкция аппарата, выбранная для осуществления проекта, такая же, как у посадочного и орбитального аппаратов, ранее неоднократно использованных для полетов к Венере. В июне 1985 г. эти космические аппараты успешно доставили первые аэростатные зонды с четырьмя научными экспериментами на борту в атмосферу Венеры, а также спускаемые аппараты с девятью экспериментами на поверхность планеты...

Пролетные аппараты совершили гравитационный маневр у Венеры, и, наконец, «Вега-1» и «Вега-2» встретились с кометой Галлея 6 и 9 марта 1986 г.

Наиболее важной задачей этой встречи было первый раз взглянуть на ядро кометы не как на звездообразный объект, а как на пространственно разрешенное тело. Встреча позволила оценить размер ядра кометы, его форму и отражающую способность и наблюдать сложные процессы внутри газовой и пылевой комы.

Успешное получение изображений кометы с космических аппаратов требовало создания подвижной платформы, которая могла бы автоматически наводиться на ядро кометы с большой точностью. Наиболее трудной задачей здесь было обнаружить ядро с его очень низким альбедо на фоне ярко светящейся газовой и пылевой комы: Достигнутое точное наведение позволило исследовать внутренние части комы и околоядерную область с помощью ТВ-камеры, инфракрасного и оптического спектрометров, установленных на подвижной платформе»*.

* Сагдеев Р. 3., Бламон Ж., Галеев А. А., Ковтуненко В. М., Мороз В. И., Сеге К., Шапиро В. Д., Шевченко В. И. Встреча космических аппаратов «Вега-1» и «Вега-2» с кометой Галлея. – Письма в «Астрономический журнал». – 1986. – Т. 12. – С. 581. [стр. 17]

Рис. 5. Размещение научных приборов на космическом аппарате «Вега»

На рис. 5 мы видим схематическое изображение одного из аппаратов «Вега». В табл. 2 дан подробный перечень приборов, установленных на нем. Сам космический аппарат весил 2,5 т, с учетом венерианского модуля его вес составлял 4,5 т.

* СССР, Австралия, НРБ, ВНР, ГДР, ПНР, Франция, ЧССР участвовали в проекте «Вега» на уровне национальных космических агентств, ученые ФРГ и США – на уровне отдельных институтов.

** Научный и технический центр Европейского космического агентства.

Хотя Центр управления полетом «Веги» был расположен в Евпатории, большинство экспериментаторов находилось в Институте космических исследований АН СССР в Москве. Основные измерения начались за 2 ч до момента наибольшего сближения с кометой, хотя плазменные измерения начались за 2 сут до встречи. Из-за повреждения солнечных батарей ударами пылевых частиц во время пролета их ток после пролета упал почти на 50%. Однако космические аппараты «Вега» и после пролета находились в рабочем состоянии и могли использоваться для исследования других объектов. Правда, к настоящему времени связь с космическими аппаратами «Вега-1» и «Вега-2» уже прервалась.

Блестяще осуществленный телевизионный эксперимент дал около 1500 изображений кометы Галлея, из них около 70 с расстояний от 8000 до 50 000 км до ядра кометы. Поверхность этого ядра была плохо видна из-за пылевых струй, но тем не менее на основании полученных снимков уже сейчас сделаны многие интересные выводы.

ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В КОМЕТАХ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОГРАММЫ «ВЕГА»

Ядро и атмосфера кометы. Если говорить о морфологических особенностях кометы, то в ней различают голову и хвост. Головой обычно называют ту часть атмосферы кометы, которая окружает яркую точку в центре, так называемое фотометрическое ядро. Иногда эту же часть атмосферы называют комой. До реализации экспедиций космических аппаратов к комете Галлея астрономически обнаруживалось лишь фотометрическое, а не истинное ядро, т. е. наиболее плотная и ярко светящаяся малая центральная часть кометной атмосферы. Само же ядро из-за его малых размеров никогда ни у одной кометы не наблюдалось, что, в частности, породило ряд взаимоисключающих гипотез о природе кометного ядра (монолит, тело, окруженное роем ледяных зерен, система компактно движущихся нескольких тел – множественное ядро).

Так, например, при прошлом появлении кометы Галлея она, как известно, прошла по солнечному диску и при этом исчезла из поля зрения телескопов, что позволило в начале века впервые оценить верхний предел линейных размеров ее ядра (исходя из разрешающей способности участвовавших в этих наблюдениях телескопов). Однако оценки оказались противоречивыми: по одним из них линейный поперечник ядра должен был быть меньше 20 – 30 км, по другим – меньше 5 км.

Наблюдения кометы Галлея в настоящем появлении, осуществленные с помощью телескопов, оборудованных приборами с зарядовой связью (ПЗС), в 1982 г., когда она находилась приблизительно на 11 а. е. от Солнца и не имела атмосферы, дали лишь оценку произведения альбедо А на площадь проекции его поверхности S : A · S ≈ 4 км². Для определения отсюда некоторого эффективного линейного поперечника R ~ √¯S необходимо было знать альбедо – способность поверхностного слоя ядра отражать солнечный свет, т. е. величину неизвестную. Таким образом, вопрос о форме и линейных размерах ядра кометы Галлея, как, впрочем,, и ядер других комет, оставался до конца открытым.

Конечно, здесь нужно иметь в виду и то, что S – не истинная площадь поверхности ядра, а лишь проекция ее на плоскость, перпендикулярную к лучу зрения телевизионной камеры, и задача восстановления формы и, следовательно, истинной площади ядра это – отдельная сложная задача математического моделирования*. Ответ на этот вопрос удалось получить лишь в телевизионных экспериментах на аппаратах «Вега» и «Джотто».

* Сагдеев Р. 3., Балебанов В. М., Зиман Я. Л., Аванесов Г. А., Тарнопольский В. И., Чесноков Ю. М., Жуков Б. С., Красиков В. А., Суханов К. Г., Коган А. Ю., Хейорец Н., Усиков Д. А. Методика решения основных научных задач ТВ-съемки кометы Галлея, Препринт Пр-1084 Института космических исследований АН СССР, 1986.

Основными задачами телевизионной съемки в программе «Вега» были следующие (Р. 3. Сагдеев, Г. А. Аванесов и др. См. сноску на стр. 11):

«выяснение, является ли ядро кометы консолидированным телом, либо состоит из отдельных тел; определение размеров, формы и параметров вращения;

оценка состава и текстуры поверхности ядра;

выявление характера эмиссии вещества с поверхности ядра;

локализация активных зон;

исследование морфоструктуры и динамики околоядерной комы.

Причем сама стратегия телевизионного эксперимента базировалась на следующих основных положениях:

1. Более высокий приоритет имело решение задачи определения формы и объема ядра. Следовательно, пролет ядра на расстоянии относительной безопасности для аппарата «Вега», позволяющий провести съемку ядра с различных ракурсов, был более предпочтительным. Изучение динамики внутренних областей кометы, в первую очередь оценка параметров вращения ядра, обеспечивались соответствующим сравнительным анализом изображений, получаемых двумя аппаратами «Вега» в приблизительных идентичных условиях, но в различное время.

2. Решение фотометрических задач обеспечивалось наземной радиометрической градуировкой съемочной системы и ее контролем в полете.

3. Неопределенность условий съемки, особенно при пролете вблизи ядра, обусловливала необходимость придать съемочной телевизионной системе возможность соответствующей адаптации. Определенный риск, связанный с возможностью выхода систем аппарата «Вега» из строя из-за пылевой бомбардировки в процессе пролета, не позволял накапливать на борту информацию, получаемую в процессе съемки. Конечная пропускная способность радиолинии, осуществлявшей в этом случае прямую передачу информации на Землю, ограничивала темп съемки и количество передаваемых изображений (частичное преодоление этого ограничения стало возможным за счет устранения смысловой избыточности передаваемых изображений).

4. Значительное, до 1°/с, изменение ракурса съемки при пролете мимо ядра кометы предопределяло необходимость автоматического наведения на объект съемки. Задачи наведения на неопределенный морфологический и фотометрический объект, который составляли околоядерная область комы и ядро, при съемке с расстояний менее 10⁵ км потребовало наличия определенных интеллектуальных возможностей исполнительной системы».

На рис. 6, а показано изображение головы кометы, полученное с расстояния 14 млн. км. Асимметрия изофот (линий одинаковой яркости) начинала проявляться ближе 15 тыс. км от максимума яркости, что говорит, по-видимому, о преимущественной эмиссии вещества в сторону Солнца. Эта асимметрия усиливается по мере приближения к околоядерной области (рис. 6, 7). По крайней мере 5 струй явно были направлены к Солнцу. У некоторых из них была видна тонкая структура.

Рис. 6. Необработанные изображения, полученные с АМС «Вега-2». Условия съемки (после даты дано: расстояние между АМС и ядром кометы, км; размеры изображения, км): 1 – 7 марта – 14 · 106; 26,9 · 103 × 35,8 · 10; 2 – 9 марта – 41 920; 806 × 1075; 3 – 9 марта – 29 746; 288 × 305; 4 – 9 марта – 11 222; 86 × 115; 5 – 9 марта – 8045; 62 × 82,4; 6 – 9 марта – 11 060; 85 × 113; 7 – 9 марта – 16 454; 127 × 168; 8 – 9 марта – 29 600; 227 × 303; 9 – 11 марта (06 ч 13 мин 12 с) – 13 · 106; 99,5 · 103 × 133 · 103

Рис. 7. Обработанные изображения околоядерной области с АМС «Вега-1». После построения границы ядра проведена пространственная фильтрация для выделения текстуры изображения. Условия съемки (после времени, отсчитанного от момента максимального сближения, дано: расстояние между АМС и ядром кометы, км; размеры изображения, км): 1 – –01 ч 53 м – 12 567; 18,2 × 16,0; 2 – –01 ч 16 мин – 10 701; 15,6 × 13,7; 3 – –0 ч 57 мин – 9944; 14,6 × 12,7; 4 – –0 ч 12 мин – 8936; 13,0 × 11,4; 5 – 0 ч 30 мин – 9223; 13,4 × 11,7; 6 – 0 ч 48 мин – 9700; 14,1 × 12,3

Как уже отмечалось, важным стал вопрос об определении альбедо ядра кометы Галлея. Из анализа данных, полученных с помощью аппаратов «Вега», а также на основании различных предположений, альбедо ядра кометы Галлея составляет А = 0,04 (+0,02, –0,01). Это значение А близко к альбедо колец Урана, некоторых недавно открытых спутников Урана и темных областей Япета. Как отмечают Р. 3. Сагдеев, Г. А. Аванесов и др. (см. сноску на стр. 11), «разумно предположить, что во всех этих случаях мы имеем дело с угличным веществом, т. е. первичным материалом, аккретировавшимся на самых ранних этапах развития Солнечной системы. Полученные результаты показывают, что поверхность (ледяного) ядра кометы покрыта реголитом или слоем темного пористого материала, или вокруг ядра имеется геометрически тонкая, но оптически толстая пылевая оболочка. В настоящее время мы не можем отдать предпочтение ни одной из этих моделей».

Что касается размеров и формы ядра кометы Галлея, то на данном этапе обработки наблюдений ошибка в оценке размеров составляет 10%. Согласно тем же авторам, ядро является, по-видимому, предметом неправильной формы, с характерными размерами (14 ± 2) × (7,5 ± 1,5) × (7,5 ± 1,5) км. Сопоставляя ориентацию ядра по наблюдениям с помощью аппаратов «Вега», получено, что период собственного вращения ядра составляет 54 ± 3 ч. Ось вращения ядра, как считают Р. 3. Сагдеев, Г. А. Аванесов и др. (см. сноску на стр. 11), близка к оси максимального момента инерции и лежит в конусе с углом полураствора 30°, перпендикулярным плоскости эклиптики.

Открытым также всегда был вопрос о массе ядер комет. Дело в том, что если рассматривать движение кометы только в поле тяготения Солнца, то в уравнениях, описывающих такое движение, масса комет сокращается, и поэтому траектория кометы не зависит от ее массы. Поэтому массы комет, в частности, пытались определить по тем возмущениям, которые они создают в движении других тел Солнечной системы, главным образом планет. Очевидно, такие возмущения малы и не очень хорошо определяются. Поэтому были получены оценки массы лишь для отдельных комет и с не слишком хорошей точностью.

Так, например, из того, что комета Лексли, приблизившись к Земле на 2,3 · 10⁶ км, не вызвала изменения продолжительности земного года, а ее период изменился на 2,5 сут, следовало (как показал П. Лаплас в 1805 г.), что верхнее ограничение на ее массу составляет М_к ≤ 2 · 10^–4, М_З – 4,6 · 10²³ г. Из факта распада кометы Биелы на две части и анализа взаимных возмущений этих тел была определена оценка ее массы: М_к ≤ 4,2 · 10^–7, М_З ≈ 2,5 · 10²¹ г.

Другой косвенный метод оценки нижней границы массы ядра состоит в приближенном подсчете массы метеорного потока, порожденного данной кометой. Например, масса частиц метеорного потока Леонид порядка 1,5 · 10¹⁴ г (как это нашел Б. А. Воронцов-Вельяминов в 1946 г.). Отсюда следовало, что нижняя граница массы ядра кометы Темпля–Туттля, порождающей его, должна быть такого же порядка.

Таким образом, границы, в которых, по приближенным оценкам, заключены массы ядер комет, весьма широки (несколько порядков), и поэтому задача определения массы ядра кометы Галлея (например, путем прямых измерений его размеров и плотности) представлялась весьма актуальной. В результате телевизионного эксперимента можно стало приближенно (по порядку величины) найти массу ядра кометы Галлея, если представить, например, это ядро цилиндром с диаметром основания r_н = 7,5 км и высотой h_н = 14 км (при плотности ρ=1 г/см³) : М_н = ¹/₄πr_н² · h_н · ρ ≈ 6,5 · 10¹⁷ г. Основную неопределенность здесь вносит, конечно, отсутствие точных знаний о плотности массы р. Однако вряд ли эта величина отличается от единицы более чем на порядок, так как основной компонент ядра кометы Галлея – это, по-видимому, водяной лед.

Еще одним неясным вопросом из физики комет была проблема температуры кометных ядер. Уже отмечалось, что даже в вопросе о модели ядра кометы до эксперимента «Венера–Галлей» не было окончательной ясности, хотя модели «каменного ядра» и «множественного ядра» были намного менее популярны, чем ледяная модель, предложенная Ф. Уипплом*. Первая, по-видимому, попытка оценки температуры ядра кометы Галлея в зависимости от его положения на орбите была сделана Э. Миняертом в 1947 г. Исходя из неверной, как теперь оказалось, предпосылки (он считал ядро каменным, диаметром 1 км), он получил тем не менее довольно правильный ответ: температура ядра кометы Галлея в перигелии его орбиты получилась близкой к 330 К. (Более поздние теоретические расчеты температуры ледяного ядра давали значения, близкие к 200 К.)

* Теоретические соображения, отвергающие возможность существования «каменной» и «множественной» моделей ядра кометы, привел Л. М. Шульман.

Одним из наиболее важных новых результатов явилось обнаружение сильного инфракрасного излучения ядра кометы Галлея в эксперименте ИКС (М. Комб и др.**). Как отмечают Р. 3. Сагдеев, Ж. Бламон и др. (см. сноску на стр. 17), «влияние частиц пыли из комы, расположенных непосредственно над поверхностью ядра, может быть значительным. Температура области ядра от 300 до 400 К намного выше, чем предсказывалось «ледяными» моделями ядра. Для черной поверхности баланс поглощенного солнечного и теплового излучения дает на соответствующем расстоянии от Солнца (8 а. е.) температуру, близкую к измеренной, но затрата энергии на испарение льдов должна приводить к значительному уменьшению температуры. Чтобы объяснить измеренную величину потока молекул Н₂О, надо предположить, что испарение идет практически со всей освещенной поверхности и что около половины солнечной энергии затрачивается на испарение. Низкое альбедо поверхности согласуется с ее высокой температурой, но тоже противоречит предположению о высоком содержании льда в поверхностном слое...

** Комб М., Мороз В. И., Крифо Ж. Ф., Ламарр Ж. М., Шарра Ж., Санько Н. Ф., Суффло А., Бибринг Ж. Б., Казе С, Корон Н., Кровизье Ж., Эмерищ К., Энкреназ Т., Жиспер Р., Григорьев А. В., Никольский Ю. В., Гюйо Ж., Краснопольский В. А., Рокар Ф. Инфракрасное зондирование кометы Галлея: предварительные результаты эксперимента ИКС миссии «Вега». – Письма в «Астрономический журнал». – 1986. – Т. 12. – С. 611.

Эти противоречия могут быть устранены, если предположить, что поверхность покрыта тонким слоем тугоплавкого вещества, имеющего пористую структуру и низкую теплопроводность. На нижней поверхности находится лед при температуре около 200 К, а внешняя граница на 220 К теплее. Внешняя граница принимает солнечную энергию и передает тепло вниз через пористый слой, а пар диффундирует вверх. Если принять коэффициент теплопроводности слоя 7 · 10³ эрг · К^–1 · см^–1 · с^–1 – по аналогии с марсианским реголитом (как показал В. И. Мороз), – то слой должен иметь толщину порядка 1 см. Присутствие пористого слоя может объяснить наблюдаемые нерегулярности в кометной активности временной «закупоркой» в отдельных местах путей диффузии уходящего газа с последующим внезапным разрушением слоя».

Последним здесь по списку, но далеко не последним по важности является вопрос о химическом составе ядер комет и, в частности, ядра кометы Галлея, поскольку он связан с проблемой начальных условий формирования Солнечной системы. В рамках эксперимента «Венера–Галлей» (равно, как и «Джотто») анализ химического состава ядра был возможен лишь косвенным методом (в том смысле, что прямой анализ грунта был невозможен из-за того, что контакт аппаратов с ядром не планировался и не производился) по оптическим спектрам газовой составляющей внутренней комы и элементному составу пылинок, зарегистрированных соответствующими датчиками. Согласно В. А. Краснопольскому и др.*, спектры в области длин волн 0,95 – 1,9 мкм, измеренные на расстоянии 300 км от ядра кометы, позволили оценить так называемую скорость продукции различных молекул, покидающих ядро (например, для воды и гидроксила Q_H2O = 4 · 10²⁹ с^–1 и Q_OH = 1,7 · 10³⁰ с^–1). Плотность пыли оказалась близкой к 0,35 г/см³, что характерно для так называемых пушистых частиц межпланетной пыли. Анализ спектров в области длин волн 275 – 715 нм в спектрах, полученных на расстоянии 4000 км от ядра, позволил найти скорость продукции следующих молекул: Q_OH = 2 · 10³⁰, Q_СH = 10²⁹, Q_С2 = 6 · 10²⁷, Q_С3 = 10²⁷, Q_CN = 2 · 10²⁶ c^–1.

* Краснопольский В. А., Морельс Г., Гогошев М., Мороз В. И., Крысько А. А., Барке В. В., Жегулев B. C., Санько Н. Ф., Трошин В. С., Томатова Г. В., Ткачук А. Ю., Паршев В. А., Новиков Б. С, Сулаков И. И., Федоров О. С, Клермиди Ж., Венсан М., Мужен Б., Паризо Ж. П., Цуконни Ж. М., Лепаж Ж. П., Рюнаво Ж., Берто Ж.-Л., Бламон Ж. Е., Фесту М., Эрсе М., Гогошева Ц., Саргойчев С., Палазов К., Георгиев А., Недков И., Канев К., Вальничек Б., Ваничек И. В. Эксперимент ТКС на «Веге-2»: некоторые результаты спектроскопии кометы Галлея. – Письма в «Астрономический журнал». – 1986.– Т. 12. – С. 616.

Однако в этом смысле масс-спектроскопия газа лишь подтвердила ранее известные данные о химическом составе комы. Здесь, как известно, у комет наблюдаются атомы и молекулы следующих сортов: Н, О, ОН ОН⁺, Н₂О, Н₂О⁺, С, С⁺, СО, СО⁺, СО₂⁺, С₂, ¹²С, ¹³С, С₃, СН, СН⁺, НСО, Н₂СО, CN, CN⁺, HCN, CH₃CN, NH, NH₂, N₂⁺, NH₃, NH₄, S, CS, S₂, H₂S⁺. У близко подходящих к Солнцу комет видны линии металлов Na, К, Са, Са⁺, Со, Cr, Cu, V, Fe, Mn, Ni, а также силикаты. Крайне существенным стало измерение скорости производства различных специй.

Только что упоминалось об измерениях В. А. Краснопольского и др. скорости продукции воды и ОН. По измерениям К. И. Грингауза и др.* скорость полной продукции молекул составила Q = 1,3 · 10³⁰ молекул в 1 с. Вероятно, эти небольшие противоречия в дальнейшем снимутся при более детальном анализе этих первых экспресс-результатов.

* Грингауз К. И., Гомбоши Т., Ремизов А. П., Апати И., Самереи Т., Веригин М. И., Денщикова Л. И., Дьяков А. В., Кепплер Е., Клименко И. Н., Рихтер А., Шомоди A., Сеге К., Сендре С, Татральян М., Варга А., Владимирова Г. А. Первые прямые измерения плазмы и нейтрального газа у кометы Галлея: первоначальные результаты с космических аппаратов «Вега». – Письма в «Астрономический журнал». – 1986. – Т. 12. – С. 666. [стр. 28]

Однако уже сейчас можно оценить ежесекундно теряемую кометным ядром массу (по порядку величины, конечно). Если принять самой распространенной молекулой кометной атмосферы молекулу воды (Н₂О), то потеря массы составляет примерно 40 т/с. (Р. 3. Сагдеев, Ж. Бламон и др., см. сноску на стр. 11). Измерения пылевых потоков, проведенные в диапазоне масс пылевых частиц 10^–16 – 10^–6 г, привели к величине полного производства пыли кометой около 10 т/с (во время пролета аппарата «Вега-1») и 5 т/с (во время встречи с кометой аппарата «Вега-2»)*. Результаты, полученные на пылевых счетчиках (О. Л. Вайсберг и др.**, Е. П. Мазец и др.; Дж. А. Симпсон и др.***), согласуются с этими данными.

* Мазец Е. П., Аптекарь Р. Л., Голенецкий С. В., Гурьян Ю. А., Дьячков А. В., Ильинский В. Н., Панов В. Н., Петров Г. Г., Саввин А. В., Сагдеев Р. 3., Соколов И. А., Хавенсон Н. Г., Шапиро В. Д., Шевченко В. И. Изученные пыли в комете Галлея со станции «Вега»: предварительные результаты эксперимента СП-2. – Письма в «Астрономический журнал». – 1986. – Т. 12. – С. 624.

** Вайсберг О. Л. Смирнов В. Н., Горн Л. С., Иовлев М. В., Балихин М. А., 3бышинский 3., Климов С. И., Кравчик 3., Савин С. П., Шапиро В. Д., Шевченко В. И. Структура пылевой оболочки кометы Галлея (детектор СП-1 на КА «Вега»). – Письма в «Астрономический журнал». – 1986. – Т. 12. – С. 631.

*** Симпсон Дж. А., Сагдеев Р. 3., Туззолино Э. Д., Перкинс М. А., Ксанфомалити Л. В., Рабинович Д., Лентц Г. А., Афонин В. В., Кепплер Е., Ганпанцерова О. Ф., Горшкова Н. В., Жарков А. В., Косоруко в Ю. С, Новиков Б. С, Петрова Е. В., Сабо Л., Умлауфт Г., Усиков Д. А., Чеботарева Н. Г., Эре Я. Пылевая кома кометы Галлея: измерения с помощью счетчика и масс-анализатора пыли ДУСМА. – Письма в «Астрономический журнал». – 1986. – Т. 12. – С. 639. [стр. 29]

Правда, прибором ДУСМА (Дж. А. Симпсон и др.) вблизи перицентра было отмечено резкое возрастание пыли, которое не было зарегистрировано другими счетчиками. По этим данным, пылевые потоки внутри струй увеличиваются в несколько раз, причем характерный пространственный масштаб траектории струй порядка 10³ – 10⁴ км. Первые пылевые частицы были зарегистрированы на расстоянии 320 тыс. км от ядра, затем наблюдалось резкое возрастание концентрации пылинок с массой 10^–16 – 10^–15 г.

Для более крупной пыли, массой 10^–14 – 10^–12 г, граница пылевой комы расположена ближе к ядру. Интересным новым результатом явилось обнаружение пылевых потоков с частицами, массы которых доходили до наименьших возможных для измерений масс порядка 10^–16. Дело в том, что согласно теоретическим представлениям, существовавшим до эксперимента «Вега», должен был иметь место «завал» кривой зависимости распределения по размерам для частиц с массами m ≤ 10^–14 г. Наклон спектра возрастает при увеличении масс пылинок, но даже при наибольшей из регистрируемых масс, 10^–7 – 10^–6 г, спектр, измеренный Е. П. Мазецом и др., (см. сноску на стр. 29) оказался более пологим, чем это предсказывалось теоретически.

Элементный состав пылевых частиц исследовался пылевым масс-анализатором ПУМА (Р. З. Сагдеев, И. Киссель и др.*), с помощью которого было получено свыше 1000 спектров, которые предварительно удалось классифицировать в различные группы. Наиболее важным, как представляется, результатом стало выявление среди этих групп пылевых частиц совершенно нового неизвестного ранее типа. По предварительным данным, они по своей структуре близки к межзвездным пылинкам, населяющим также молекулярные облака. Другими словами, в ядре кометы Галлея, похоже, имеется пыль межзвездного происхождения. Этот важнейший результат получен Р. 3. Сагдеевым, Дж. Кисселем и др.**).

* Сагдеев Р. 3., Киссель И., Берто Ж.-Л., Ангаров В. Н., Бламон Ж. Е., Бюхлер К., Евланов Е. Н., Зубков Б. В., Манагадзе Г. Г., Подколзин С. Н., Табалдыев С. Р., Фоменкова М. Н., Хернер Н., Хромов В. Н., Шапиро В. Д. Первые результаты измерений элементного состава пылевых частиц кометы Галлея, полученные приборами ПУМА в проекте «Вега». – Письма в «Астрономический журнал». – 1986. – Т. 12. – С. 606.

** Сагдеев Р. 3., Киссель Дж., Евланов Е. П., Мухин Л. М., Зубков Б. В., Прилуцкий О. Ф., Фоменкова М. Н. Элементный состав пылевой компоненты кометы Галлея.– Труды Гейдельбергской конференции, 1986.

Здесь позволим себе сделать некоторое отступление от изложения конкретных результатов «Веги» и поговорить немного на «общие» темы. Как читатель мог заметить, задачи, которые решались при экспедициях к комете Галлея, приближенно можно разделить на два типа. Один из них относится к выяснению частично, а иногда и полностью неясных явлений, наблюдаемых в кометах. Например, в течение многих лет были совершенно непонятны причины аномально быстрой ионизации молекул в кометах, причины визуальных вспышек яркости, природа аномально высоких ускорений в плазменных хвостах и т. п. (к этим явлениям мы еще вернемся в дальнейшем).

Однако существовал и второй тип задач, так сказать мировоззренческого характера. Мы уже упоминали раньше о том, что из-за малой собственной силы гравитации и низкой температуры, которую должны иметь кометные ядра, населяющие облако Оорта, они, по-видимому, не должны были в отличие от планет подвергаться эволюции в течение времени жизни Солнечной системы. Другими словами, в них заключена информация о «первых мгновениях» образования протосолнечной туманности, о которых сегодня известно так мало. Поэтому если в результате кометных экспедиций удалось бы установить химические соединения, которые содержатся в кометном ядре, то можно было бы вплотную подойти к вопросу о составе вещества протосолнечной туманности.

Именно по этой причине результаты анализа множества пылевых спектров, выполненные Р. 3. Сагдеевым, Дж. Кисселем и др., представляются нам фундаментальными. Не исключено, что именно эти результаты приведут в конечном итоге к пересмотру существующих космогонических представлений о происхождении Солнечной системы.

Действительно нельзя, как мы видим, исключить возможность того, что кометные ядра образовались не в области больших планет (в качестве продукта их эволюции и затем уже были разбросаны гравитационными возмущениями последних на периферию Солнечной системы в облако Оорта), как до сих пор считают многие исследователи, а непосредственно в той части пространства Солнечной системы, где сейчас располагается облако Оорта. Другими словами, предположение о том, что кометы могли непосредственно образоваться в облаке Оорта, кажется вполне возможным, так как их вещество, как мы видим, идентично, вероятно, по своему составу обычной межзвездной пыли, не проходившей термообработку вблизи молодого Солнца.

Но тогда возникает проблема пересмотра нынешних космогонических воззрений. Здесь есть два основных момента. Первый состоит в следующем. Известно, что большая часть массы Солнечной системы сосредоточена в Солнце (его масса приблизительно в 750 раз больше суммарной массы планет), в то время как львиная доля углового момента Солнечной системы приходится на планеты (их суммарный угловой момент приблизительно в 100 раз больше солнечного). Поэтому один из центральных вопросов современной космогонии является следующим: «Каковы физические механизмы, которые могли бы столь неравномерным образом распределить угловой момент в Солнечной системе?»

Современная космогония с этим более или менее справляется*. Если, однако, кометы образовались непосредственно в облаке Оорта, то легко показать, что заметная доля углового момента Солнечной системы приходится на облако Оорта, точнее на его внутренний резервуар (ВКО). Можно проделать несложный расчет. Угловой момент тела массой М, вращающегося с линейной скоростью V на расстоянии r от центра, равен μ = MVr. Поскольку линейная скорость вращения есть V = Ωr, где Ω – угловая скорость, равная Ω = 2π/Т (Т – период обращения тела), то μ = 2πMr²/T.

* См., например: Рузмайкина Т. В., Маева С. В. Исследования процесса формирования протопланетного диска. – Астрономический вестник. – 1986. – Т. 20. – С. 212. [стр. 32]

Кометные ядра движутся в гравитационном поле Солнца по законам Кеплера, а это означает, что период их обращения вокруг Солнца равен Т = 2π(a³/GM_C), где М_C – масса Солнца, а – большая полуось эллиптической орбиты. Подставляя это выражение для Т в предыдущую формулу, можно найти, чему равен угловой момент кометного ядра, движущегося, например, по круговой траектории (т. е., полагая а = r) : μ = М(GM_Cr)^1/2. Несложен и точный расчет общего углового момента, сосредоточенного в облаке Оорта, для этого требуется знание распределения комет по массам и расстояниям до Солнца.

Нам, однако, здесь такая точность не нужна, примем для простоты, что все кометное облако сосредоточено в тонком слое на расстоянии r = 10⁴ а. е. от Солнца и имеет массу порядка М = М_обл ≈ 10 М_З (М_З – масса Земли). Вставляя эти цифры в последнюю формулу, находим μ ≈ 3 · 10⁵⁰ г · см²/с. Угловой момент современной планетной системы также равен μ₀ = 3 · 10⁵⁰ см²/с. Конечно, угловой момент первичной протосолнечной туманности был, вероятно, больше (может быть, на порядок), так как в дальнейшем из нее ушли летучие компоненты. Однако если, как считают некоторые авторы, масса внутренней части облака Оорта около 100 М_З, то как в первом, так и во втором случае угловой момент кометного облака оказывается того же порядка (а может быть, и заметно выше), что и угловой момент, приходящийся на планеты.

На самом деле, даже предполагая, как это сейчас обычно делается, что основная доля момента приходится на планеты, трудно, но можно (Т. В. Рузмайкина, С. В. Маева, см. сноску на стр. 32) найти механизм транспортировки момента от Солнца, в котором сосредоточена почти вся масса Солнечной системы, на расстояние несколько десятков астрономических единиц, где располагаются планеты. Но если же кометы образовались непосредственно в облаке Оорта на расстояниях порядка 10³ – 10⁴ а. е., то, безусловно, у космогонии возникнут большие проблемы с поиском механизма транспорта момента на такие расстояния. Еще одна проблема будет состоять в поиске механизма образования кометных ядер на периферии Солнечной системы, где условия для этого являются неподходящими.

Взаимодействие с солнечным ветром. Наша звезда, Солнце, устроена так, что от нее во все стороны дует ветер заряженных частиц – в основном протонов и электронов. Концентрация частиц в этом потоке очень низка, порядка n ≈ 5 см^–3 в окрестности орбиты Земли (т. е. на расстоянии 1 а. е. от Солнца), скорость его здесь же порядка V ≈ 350 – 450 км/с. Солнечный ветер возникает вследствие расширения горячей короны, окружающей фотосферу и хромосферу нашего светила, и является совокупностью потоков плазмы, вырывающихся из различных областей Солнца и заполняющих затем все межпланетное пространство.

В зависимости от того, из какой области выбрасываются потоки, они могут обладать большими или меньшими скоростями и концентрациями частиц. Поэтому солнечный ветер неоднороден. С точки зрения покоящегося наблюдателя, обтекаемого солнечным ветром, последний состоит из нерегулярно сменяющих друг друга неоднородностей: более быстрых и менее быстрых, более плотных и менее плотных. Несмотря на то что ветер состоит из заряженных частиц, в целом он квазинейтрален. Этот термин означает, что в достаточно большом объеме суммарный электрический заряд плазмы солнечного ветра равен нулю, т. е. число положительно и отрицательно заряженных частиц приблизительно равно друг другу*.

* Разумеется, это не совсем так в маленьких объемах, где случайные флуктуации могут приводить к отклонению нейтральности, но этот факт нас интересовать не будет. При рассмотрении процесса обтекания кометы солнечным ветром этим эффектом можно пренебречь.

Высокоскоростные потоки, формирующие солнечный ветер, мы будем в дальнейшем для краткости называть потоками плазмы или просто потоками. Когда Земля сталкивается с ними, в ее магнитосфере возникают полярные сияния и магнитные бури. Эти потоки несут магнитное поле порядка 10^–8 – 10^–9 Тл, которое «вморожено» в газ потока. Дело в том, что электропроводность потока плазмы очень велика, и поэтому он является хорошим проводником. Всякое же движение проводника (твердого или газообразного) через силовые линии магнитного поля индуцирует в этом проводнике ток. При достаточно большой электропроводности магнитное поле индуцированного тока складывается с начальным магнитным полем, так что силовые линии результирующего поля движутся вместе с потоком плазмы, будучи как бы приклеены или «вморожены» в проводящую среду.

Этот принцип «вмороженности» имеет место не только в потоках солнечного ветра, но вообще в хорошо проводящей электричество плазме, движущейся в магнитном поле. Именно «вмороженность» магнитного поля в плазму солнечного ветра и является одним из двух основных факторов**, определяющих характер взаимодействия атмосферы кометы с солнечным ветром. Чтобы осознать это, придется сначала привести несколько простых оценок и рассуждений.

** Второй фактор – это эффект «загрузки» солнечного ветра, о которой подробнее будет сказано позже.

Прежде всего, атмосфера кометы не является однородной. Концентрация газа и пыли вблизи кометного ядра намного выше, чем в периферических частях головы кометы. Для приближенных оценок можно исходить из следующего простого рассуждения. При приближении к Солнцу ядро кометы прогревается, начинается испарение газа с поверхности, который, покидая ядро, уносит с собой и пыль. Если за 1 с с поверхности ядра кометы испаряется ^Q молекул различных химических соединений, то из закона сохранения массы Q равно 4πR²NV = Q, где 4πR² – площадь сферической поверхности, через которую на расстоянии R от кометного ядра проходит поток испарившихся молекул мощностью NV, где N – их концентрация, V – скорость, с которой они покидают ядро.

Разумеется, полученная формула является приближенной, так как на самом деле кометное ядро, как мы знаем, несферическое, разлет газа и пыли тоже, строго говоря, не сферически-симметричный (видны струи и т. п.), а скорости, с которыми молекулы покидают при испарении ядро, также разные. Последнее происходит потому, что, во-первых, температура поверхности ядра неодинакова на подсолнечной и антисолнечной сторонах, а во-вторых, молекулы даже при одной и той же температуре должны иметь так называемое максвелловское распределение по скоростям. Ведь вблизи ядра, как мы сейчас увидим, концентрация их достаточно велика, и столкновения между ними, следовательно, должны быстро «максвеллизовать» их распределение.

Тем не менее для выяснения физической сущности протекающих здесь явлений все эти тонкости в первом приближении мы не будем принимать во внимание и станем пользоваться полученной только что формулой, считая V одинаковой для всех молекул и равной приблизительно 1 км/с. Тогда, в частности, из нашей формулы следует, что концентрация молекул убывает с ростом расстояния от ядра обратно пропорционально R², т. е. N = Q/4πVR².

С другой стороны, длина свободного пробела l молекул до столкновения друг с другом равняется l = 1/Nσ, где σ – эффективное сечение соударений, имеющее размерность площади. Если молекулы сталкиваются как упругие шары (на самом деле, как это будет видно дальше, возможны процессы, когда это приближение не выполняется), то σ есть просто площадь поперечного сечения такого «шарика». Для типичных кометных молекул σ ≈ 2 · 10^–15 см². Учитывая приведенные здесь выражения для N и l, легко найти области, в которых существенны столкновения между молекулами, и области, где разлет молекул происходит свободно (без столкновений). Очевидно, для этого необходимо положить l ≈ R, и тогда из двух выражений легко найти критическое расстояние R_ст, разделяющее эти области.

Проделав эту несложную процедуру, найдем, что R_ст ≈ 4πVR²_ст/Qσ. Следовательно, R_ст ≈ Qσ/4πV (эта формула впервые была получена автором в 1962 г.). Подставляя сюда Q = 1,3 · 10³⁰ c^–1, σ = 2 · 10^–15 см² и V = 1 км/с, окончательно получаем, что R_ст = 2 · 10⁴ км. Правда, столкновения, как уже отмечалось, могут носить и более сложный характер (молекулы в определенных ситуациях могут взаимодействовать эффективнее, чем бильярдные шары).

Например, протоны солнечного ветра могут взаимодействовать с молекулами кометной атмосферы путем так называемой резонансной перезарядки по схеме Р + М → Н + М⁺, где Р – протон, М – некая кометная молекула. Суть процесса сводится к тому, что положительно заряженный протон, взаимодействуя с нейтральной молекулой, захватывает весьма эффективно (как говорят, резонансным образом) один из ее электронов и превращается в атом водорода (Н), а молекула становится положительно заряженным ионом (М⁺). Кстати, это один из процессов, обусловливающих ионизацию молекул в кометах, и он вполне конкурирует с ионизацией, вызываемой солнечным ультрафиолетовым излучением.

Эффективное сечение процесса резонансной перезарядки приблизительно в 5 раз выше обычного газокинетического, рассмотренного ранее. Это означает, что столкновения молекул с протонами солнечного ветра существенны вплоть до расстояния R₁, которое получается из упомянутой формулы автора, если в нее подставить вместо σ величину σ* ≈ 10^–14 см², т. е. до расстояний R₁ ≈ 10⁵ км.

Теперь мы уже почти подошли к возможности проанализировать полученные на аппаратах «Вега» результаты по взаимодействию солнечного ветра с атмосферой кометы Галлея. Однако необходимы еще некоторые пояснения.

Хорошо известно, что когда тело движется в воздухе (например, со сверхзвуковой скоростью), то возникает ударная волна, которую называют отошедшей, или головной, ударной волной. Мы часто бываем свидетелями такого явления, когда реактивный самолет переходит через звуковой барьер (т. е. набирает скорость больше скорости звука в воздухе), и тогда мы слышим резкий звук, похожий на взрыв. Если это происходит недалеко от жилых строений, то иногда под влиянием ударной волны могут даже вылетать стекла из окон.

Скорость звука в газе с точностью до малосущественного коэффициента, близкого к единице, приблизительно равна (численно) тепловой скорости молекул в данном газе (например, скорость звука в воздухе при нормальных условиях, т. е. t = 0°С, Р = 1 атм, близка к 330 м/с). Вычисляя средние тепловые скорости молекул при температуре t = 0°C, найдем V = 470 м/с. Таким образом, скорость звука в кометной атмосфере должна быть близка к V, т. е. 1 км/с, а относительная скорость кометы и солнечного ветра – составлять сотни километров в секунду.

Итак, при движении кометы в солнечном ветре в нем должна возникать головная ударная волна?

25 лет назад на этот вопрос следовало бы ответить отрицательно. Дело в том, что солнечный ветер является такой же бесстолкновительной средой, как и внешние части комы, а ударные волны возникают в достаточно плотном газе (в воздухе, например), где столкновения молекул часты. Для того чтобы в газе могла распространяться звуковая, или ударная, волна, он должен обладать упругостью – соседние слои газа должны передавать друг другу импульс, а это возможно лишь когда молекулы сталкиваются. В противном же случае соседние слои газа проходят друг сквозь друга без какого-либо взаимодействия. Поэтому, несмотря на то что комета летит в солнечном ветре со сверхзвуковой скоростью, ударная волна, казалось бы, возникать не должна.

В действительности же ударная волна возникать может, и это происходит потому, что и ветер и кома являются не просто газами, а газами ионизованными, т. е. обе среды имеют плазменную природу. То, что солнечный ветер является плазмой, известно из прямых космических экспериментов. О химическом составе комы мы судим, во-первых, по ее спектрограммам. Они показывают, что вблизи кометного ядра имеется много ионизованных молекул (СО⁺, Н₂⁺, СО₂⁺), эти же ионы наблюдаются и в так называемых кометных хвостах I типа. В более внешних частях комы обыкновенно ионы не регистрируются – по-видимому, их спектральные полосы «забиваются» более интенсивными излучениями нейтральных молекул. Впрочем, известны примеры, когда вся кома светилась только в полосах ионов СО⁺ (излучения нейтральных молекул вообще отсутствовали). Так, например, было в случае кометы Морхауза 1908 г., а также в случае кометы Хьюмасона 1962, VIII. Во-вторых, еще более важно то, что кома является средой ионизованной, как это показали прямые измерения, проведенные с помощью аппаратов «Вега» (но к этому мы еще вернемся).

Таким образом, взаимодействие солнечного ветра с кометой – это не просто взаимодействие двух бесстолкновительных газов, а взаимодействие двух плазменных сред, причем крайне важным обстоятельством является то, что солнечный ветер несет с собой магнитное поле. Рассмотрим физику возникающих при этом явлений. Прежде всего напомним, что силовые линии магнитного поля «вморожены» или «приклеены» к веществу потока. Сами силовые линии аналогичны упругим нитям (натянутая нить или резинка стремится выпрямиться при насильственном отклонении от ее прямолинейной формы). При вхождении в поток газ головы кометы, если он хоть частично ионизован, вытесняет силовые линии поля, «вмерзшего» в поток.

Почему голова кометы вытесняет силовые линии по тока?

Дело в том, что силовые линии магнитного поля, будучи «приклеены» к веществу потока, в то же время никак не связаны с газом головы кометы. Поэтому ионизованная часть кометного газа, состоящая из электронов и ионов, влетает с огромной скоростью, порядка 400 км/с, в поток и, не имея возможности просочиться через силовые линии, давит на них, заставляя изгибаться (эти идеи были развиты X. Альфвеном). Когда заряд влетает в магнитное поле, на него начинает действовать сила, направленная перпендикулярно к скорости. Поэтому работу она не совершает, но изменяет первоначальное движение заряда так, что он начинает вращаться вокруг магнитной силовой линии.

Если начальная скорость перпендикулярна магнитному полю, вращение происходит по окружности, но если она составляет с полем некоторый угол, отличный от 90°, то заряд движется по спирали, навивающейся на эту силовую линию. Такое вращение называется ларморовым (по имени ученого, исследовавшего этот процесс). Радиус окружности, по которой вращается заряд в поле, носит название ларморова радиуса), а частота вращения – ларморовой частоты. Когда поток солнечного ветра налетает на голову кометы, нейтральные частицы не взаимодействуют с его магнитным полем, а ионизованные частицы «закручиваются» в спираль магнитным полем потока. Поскольку магнитное поле «приклеено» к потоку и движется вместе с ним, то и «закрученные» магнитным полем частицы увлекаются потоком, несмотря на то что с частицами потока они не сталкиваются.

Радиус ларморовской окружности, по которой вращается частица массой М, обладающая электрическим зарядом е, в магнитном поле В равен r_Л = McV_пер/eВ, где с – 300 000 км/с – скорость света, V_пер – составляющая скорости заряда, перпендикулярная направлению магнитного поля В. Иногда эту формулу удобнее записывать в виде, более удобном для вычислений: r_л = 4500 (ЕМ)^1/2 В^–1 км, где Е выражается в килоэлектронвольтах, М – в атомных единицах массы (в этих единицах масса атома водорода М_H = 1), В – в нанотеслах (1 нТл = 10^–5 Гс). При выводе этого выражения используется тот факт, что Е_пер = MV²_пер/2. Кроме того, формулу для ларморова радиуса можно также записать в виде: r_л ≈ 10 MV_пер/B, где М выражена в атомных единицах массы, V_пер – в километрах на секунду, В – в нанотеслах.

Таким образом, ларморов радиус, например, кометного иона воды (M_H2O = 18) в невозмущенном поле солнечного ветра (B₀ ≈ 5 нТл) при относительной скорости ветра и кометы V_пер ≈ 400 км/с, согласно последнему выражению, равен r_л ≈ 1,4 · 10⁴ км. Линейные размеры поперечника головы типичных комет в десятки раз больше. Это означает, что кометные ионы практически не должны проникать в область, занятую солнечным ветром, так же как протоны солнечного ветра проходить через переходную область шириной порядка нескольких ларморовых радиусов. Следовательно, магнитное поле – это как бы движущаяся магнитная стенка, прозрачная для нейтрального газа и начисто «выметающая» ионизованный газ из головы кометы.

По мере продвижения к ядру такая магнитная стенка «сгребает» все больше ионов, так что плотность «налипшего» на нее газа все более увеличивается. Увеличение плотности (сжатие) приводит к повышению температуры и разогреву кометного газа. Одновременно с повышением температуры растет давление. В результате по первоначально «холодному», невозмущенному кометному газу из-за столкновения с потоком будут распространяться скачки плотности, давления и температуры (возмущение), причем вследствие непрерывного увеличения количества «сгребаемого» газа фронт возмущения будет опережать границу раздела.

Возникновение и распространение по первоначально спокойному газу таких скачков называется ударной волной. Однако в отличие ох рассмотренной ранее обычной ударной волны, распространяющейся в обычном столкновительном газе (например, в воздухе), такая ударная волна называется бесстолкновительной. Явление бесстолкновительной ударной волны есть явление глубоко нетривиальное. Оно наблюдалось в геофизике, а также в установках для экспериментов с горячей плазмой, используемых в проблеме управляемого термоядерного синтеза, и долгое время ставило в тупик исследователей. Среди тех, кто впервые доказал, что в бесстолкновительной плазме в отличие от бесстолкновительного нейтрального газа могут формироваться ударные волны благодаря упругости магнитного поля, был советский физик Р. 3. Сагдеев. С этим открытием связана новая эра в физике ионизованного газа.

Когда стало ясно, что, несмотря на крайнюю разреженность атмосферы кометы и солнечного ветра, при их взаимодействии могут возникать ударные волны, автор этой брошюры и американский астрофизик Я. Аксфорд независимо друг от друга рассмотрели процесс обтекания комет солнечным ветром уже с новых позиций. Сейчас, конечно, слова «с новых позиций» звучат немного нелепо, так как дело происходило более 20 лет назад. Тем не менее основные физические черты картины обтекания ветром атмосферы кометы остались с тех пор неизменными, хотя стали намного глубже, конечно, представления об этом процессе после кометных экспедиций.

Эти основные черты таковы. Существует граница раздела, отделяющая плазму солнечного ветра от плазмы кометной атмосферы, иногда называемой ионосферой кометы. Эту же границу раздела называют контактной поверхностью, перед которой в солнечном ветре «бежит» головная ударная волна. Между контактной поверхностью и кометным ядром может возникать внутренняя ударная волна в самой кометной атмосфере, если истечение газа из ядра сверхзвуковое. Через несколько лет после того, как были установлены главные характерные черты картины взаимодействия солнечного ветра с атмосферой кометы (головная ударная волна, граница раздела и, может быть, внутренняя ударная волна), они были существенно дополнены немецким астрофизиком Ж. Бирманом со своими коллегами (1967 г.). Эти ученые показали, что весьма важным для процесса взаимодействия атмосферы кометы с солнечным ветром должен быть эффект загрузки последнего кометными ионами. В чем он состоит?

Мы уже говорили о том, что кометные ионы не могут проникнуть через магнитное поле солнечного ветра, в то время как нейтральные кометные молекулы проходят через магнитное поле беспрепятственно. После того как эти нейтральные молекулы, проникшие в солнечный ветер, ионизуются, получается, что внутрь области, занятой им, как бы проникла кометная плазма*. Впервые на этот эффект обратил внимание X. Альвен еще в 1957 г. Однако только в 1967 г., как уже упоминалось, этот эффект, названный «эффектом загрузки» солнечного ветра кометными ионами, был подробно рассмотрен Л. Бирманом с коллегами, которые показали, что он приводит к сильному торможению ветра при обтекании головы кометы, и это обстоятельство определяет специфику взаимодействия солнечного ветра с атмосферами комет.

* На самом же деле, подчеркнем еще раз, проникает не плазма, а нейтральные молекулы, которые затем, уже находясь в магнитном поле солнечного ветра, ионизуются, что и создает кажущийся эффект проникновения кометной плазмы в область, занятую солнечным ветром и его магнитным полем.

Посмотрим, как изменились и уточнились сформулированные выше классические представления о процессе взаимодействия солнечного ветра с атмосферами комет после экспедиции аппаратов «Вега».

Согласно К. И. Грингаузу и др. (см. сноску на стр. 28), научными задачами плазменных экспериментов с помощью космических аппаратов «Вега» были:

«исследование изменения параметров и распределения плазмы в зависимости от расстояния до кометы;

исследование положения и структуры ударной волны у кометы;

определение изменения химического состава плазмы по мере ее нагружения тяжелыми нонами в процессе приближения к комете;

изменение распределения нейтрального газа вдоль траектории станции».

Рис. 8. Плазменные области, наблюдавшиеся при подлете к комете Галлея космических аппаратов «Вега-1» и «Вега-2»

Результаты, полученные этими авторами, производят сильное впечатление. В самом общем виде они представлены на рис. 8. На нем схематически показаны различающиеся по своим физическим свойствам типичные области, возникающие при обтекании головы кометы Галлея солнечным ветром. Мы уже упоминали о существовавших до эксперимента «Вега» теоретических представлениях по этому поводу, согласно которым, схематически должны существовать следующие поверхности раздела*: головная ударная волна; контактная поверхность или ионопауза, отделяющая плазму ветра от кометной ионосферы; возможно, граница, до которой проникает в кому магнитное поле солнечного ветра, если оно, конечно, вообще туда проникает (см. ниже), и в некоторых случаях возможна внутренняя ударная волна. Как видно из рис. 8, картина на самом деле имеет более сложный характер.

* Разумеется, речь идет не о геометрически тонких границах. Как впервые показал автор, толщина фронта головной ударной волны должна быть порядка нескольких ларморовских радиусов кометных ионов (Марочник Л. С. – «Астрономический журнал», 1962. – Т. 39. – С. 1067), что для ларморова радиуса дает десятки тысяч километров.

Согласно К. И. Грингаузу и др. (см. сноску на стр. 28), первые признаки наличия кометной атмосферы были обнаружены на расстоянии около 5 млн. км от ядра кометы Галлея. На расстоянии 2 – 3 млн. км были измерены параметры солнечного ветра, которые, по данным аппаратов «Вега-1» и «Вега-2», несколько отличались, что не удивительно, так как между встречами этих аппаратов с кометой прошло около 3 сут (6 и 9 марта 1986 г.). На расстоянии 1,1 – 1,2 млн. км от ядра оба аппарата «Вега» пересекли фронт головной ударной волны толщиной около 100 тыс. км, что неплохо согласуется с приближенной оценкой, полученной нами ранее, и затем попали в область, которую К. И. Грингауз и др. (см. сноску на стр. 28) назвали переходной (см. рис. 8). Она начинается приблизительно в 800 тыс. км от ядра, здесь преобладают термализованные протоны («подогретые») и альфа-частицы солнечного ветра, движущиеся со скоростью порядка 350 – 400 км/с.

Ближе к кометному ядру солнечный ветер еще более замедляется и в энергетическом спектре (рис. 9) возникает второй пик, соответствующий появлению тяжелых (и следовательно, более энергичных) кометных ионов. На расстоянии 300 тыс. км от кометного ядра, как видно из рис. 9, потоки протонов солнечного ветра и кометных ионов сравниваются, а на расстоянии 150 тыс. км уже регистрируются только медленные тяжелые кометные ионы. В этой области солнечный ветер пока еще хоть и медленно, но обтекает кому (эту область авторы эксперимента назвали мантией тяжелых ионов). На расстоянии ближе 100 тыс. км аппарат «Вега» вошел в зону подавляющего преобладания медленной кометной плазмы, а на расстоянии 16 тыс. км от ядра регистрировались исключительно «холодные» кометные ионы.

Рис. 9. Двухминутные средние односекундных спектров ионов, измеренные в направлении на Солнце на КА «Вега-1» в течение 4-х часового сеанса высокоскоростной передачи данных в окрестности кометы Галлея 6 марта 1986 г.

Относительная скорость встречи аппарата «Вега» с кометой была около 77 км/с, а тепловые скорости кометных ионов близки к 1 км/с. Поэтому в выражении для кинетической энергии таких ионов, Е = MV²/2, величина скорости V фактически была задана (около 77 км/с), и следовательно, по энергетическому спектру,, полученному с помощью аппарата «Вега» (рис. 10), можно было установить массы регистрируемых молекул, г. е., выражаясь научно, произвести масс-спектроскопию плазмы. На рис. 10, взятом из работы К. И. Грингауза и др. (см. сноску на стр. 28), стрелками указаны отношения массы к заряду соответствующих частиц (для однократноионизованных атомов и молекул это просто их массы в атомных единицах). Авторы эксперимента полагают, что уверенно были отождествлены по крайней мере ионы Н⁺, С⁺, СО₂⁺, Fe⁺ и некоторые другие.

Рис. 10. Односекундные энергетические спектры ионов, измеренные в области околокометной плазмы в направлении вектора относительной скорости КА «Вега-2» на расстоянии 15 000 км от ядра кометы Галлея

Еще одним крайне важным результатом, полученным в эксперименте ПЛАЗМАГ, является обнаружение весьма энергичных электронов с энергиями в несколько килоэлектронвольт (рис. 11) на расстоянии 15 тыс. км от кометного ядра. Мы уже упоминали ранее об открытой в течение многих лет проблеме физики комет – не совсем ясной причине быстрой ионизации в них молекул. 20 лет назад советский специалист М. А. Гинцбург и американцы Я. Аксфорд и Берд предполагали, что такая ионизация может быть вызвана энергичными электронами именно такой энергии, однако было неясно, могут ли они возникать в кометных атмосферах. Причины их возникновения и сейчас не до конца понятны, но факт их наличия уже говорит сам за себя.

Рис. 11. Электронные энергетические спектры, измеренные на расстоянии 15 000 км от ядра и двумя сутками позже в солнечном ветре

В этом же эксперименте было установлено распределение концентрации нейтральных молекул в зависимости от расстояния до кометного ядра. Пунктирная кривая на рис. 12 может быть аппроксимирована формулой n_n ≈ r^–2 ехр (–r/λ), где λ = 2 млн. км.

Рис. 12. Распределение концентрации нейтральных частиц в окрестности кометы Галлея в зависимости от расстояния до ее ядра

Как видно из результатов эксперимента ПЛАЗМАГ, имеется, так сказать, принципиальное согласие с существовавшими теоретическими представлениями о характере обтекания кометы солнечным ветром: обнаружена головная ударная волна* и очень сложного характера контактная поверхность, разделяющая (если отвлечься от некоторых деталей) плазму ветра от кометной ионосферы («кометопауза» на рис. 9), через которую в действительности проникает небольшое количество протонов солнечного ветра (как показали данные «Джотто»**) и магнитное поле***. Вместе с тем полученная экспериментально картина обтекания кометы Галлея солнечным ветром физически настолько богата, что, конечно, не укладывается в существовавшие ранее приближенные схематические представления.

* На самом деле вопрос не так прост, так как при пролете аппарата «Вега-2», как и при пролете аппарата «ИКЭ» через комету Джакобини–Циннера, картина оказалась смазанной, что, впрочем, имеет свое объяснение (см.: Р. 3. Сагдеев, Дж. Бламон и др.,. 1986).

** См.: Дж. Балсцигер и др. // Nature. – 1986. – Т. 321.– С. 330.

*** Мнение автора брошюры по поводу способа определения ионопаузы и контактной поверхности отличается от мнения ряда других специалистов, что не удивительно в ситуации, когда полученные в ходе эксперимента первые результаты требуют еще дополнительной работы с ними (подробнее об этом будет сказано далее).

Каково поведение магнитного поля при взаимодействии солнечного ветра с кометами?

Эта проблема, как и многие из обсуждавшихся здесь, имеет также многолетнюю историю. В кометах нет собственного магнитного поля, поэтому кома может быть «замагниченной» только в том случае, если в нее проникает магнитное поле солнечного ветра. Первоначально в пионерской работе X. Альвена (1957 г.) схема рассуждений была приблизительно такой. Нейтральные молекулы кометной атмосферы беспрепятственно проходят (из-за отсутствия столкновений) в область, занятую солнечным ветром и, следовательно, его магнитным полем («эффект загрузки»), там ионизуются и «примерзают» (в соответствии с принципом «вмороженности») к силовым линиям магнитного поля солнечного ветра. В результате получается, что последнее как бы проникает в кометную атмосферу, во всяком случае, в ту ее часть, где действует эффект «загрузки».

Позднее установились почти общепринятые представления о том, что магнитное поле солнечного ветра в кому не проникает. Такая точка зрения возникла из-за недооценки эффекта «загрузки» и мощности испарения газа с поверхности ядра. В соответствии с этой точкой зрения* обтекание головы кометы солнечным ветром рассматривается как столкновение двух плазменных сред: одной «замагниченной» (солнечный ветер) и другой «незамагниченной» (кома). Поэтому в силу принципа «вмороженности» (по космическим меркам обе среды являются идеальными проводниками электричества) магнитное поле, «вмороженное» в солнечный ветер, в кому проникать не должно.

* Xупис X. Л., Маркони М. Л., Мендис Д. А. Глобальная природа взаимодействия солнечного ветра с кометной атмосферой. – Труды Международной конференции по кометным исследованиям. – Будапешт, 1982. – С. 271.

В космической электродинамике степень идеальности той или иной электропроводной среды принято оценивать по времени, которое потребуется внешнему магнитному полю, например, для того, чтобы проникнуть в эту среду. Как и в обычной электродинамике (некосмической), это так называемое характерное время скин-слоя t_в ≈ 4πλL²/с², где λ – проводимость, L – толщина скин-слоя или расстояние, на которое за время t_в проникает магнитное поле. Проводимость меди, например, равна λ = 5 · 10¹⁷ единиц CGSE, а проводимость кометной плазмы в тех же единицах порядка 10¹³. Казалось бы, наше утверждение об идеальной проводимости плазмы ветра и комы неверно, ведь даже хороший проводник, медь, далеко не идеальный.

Противоречия однако здесь нет. Дело в том, что с медью экспериментаторы имеют дело в лабораторных масштабах (входящая в формулу для t_в величина L мала – это толщина медного провода, например), в космосе же расстояния L огромны – для головы кометы Галлея, например, L ≈ 10⁶ км. В формулу для t_в величина L входит к тому же еще и в квадрате. За счет этого даже в плохой по лабораторным меркам проводник магнитное поле проникает очень медленно, так что в космических масштабах такой проводник близок к идеальному.

Тем не менее можно привести соображения, по которым магнитное поле солнечного ветра должно проникать в кому вследствие эффекта «загрузки» и (или) в случае, когда в области контактной поверхности существенны столкновения нейтралов с ионами*. Магнитное поле в такой ситуации должно «размораживаться» и проникать, «замагничивать» кометную ионосферу. Физика разыгрывающихся здесь явлений сложна (см. например: Бреус Т. К., Крымский А. М., Луман Дж. Нагружение солнечного ветра у кометы Галлея: урок для Венеры // Космические исследования. – 1987), но здесь мы ограничимся лишь сказанным выше. Словом, ситуация в вопросе о том, проникает или не проникает магнитное поле в кометную ионосферу, ко времени экспедиций к комете Галлея сложилась спорная.

* См.: Марочник Л. С. Проникновение магнитного поля солнечного ветра в ионосферы комет // Moon and Planets («Луна и планеты»), – 1982. – Т. 26. – С. 353.

Что же дали эксперименты «Вега» и «Джотто»?

Ожидалось, например, что эксперимент по измерению магнитных полей (МИША) даст возможность определить характерные масштабы зоны взаимодействия кометы Галлея с солнечным ветром и выявить характерные границы различных областей внутри комы. Как показали данные этого эксперимента, выход и вход из головной ударной волны оказались замаскированными интенсивными колебаниями магнитного поля. Сильные колебания поля с периодом 5 – 6 мин были найдены перед фронтом головной ударной волны, и авторы эксперимента объясняют их как низкочастотные волны, распространяющиеся вверх по потоку солнечного ветра**.

** Ридлер В., Швингеншу К., Ерошенко Е. Г., Стяжкин В. А., Рассел К. Т. Наблюдения магнитного поля в коме кометы Галлея – Письма в «Астрономический журнал». – 1986.– Т. 12. – С. 647. [стр. 49]

По данным эксперимента МИША, головная ударная волна отстоит на 350 тыс. км от ядра в подсолнечной точке, на флангах же – приблизительно на расстоянии 1,2 млн. км. Главное, что отличает магнитное поле в коме, – это его постепенный рост до 75 – 80 нТл с приближением к перицентру орбиты космического аппарата. Более резкий рост магнитного поля начинается там, где, по-видимому, пересекается пограничный слой или мантия. Обнаружена зона, где наблюдается существенное отклонение силовых линий от типичной картины обтекания межпланетным полем кометы.

Неожиданным результатом стало обнаружение области, где происходит смена направления магнитного поля (она располагалась почти симметрично относительно перицентра при пролете аппарата «Вега-1»). Граница этой поверхности довольно размыта, толщина ее на фланге 7000 км, а в лобовой части 5000 км. Такую поверхность, как считают авторы эксперимента, можно отождествить с кометопаузой или контактной поверхностью, внутри которой доминирует кометная плазма. Это подтверждается данными эксперимента «Тюнде» и ПЛАЗМАГ (К. И. Грингауз и др., см. сноску на стр. 28).

Чтобы закончить дискуссию по проблеме проникновения магнитного поля солнечного ветра в кометную ионосферу, приведем выдержку из статьи авторов эксперимента МИША (В. Ридлер и др., см. сноску на стр. 49): «Согласно представлениям о взаимодействии солнечного ветра (СВ) с кометной ионосферой, существовавшим до эксперимента «Вега», должен формироваться тангенциальный разрыв, разделяющий СВ от кометной плазмы, так называемая контактная поверхность или ионопауза. При этом предполагалось, что магнитное поле СВ не проникает в ионосферу кометы. Описанные выше экспериментальные результаты аппаратов «Вега-1» и «Вега-2» требуют пересмотра или по крайней мере уточнения этих представлений. Очевидно, что контактная поверхность, разделяющая СВ и кометную плазму, действительно существует. Она названа здесь кометопаузой, однако в отличие от существовавших представлений магнитное поле СВ проникает в кометную ионосферу, испытывая только поворот вектора.

Внутри кометной ионосферы должна существовать еще одна граница, которая располагается ближе к ядру, там, где магнитное поле исчезает и наблюдается только кометная плазма. Эту границу обычно называют ионопаузой. Возможность проникновения магнитного поля СВ в кометную ионосферу через контактную поверхность (кометопаузу) предсказывалась раньше (Л. С. Марочник, 1964; 1982). Ведущая роль в проблеме взаимодействия СВ с кометой принадлежит границе, на которой происходит «расцепление» ионов с нейтралами, т. е. расстоянию R_ст. Оценка R_ст, сделанная по формуле (2.22) (Л. С. Марочник, 1982)*, дает величину R_ст. = Qσ/4πV = 3 · 10⁴ км, где Q – производство газа, равное для кометы Галлея 1,3 · 10³⁰ с^–1 (К. И. Грингауз и др., см. сноску на стр. 28); σ = 3 · 10¹⁵ см² – газокинетическое эффективное сечение соударений ионов с нейтралами; V = 1 км · с^–1 – скорость истечения нейтралов от ядра.

* Приводившаяся формула автора на стр. 36.

Как видно, расстояние до кометопаузы, по данным «Вега-1», согласуется с расстоянием R_ст расцепления ионов с нейтралами (в пределах точности оценки). Можно предположить, что поворот магнитного поля, выявленный на кометопаузе у кометы Галлея, обусловлен изменением характера сцепления нейтралов с ионами. С другой стороны, этот поворот поля может быть обусловлен пересечением слоя с предыдущим межпланетным полем, которое еще оставалось в ионосфере кометы».

Резюмируя, В. Ридлер и др. (см. сноску на стр. 49) пишут: «По результатам предварительного анализа магнитных данных КА «Вега-1» слабо различимая головная ударная волна наблюдалась на расстоянии 1 · 10⁶ км от ядра кометы (на входе) и 450 · 10³ км (на выходе). Оба КА «Вега» пересекали диффузную контактную поверхность или кометопаузу на расстоянии (50 – 20) · 10³ км от ядра. Усиленное магнитное поле 75 – 80 нТл, которое было измерено внутри кометопаузы, указывает на проникновение магнитного поля солнечного ветра во внешнюю кометную ионосферу, а поворот вектора поля внутри ионосферы может быть результатом наблюдения предыдущего межпланетного поля, которое еще сохранилось в кометной ионосфере».

Советские аппараты «Вега» пролетели, как известно, имея расстояние максимального сближения с ядром кометы Галлея соответственно 9 и 8 тыс. км. Измерения показали, как мы видим, что магнитное поле по мере продвижения внутрь комы продолжало нарастать. Граница раздела, через которую магнитное поле уже не проникает, была обнаружена только аппаратом «Джотто», сблизившимся с ядром кометы Галлея на минимальное расстояние порядка 600 км. Оказалось, что по этим измерениям магнитное поле росло до величины 65 нТл и затем резко падало до практически нулевого значения на расстоянии порядка 5000 км от ядра*.

* Небауэр Ф. М., Глассмайер К. X., Поль М., Ведер Дж., Акуна М. X., Бурлага Л. Ф., Несс Н. Ф., Массманн Дж., Мариани Ф., Уоллис М. К., Ангстрап Е., Шмидт X. У. Первые результаты эксперимента с магнитометром у кометы Галлея в проекте «Джотто» // Nature. – 1986. – Т. 321.– С. 352.

В сочетании с результатами К. И. Грингауза и др., рассмотренными ранее, получается следующая, так сказать, суммарная картина обтекания солнечным ветром головы кометы Галлея. Первая, видимая граница, – головная ударная волна в солнечном ветре; вторая – кометопауза, приближенно говоря, отделяющая область нагруженного кометными ионами солнечного ветра от собственно ионосферы кометы, где концентрация частиц солнечного ветра крайне мала по сравнению с концентрацией кометных ионов (то, что К. И. Грингауз и др. назвали «областью кометной плазмы»); третья – граница обрыва магнитного поля.

Здесь следует, по-видимому, дать некоторое историческое пояснение, без которого вышеприведенная дискуссия о том, проникает ли магнитное поле в кометную ионосферу, может остаться не до конца понятой. Дело в том, что исторически, как уже говорилось, взаимодействие головы кометы с солнечным ветром рассматривалось как взаимодействие двух различных плазменных сред, в одну из которых (солнечный ветер) «вморожено» магнитное поле, а во второй (кометной ионосфере) его первоначально нет. В таком подходе ионопаузой или контактной поверхностью назвали границу раздела этих сред (по химсоставу), и поскольку согласно принципу «вмороженности» поле, казалось бы, не должно было проникать через эту границу раздела, то с ионопаузой автоматически отождествляли одновременно и границу, дальше которой магнитное поле солнечного ветра не проникает. Поскольку многие авторы по указанной причине не делали различия между этими понятиями, то иногда ионопаузой называли просто ту гипотетическую границу, на которой должно обрываться магнитное поле ветра.

После эксперимента «Джотто» граница обрыва магнитного поля, как уже упоминалось, оказалась на расстоянии около 5000 км, и многие авторы по указанной выше причине стали эту границу называть ионопаузой, так что произошла в каком-то смысле подмена понятия «границы раздела» (которая, по определению, и является контактной поверхностью или ионопаузой) понятием ионопаузы. По нашему мнению, это, конечно, недоразумение, и ионопаузой следует называть границу, которую К. И. Грингауз и др. (см. сноску на стр. 28) назвали кометопаузой. Таким образом, как считает автор, подтверждается, по-видимому, точка зрения, согласно которой магнитное поле в случае комет, похожих на комету Галлея, проникает в ионосферу последних*.

* Стронннки противоположной концепции не согласны с этим и после миссии «Вега» и «Джотто» интерпретируют описанные явления следующим образом: предлагается переопределить понятие ионопаузы – границы, отделяющей, согласно существовавшим ранее теоретическим представлениям, кометную плазму от плазмы солнечного ветра, и называть ею границу обрыва магнитного поля, полагая все, что находится вверх по потоку от нее, очень сильно загруженным солнечным ветром, а все, что находится между этой границей и ядром, – собственно кометной ионосферой. Естественно ли, однако, называть областью загруженного солнечного ветра пространство, в котором концентрация протонов ветра на порядки меньше концентрации кометных ионов? Нам кажется правильнее говорить об этой области пространства как об области кометной плазмы, т. е. ионосферы, в которую проникает небольшое количество частиц солнечного ветра, «приклеенных» к силовым линиям его магнитного поля, проникающим в кометную ионосферу.

НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ

«МИР» ВНОВЬ СТАНОВИТСЯ ПИЛОТИРУЕМЫМ

Станция «Мир», выведенная на орбиту 20 февраля 1986 г., совершала свой 3214-й оборот вокруг Земли, когда на космодроме Байконур была объявлена часовая готовность к запуску автоматического грузового корабля «Прогресс-27». Как обычно, на борту грузовика разместили научное и медицинское оборудование, элементы для бортовых систем, средства санитарно-гигиенического обеспечения будущего экипажа и личной гигиены космонавтов, белье, кино- и фотоаппаратуру с запасами кино- и фотопленки, инструменты, бортовую документацию. Емкости корабля заправили компонентами топлива для двигательной установки станции «Мир», кислородом и водой для космонавтов.

16 января 1987 г. в 9 ч 6 мин 23 с* ракета-носитель «Союз» с космическим кораблем «Прогресс-27» оторвалась от стартового устройства и начала стремительный полет на орбиту. В течение последующих 9 мин почти непрерывно звучали сообщения о том, что двигатели работают устойчиво, угловые скорости находятся в норме, отделилась первая ступень, сбросился головной обтекатель, отделилась вторая ступень. И вот наконец последнее сообщение: «Есть отделение космического корабля от третьей ступени ракеты-носителя».

* Здесь и далее указано декретное (зимнее) московское время, по которому осуществляется управление полетом советских космических аппаратов.

Так начался орбитальный полет автоматического грузовика «Прогресс-27». Через двое суток, 18 января, он подошел к станции «Мир» и в 10 ч 26 мин 50 с коснулся ее кормового причала, т. е. со стороны агрегатного отсека. После выравнивания и стягивания оба космических аппарата образовали единую жесткую конструкцию орбитального комплекса. Теперь очередь была за «Таймырами» – экипажем второй основной экспедиции.

«Таймыры» – Юрий Романенко и Александр Лавейкин – прибыли на космодром Байконур, чтобы провести заключительные тренировки. Они осуществлялись уже не в макете, а в реальном корабле, на котором предстояло стартовать в космос. На языке специалистов это называется обживать корабль. Кроме корабля «Союз ТМ-2», «Таймыры» здесь обживали еще и астрофизический модуль «Квант» – первый из специализированных научных блоков-лабораторий, которые должны войти в состав постоянно действующего пилотируемого орбитального комплекса «Мир».

Утром 4 февраля ракета-носитель с кораблем «Союз ТМ-2» покинула монтажно-испытательный корпус и встала во весь свой рост на стартовой позиции. Законы небесной механики позволяют точно рассчитать наиболее выгодные с энергетической точки зрения моменты запуска космических кораблей. И уже под них подстраивается весь график работ на космодроме.

«Союз ТМ-2» – первый пилотируемый корабль новой серии. Цифра «2» в названии корабля означает, что у него уже был предшественник (в мае прошлого года он совершил полет к станции «Мир», но в беспилотном варианте). Так что «Таймырам» выпала роль первых космонавтов-испытателей нового корабля, Но главная работа их ждала на борту станции «Мир».

Экипаж первой основной экспедиции на станции «Мир» – космонавты Леонид Кизим и Владимир Соловьев – провели всесторонние испытания элементов ее конструкции, отладку и настройку бортовой аппаратуры, дооснащение станции приборами. Причем 400 кг научного оборудования Леонид Кизим и Владимир Соловьев перевезли на «Мир» со станции «Салют-7». На первом этапе главной задачей была подготовка станции «Мир» для дальнейшей работы ее в качестве базового блока будущего сложного научно-исследовательского комплекса со специализированными модулями. И эта дальнейшая работа должна была начаться на новом этапе эксплуатации «Мира», на этапе второй основной экспедиции.

В Москве близилась полночь, а на космодроме Байконур уже наступили следующие сутки – 6 февраля 1987 г. Но космические полеты не зависят от часовых поясов, и вся работа по управлению полетом идет по московскому времени. Старт космического корабля всегда вызывает естественное волнение не только у присутствующих на стартовой позиции, но и у тех, кто находится за тысячи километров от Байконура в подмосковном Центре управления полетом (ЦУП). Хотя ЦУП приступает к управлению космическим кораблем лишь после выхода его на орбиту, в эти минуты здесь царит напряженная тишина, нарушаемая далекими «голосами» космодрома да лаконичными сообщениями информаторов.

«Фактическое время старта 00 ч 38 мин 16 с», – сообщает наконец световое табло в Главном зале ЦУП. Еще 9 мин ожидания, и новое сообщение: «Космический корабль «Союз ТМ-2» выведен на околоземную орбиту!»

Известность пришла к Юрию Романенко задолго до его первого полета в космос – когда СССР и США готовились осуществить встречу своих космических кораблей «Союз» и «Аполлон» на околоземной орбите. В конце 1972 г. были объявлены экипажи, в том числе и резервные, командиром одного из них и стал 28-летний капитан Юрий Романенко. Отец Юрия, капитан 1-го ранга В. П. Романенко, хотел, чтобы сын тоже стал военным моряком. Но вышло иначе. Учась в девятом классе, Юрий познакомился с участником Великой Отечественной войны летчиком-истребителем А. А. Малиновским, рассказы которого о воздушных боях с фашистами в небе Баренцева моря решили судьбу юноши. Морским просторам Юрий Романенко предпочел просторы воздушного океана.

В 1966 г. Юрий Романенко с отличием окончил Черниговское высшее военное авиационное училище летчиков и был оставлен в учебном полку при училище в качестве инструктора. Тринадцати курсантам он дал путевку в небо, обучив их летному мастерству. С 1970 г. Юрий Романенко живет в Звездном городке, работает в Центре подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина.

Первый раз в космическую командировку Юрий Романенко отправился в декабре 1977 г. Вместе с ним стартовал Георгий Гречко, который уже как космонавт зарекомендовал себя талантливым исследователем, обладающим широкой эрудицией в различных областях современной науки. Как работник ОКБ, Георгий Гречко участвовал в создании космической техники, в том числе кораблей «Союз» и станций «Салют». А Юрий Романенко был новичком, да еще и по возрасту на 13 лет моложе своего бортинженера.

Как сложатся взаимоотношения в экипаже – вопрос не праздный. От этого зависела не только их работа на станции «Салют-6», но и судьба последующих экспедиций. Ведь Юрий Романенко и Георгий Гречко стали первым экипажем, который открывал серию рекордных по длительности полетов советских космонавтов. «Нас часто спрашивают, – рассказывал Георгий Гречко, – «Наверное, теперь, после полета, терпеть друг друга не можете?» Говорят, в многомесячных наземных экспериментах такое бывало, но мы пошли в полет друзьями, а вернулись братьями».

Взаимное понимание, способность сопереживания позволили Юрию Романенко и Георгию Гречко выполнить труднейшую космическую программу, и многое из сделанного ими было сделано впервые. Они первыми прибыли на станцию «Салют-6» – первую орбитальную станцию второго поколения, первыми вышли в открытый космос в скафандрах принципиально нового типа, приняли первую экспедицию посещения, первый грузовой корабль «Прогресс», первый международный экипаж.

Покидая станцию «Салют-6», Юрий Романенко наверняка еще не знал, что побывает на ней вновь. Может быть, некоторая надежда у него появилась, когда он стал готовиться к полетам по программе «Интеркосмос». Его включили в дублирующий экипаж вместе с болгарином» Александром Александровым, который, кстати, сейчас в Звездном городке проходит подготовку ко второму советско-болгарскому полету. И вот в сентябре 1980 г. Юрий Романенко снова прибыл на станцию «Салют-6» – на этот раз вместе с кубинцем Арнальдо Тамайо Мендесом. Командирами международных экипажей назначают только опытных космонавтов, а Юрий Романенко таким уже стал...

«Союз ТМ-2» шел к станции «Мир» по двухсуточной схеме. Так гораздо экономичнее, потому что более быстрое движение требует более сильных, грубых импульсов, на которые уходит много топлива. Кроме того, в данном случае автономный полет нового корабля служил еще испытательным целям – для проверки работы его бортовых систем. На корабле «Союз ТМ» более легкая и более надежная двигательная установка. Применение новых легких и прочных материалов позволило снизить массу парашютной системы и уменьшить объем ее контейнеров. Облегчены некоторые другие системы и конструктивные узлы. За счет этого масса доставляемого на орбиту груза возросла на 200 кг, а возвращаемого на Землю – на 100 кг. Изменилась система радиосвязи. Вместо «Зари» теперь установлена система «Рассвет», которая может работать со станциями слежения не только напрямую, но и через орбитальные ретрансляторы.

Напомним, что корабли «Союз ТМ» оснащены новой более экономичной радиотехнической системой сближения и стыковки «Курс» с увеличенной дальностью действия. В отличие от прежней системы «Игла» система «Курс» не требует постоянной ориентации орбитального комплекса на приближающийся корабль. Это обстоятельство позволяет существенно снизить расход топлива, особенно когда в стыковке участвует массивный орбитальный комплекс сложной конфигурации. Именно таким комплексом станет в недалеком будущем станция «Мир» с пристыкованными к ней всеми специализированными модулями.

В начале суток 8 февраля корабль «Союз ТМ-2» подошел к станции «Мир». Он оказался почти со стороны ее агрегатного отсека, где был пристыкован «Прогресс-27». Затем, повинуясь командам бортового компьютера, корабль сделал плавный облет станции и вышел к стыковочному узлу на противоположном конце станции, т. е. на переходном отсеке. Сближение происходило в тени, и визуально за маневрами можно было следить лишь по сигнальным огням станции «Мир», которые «плавали» по экрану дисплея ЦУП между цифрами и словами команд. Ровные и сосредоточенные голоса «Таймыров» сообщали расстояние между космическими аппаратами и скорость сближения.

Вдруг станция ярко вспыхнула, и хотя солнечные лучи осветили ее лишь снаружи, казалось, что сияние исходит изнутри самой станции. «Цель хорошо освещена, – докладывает Юрий Романенко. – Подходим к объекту спокойно... Есть касание!» Это произошло в 2 ч 27 мин 40 с. А еще через 1,5 ч телекамера показала присутствующим в ЦУП внутреннее помещение станции. Все увидели, как отошла в сторону крышка переходного люка, и в открывшемся проеме показалось улыбающееся лицо Юрия Романенко. Он не торопился переступать порог космического дома, подождал Александра Лавейкина. Обнявшись, командир и бортинженер сразу оба вплыли в станцию. Здесь им предстояло жить и работать долгие месяцы.

С 9 февраля «Таймыры» перешли на нормальный режим работы: подъем в 08.00, отбой в 23.00. Переводя станцию «Мир» в режим пилотируемого полета, они расконсервировали системы жизнеобеспечения и терморегулирования, проверили функционирование средств радио- и телевизионной связи, состояние оборудования и аппаратуры. Поделились своими впечатлениями о станции «Мир» с ЦУП. «Я с Гречко осваивал станцию второго поколения «Салют-6», – говорит Юрий Романенко. – Теперь обживаю «Мир». Впечатление сильное. Поражают объем, удобства, бортовые компьютеры. Словом, работать здесь – одно удовольствие».

В космической биографии Александра Лавейкина станция «Мир» – первая и пока единственная, поэтому для сравнения он пытается найти привычные в земной жизни аналоги: «Станция мне очень нравится. Просторная уютная. Чем-то напоминает дачный домик – все рядом, все под рукой». Александр Лавейкин впервые в космосе. Его жизненный путь пока не богат событиями. Учился в школе, потом в Московском высшем техническом училище им. Н. Э. Баумана, которое когда-то окончил С. П. Королев, а потом и многие будущие космонавты. Можно сказать, что Александр Лавейкин шел по уже проторенной дороге космонавта. Однако разные дороги ведут людей в космос. Возможно, пойди Александр по стопам своего отца, боевого летчика-истребителя генерал-майора авиации И. П. Лавейкина, и он все равно стал бы космонавтом. Ведь сколько человек и у нас, и в других странах пришло в космонавты через авиацию.

С дипломом инженера-«прочниста» он поступил в королевское ОКБ и сразу же окунулся в живую работу, участвовал в расчетах на прочность по кораблю «Союз Т», который готовился тогда на смену прежним «Союзам». Александр Лавейкин был зачислен в отряд космонавтов в 1978 г., а в 1985 г. начал работать с Юрием Романенко – сначала в составе группы космонавтов, а потом в составе единого экипажа. «Саша быстро вошел в режим работы,– вспоминал Юрий Романенко. – У него отличная реакция. Он быстро схватывает ситуацию и выбирает оптимальные решения. С техникой, как говорится, на «ты». Работать с ним приятно».

Завершив расконсервацию станции «Мир», «Таймыры» приступили к разгрузке корабля «Прогресс-27», который затем 23 февраля в 14 ч 29 мин 01 с отстыковался от станции, а 25 февраля в 18 ч 16 мин 45 с включилась на торможение его двигательная установка, он вошел в плотные слои земной атмосферы и прекратил свое существование. На космодроме же Байконур уже завершалась подготовка следующего грузовика – «Прогресса-28». Он стартовал 3 марта в 14 ч 14 мин 05 с, и через двое суток в 15 ч 42 мин 36 с занял место у свободного причала станции «Мир».

Мы не будем здесь, в кратком сообщении, останавливаться на той обширной программе научных экспериментов, которые проводили «Таймыры» на орбите (об этом будет подробно рассказано в ближайшем сборнике «Современные достижения космонавтики»). Скажем только, что часть этих экспериментов проводилась и с помощью научных приборов, доставленных на станцию грузовым кораблем «Прогресс-28», который отошел от причала станции «Мир» 26 марта в 8 ч 6 мин 48 с, а 28 марта в 6 ч 1 мин 1 с последний раз включилась его двигательная установка, направив корабль в плотные слои земной атмосферы. Перейдем теперь непосредственно к встрече станции «Мир» со своим первым специализированным модулем.

Первый специализированный модуль «Квант», которому предстоит долгое время работать в составе пилотируемого комплекса «Мир», космодром Байконур провожал на орбиту 31 марта. Модуль «Квант» представляет собой космический аппарат, конструктивно выполненный из двух состыкованных между собой, блоков: собственно модуля, который остается в составе орбитального комплекса, и отделяемого служебного блока с двигательной установкой. Начальная масса обоих блоков в сумме составляет 20,6 т, максимальная длина – 15,25 м. Тот блок, который войдет в состав орбитального комплекса (его и будем в дальнейшем называть научным модулем), имеет максимальную длину 6,3 м (длину по корпусу – 5,8 м), массу 11 т. Объем его герметичной части, т. е. лабораторного отсека с переходной камерой, – 40 м³.

Модуль «Квант» использовали и в качестве грузовика. Среди прочих грузов в его отсеке разместили контейнеры, из которых «Таймыры» впоследствии собрали третью солнечную батарею на базовом блоке комплекса «Мир».

31 марта в 3 ч 6 мин 16 с ракета-носитель «Протон» оторвалась от стартового устройства, унося под головным обтекателем первый космический научный модуль к станции «Мир». Обычно тяжелые, 20-тонные корабли-спутники шли на стыковку 5 сут. Так ими легче управлять, экономно расходуя топливо. По этой же схеме следовал и модуль «Квант». Стыковкой модуля со станцией управляла радиотехническая система «Игла», которой оснащались корабли и станции предыдущих модификаций. «Игла» продолжает свою службу и на станции «Мир» со стороны агрегатного отсека, куда приходили грузовики серии «Прогресс».

5 апреля в 4 ч 20 мин с помощью «Иглы» модуль «Квант» «увидел» станцию – процесс сближения шел по графику. Следуя требованиям техники безопасности, «Таймыры» из станции перешли в «Союз ТМ-2» и отсюда следили за стыковкой. «Дальность четыреста восемьдесят пять, – сообщает оператор ЦУП. – Есть выдвижение штанги стыковочного механизма...» И вдруг в разговор ЦУП с космонавтами вступает руководитель полета В. В. Рюмин: «Прошла информация, что на борту модуля выключилась система управления». Он просит экипаж вернуться на станцию и через иллюминатор понаблюдать за «Квантом».

Через некоторое время «Таймыры» докладывают: «Наблюдаем модуль позади нас на фоне Земли, внизу». Выясняется, что «Квант» понемногу отстает, но идет за станцией как привязанный. «Юра, Саша, – говорит ЦУП, – открывайте люки, приводите все в исходное состояние, занимайтесь личными делами, отдыхайте. Мы пока вас не трогаем, будем разбираться с «Квантом». Пока специалисты разбирались с «Квантом», искали варианты новой встречи космических аппаратов, 7 апреля состоялась запланированная встреча «Таймыров» с советскими и иностранными журналистами, которые приехали в ЦУП. Перед началом телевизионных сеансов связи с «Таймырами» с журналистами встретились начальник Главкосмоса СССР А. И. Дунаев, руководитель полета В. В. Рюмин, руководитель ЦУП В. И. Лобачев, заместитель начальника Центра подготовки космонавтов А. А. Леонов. В. В. Рюмин, в частности, сообщил: «Мы оптимистически СМОТРИМ на повторение стыковки. Причины нам кажутся понятными. Мы не часто стыкуем на орбите аппараты с такими массами, каждая из которых более 20 т. Поэтому 5 апреля были особенно осторожны, возможно, даже излишне. Слишком ужесточили требования к допускам при взаимных маневрах на ближнем участке, заузили возможности этих маневров – и автоматика дала отбой. Теперь введем в командное устройство новые данные и повторим операцию».

Потом наступила очередь экипажа орбитального комплекса. «Как прошла адаптация?» – «Я бы разделил понятие адаптации на две части, – ответил Александр Лавейкин. – Физическая адаптация прошла у меня быстро, через три–пять дней чувствовал себя хорошо, приступил к работе в полную силу. Психологическая адаптация заняла гораздо больше времени, примерно месяц. За это время полностью освоился на станции, чувствую себя уверенно».

«Еще недавно высказывалось мнение, что оптимальный срок работы на орбите три-четыре месяца, тем не менее длительности космических командировок растут. Оправдано ли это?»

«Срок полета три-четыре месяца действительно по ряду причин считается оптимальным, – говорит Юрий Романенко. – Но наш полет будет более длительным. Такие сроки обусловлены необходимостью повысить отдачу дорогостоящей космической техники, эффективность исследований»...

На Земле шла подготовка к повторной стыковке. Первоначальные предположения подтвердились: излишне жесткие ограничения по угловым отклонениям были поставлены перед модулем, система управления не удержала 20-тонную машину в заданных узких пределах и прекратила сближение. Так ей предписывала программа, заложенная в бортовой вычислительный комплекс, Теперь в программу ввели необходимые коррективы, и 9 апреля «Квант» снова пошел на сближение с «Миром». К этому времени их разделяло 400 км.

Сначала модуль маневрировал, повинуясь командам Земли, затем начала действовать система автоматической стыковки «Игла». ЦУП контролировал процесс сближения по телеметрии и докладам экипажа. Когда расстояние между космическими аппаратами стало менее 500 м, «Таймыры», закрыв за собой люки, ушли из станции в спускаемый аппарат корабля «Союз ТМ-2». «Квант» уверенно приближался. «Удаление сто шестьдесят один, скорость один и пять, – сообщают космонавты. – Пошел отрабатывать по крену... Удаление двадцать один, скорость ноль тридцать два. Все штатно...»

В 3 ч 35 мин 58 с штанга стыковочного механизма модуля «Квант» коснулась стенки приемного конуса стыковочного узла станции «Мир». «Касание было плавным», – с удовлетворением отметил Юрий Романенко. После механической сцепки космических аппаратов началось их стягивание, которое должно было завершиться жестким соединением стыковочных шпангоутов, стыковкой электрических цепей и гидромагистралей. И вдруг: «Стягивание прекратилось!» Как показывала телеметрия, не дотянули примерно еще 50 мм.

В начале следующего сеанса связи ЦУП просит «Таймыров» осмотреть через иллюминаторы станции пристыкованный модуль и включить наружную телекамеру станции. Но, к сожалению, нужного обзора ни иллюминаторы, ни тем более телекамера не давали. Специалисты наземных служб стали думать, а экипажу было приказано отдыхать. Предложение о выходе в открытый космос прозвучало одним из первых, и по мере обсуждения целесообразность в нем становилась все более очевидной. Экстренные выходы уже встречались в нашей практике. Выходили в открытый космос, например, Валерий Рюмин и Владимир Ляхов, чтобы освободить станцию «Салют-6» от зацепившейся за нее сетки антенны радиотелескопа.

«Таймыры» при подготовке к полету тренировались по выходу в открытый космос, и это несколько облегчило задачу. Теперь в рекордно короткие сроки космонавты проверили новые выходные скафандры, подготовили их к работе в открытом космосе. 11 апреля в 22 ч 41 мин они открыли люк одного из периферийных стыковочных узлов, расположенных на переходном отсеке станции, и оказались лицом к лицу с космосом. И опять «вдруг». «Давление падает! У меня падает давление!» – раздался тревожный голос Александра Лавейкина. Падение давления в скафандре – тут есть от чего встревожиться. Но напряжение вскоре разрядил Юрий Романенко, который обнаружил, что на скафандре бортинженера сдвинута ручка сброса давления. Очевидно, зацепился, когда выходил из люка.

Установив дополнительные поручни, «Таймыры» начинают перемещаться вдоль корпуса станции. Когда начался следующий сеанс связи, они уже были у цели. Спустя некоторое время В. В. Рюмин передает космонавтам план действий: «Вы остаетесь на срезе, когда мы будем давать команду на выдвижение штанги...» Штанга стыковочного узла модуля стала медленно выдвигаться, разводя космические аппараты и давая возможность заглянуть в пространство между ними. «Там лежит какой-то предмет!» – восклицает Александр Лавейкин... «На что он похож?» – «Похож на мешок», – отвечают «Таймыры». Радиосвязь доносит тяжелое прерывистое дыхание космонавтов – это они приступили к работе. Отвечать на вопросы им больше некогда: истекают последние минуты сеанса.

Когда орбитальный комплекс снова оказался в зоне радиовидимости, «Таймыры» доложили: «Работу закончили, стыковочный узел очищен от постороннего предмета. Резали его на части, они разлетелись. У нас ничего не осталось». – «На что он похож был? – спрашивает ЦУП... – Может, кусок теплоизоляции? Подбросьте свою версию». – «Нет, уж лучше вы подбрасывайте, а наше дело выбрасывать», – устало ворчит Юрий Романенко. «Ничего на нем написано не было?» – «Было написано «С праздником». Действительно, давно уже наступило 12 апреля – День космонавтики. Устало шутя теперь, Юрий Романенко ранее не предполагал, что ему придется встретить этот праздник не просто в космосе, а в открытом космосе. Такого еще не было, они с Александром Лавейкиным стали первыми. Впервые на орбите стал работать и комплекс, состоящий из базового блока, специализированного научного модуля и транспортного корабля. Длина всей связки составила 35 м, масса – около 51 т.

«Таймыры» пробыли в открытом космосе 3 ч 40 мин., успешно выполнив поставленные перед ними задачи. Днем 12 апреля вместо всех запланированных ранее культурных мероприятий (встречи с семьями, друзьями, артистами) они крепко спали, как хорошо поработавшие люди.

12 апреля в 23 ч 18 мин 24 с отделился служебный блок «Кванта», который уже выполнил свою задачу: обеспечил сближение и стыковку научного модуля с орбитальным комплексом. Дальнейшее присутствие служебного блока в составе орбитального комплекса было излишним, так как он закрывал собой второй стыковочный узел модуля. А узел этот необходим для приема очередных автоматических грузовиков.

После открытия люка модуля «Таймыры» изнутри усилили место стыка специальными струбцинами. По расчетам при стыковке орбитального комплекса с другими космическими аппаратами на место соединения модуля со станцией могут действовать значительные усилия, поэтому здесь необходим запас прочности.

На модуле «Квант», кроме научной аппаратуры, имеются системы, приборы и агрегаты, предназначенные для совместной работы с бортовыми системами базового блока. Таким образом, модуль должен войти в состав пилотируемого комплекса «Мир» не только за счет механического соединения, но и составить с ним как бы: единый организм, связанный множеством функциональных параметров. Так, например, вычислительные машины модуля становятся частью общего контура «Электронного мозга» орбитального комплекса. Общими станут также системы обеспечения газового состава атмосферы в жилых отсеках, терморегулирования, управления движением и другие.

В первую очередь «Таймыры» занялись расконсервацией бортовых систем модуля, переводом его в режим пилотируемого полета.

21 апреля Александру Лавейкину исполнилось 36 лет, а космодром Байконур отправил в этот день на орбиту очередной грузовой корабль «Прогресс-29», который стартовал в 18 ч 14 мин 17 с. Через 2 сут он подошел к орбитальному комплексу – событие, в общем-то, привычное для нашей космонавтики, но интерес к нему все-таки был особый. Впервые корабль стыковался не с базовым блоком, а с астрофизическим модулем, что было осуществлено 23 апреля в 20 ч 04 мин 51 с. Объем герметичных отсеков многокомнатного космического дома, образованного из базового блока, научного модуля и двух кораблей, составил 150 м³.

Юрий Романенко и Александр Лавейкин, которые давно уже привыкли к жизни на орбите, обратили внимание, что прибавка к их «жилплощади» стала ощутимой дополнительной нагрузкой для системы управления движением орбитального комплекса. Существенно сместился центр масс, изменились моменты инерции.

«Чувствуется, что двигателям с этой связкой тяжело работать», – отметили «Таймыры».

В ЦУПе по данным телеметрии тоже увидели, как возрос расход топлива на развороты и поддержание ориентации связки «Мир» – «Квант» – «Союз ТМ-2» – «Прогресс-29». А ведь астрофизические эксперименты, по которым специализируется модуль «Квант», требуют точной наводки телескопов на далекие рентгеновские и ультрафиолетовые источники. Для этого необходимо подолгу держать весь орбитальный комплекс в нужной ориентации. Кроме того, продукты сгорания от работы управляющих ракетных двигателей мешают качественному приему полезного сигнала.

Создатели модуля «Квант» позаботились и об обеспечении благоприятных условий работы для уникальной астрофизической аппаратуры, какой является международная орбитальная обсерватория «Рентген» и ультрафиолетовый телескоп «Глазар». На модуле установили систему гироскопических силовых стабилизаторов – гиродинов (гироскопов динамических). Шесть гиродинов должны обеспечить трехосную ориентацию и стабилизацию всего орбитального комплекса без расхода топлива двигательной установки и загрязнения окружающей среды. Для вращения гироскопов нужна электроэнергия, которую можно получать от солнца практически даром.

Гиродины в сочетании с имеющимся на борту мощным вычислительным комплексом способны решать сложные задачи по оптимальному управлению режимами ориентации. С помощью гиродинов будет проводиться наведение телескопов на заданные источники. Бортовая ЭВМ даст команду на включение и выключение регистрирующей аппаратуры научного модуля. В течение всего сеанса измерений автоматика должна удерживать в поле зрения источники излучения. При этом необходимо постоянно держать на свету панели солнечных батарей, чтобы они давали электроэнергию. А в промежутке между сеансами система управления должна обеспечить ориентацию, наиболее выгодную для работы бортовой гелиоэлектростанции.

Для решения оптимальных задач управления составлены автоматические программы, которые заложены в память бортовых ЭВМ. Но это пока теория. На Земле ее проверить практически невозможно, ответ можно получить только в условиях реального космического полета.

На первых порах космонавтам предстоит не только контролировать новую систему, но и непосредственно участвовать в процессе управления. С помощью ручного секстанта они будут наблюдать созвездия, определять координаты и вводить в машину соответствующие поправки. В будущем управление полностью перейдет к автоматам, а экипаж сможет заниматься другой работой.

Непредвиденная задержка со стыковкой модуля «Квант» внесла коррективы в дальнейшую программу полета. Ранее предполагалось, что после прихода «Кванта» экипаж выйдет в открытый космос, установит третью солнечную батарею, а затем примется за разгрузку «Прогресса-29». Теперь же очередность работ изменилась. И сейчас в отсеках комплекса было тесновато – громоздкие контейнеры с элементами привезенной «Квантом» новой солнечной батареи занимали значительное пространство. Стараясь по возможности не загромождать жилые помещения, космонавты разгружали «Прогресс-29», а освобождающиеся в грузовике места заполняли оборудованием, которое уже отработало свой ресурс на орбите, и другими отходами.

По командам из ЦУПа бортовая автоматика производила дозаправку баков двигательной установки базового блока комплекса горючим и окислителем. Эта дозаправка имела отличия от всех предыдущих. Компоненты топлива из грузового корабля поступали сначала в гидромагистрали, проложенные по поверхности модуля «Квант», и уже по ним попадали в заправочные горловины на базовом блоке.

Наряду с разгрузочно-погрузочными работами, операциями по обслуживанию орбитального комплекса экипаж регулярно проводил наблюдения и съемку ручными фотокамерами отдельных районов земной поверхности. Космонавты изучали сезонное развитие лесной растительности и сельскохозяйственных культур, помогали выявлять очаги лесных пожаров и границы их распространения, следили за метеорологическими процессами, происходящими в атмосфере Земли.

1 Мая – праздник всех советских людей, в том числе и тех, кто несет орбитальную вахту. С помощью телевизионного моста Юрий Романенко и Александр Лавейкин побывали на Красной площади, встретились с участниками первомайской демонстрации.

3 мая ЦУП посетил Генеральный секретарь Французской коммунистической партии Жорж Марше, находящийся в СССР по приглашению ЦК КПСС. В сеансе прямой телевизионной связи он передал «Таймырам» горячий привет от французских коммунистов и пожелал новых успехов в мирном освоении космоса.

Праздники праздниками, а жизнь на орбите продолжается. И эту жизнь только условно можно разделить на будни и выходные. Целый ряд бортовых систем комплекса обязан работать круглосуточно без каких-либо перерывов, и целый ряд операций экипаж должен выполнять ежедневно. Так обеспечивается постоянная надежная работа механического дома в чуждом для человека безжизненном мире космического пространства. Кроме того, выходные дни космонавты зачастую используют еще и для того, чтобы подогнать «хвосты», оставшиеся от проведенных исследований, чтобы дополнительно провести в инициативном порядке заинтересовавшие их эксперименты.

11 мая в 06 ч 10 мин 01 с корабль «Прогресс-29» закончил свою работу в составе орбитального комплекса «Мир» и перешел в режим автономного полета. Этот его самостоятельный рейс был недолгим. В тот же день в 10 ч 51 мин 16 с включилась двигательная установка корабля, переведя его на траекторию спуска. «Прогресс-29» вошел в плотные слои земной атмосферы и прекратил свое существование над заданным районом акватории южной части Тихого океана, где обычно заканчивают свой путь советские космические аппараты, не предназначенные для возвращения на Землю.

«Прогресс-29» закончил свой полет. А на космодроме уже идет подготовка к запуску следующего грузовика с порядковым номером 30.

Полет пилотируемого научно-исследовательского комплекса «Мир» продолжается. Продолжается и длительная орбитальная вахта советских космонавтов Юрия Романенко и Александра Лавейкина.

¹ ПРОДОЛЖЕНИЕ (см. № 9 за 1986 г. и № 8 за 1987 г.).

² Выделены космонавты, впервые стартовавшие в космос (у остальных в скобках указано количество полетов в космос).

³ Для космических кораблей (КК) принято обозначение: СТМ – «Союз ТМ» (в скобках указан КК возвращения).

⁴ Основная экспедиция на станцию «Мир».

⁵ Экспедиция посещения станции «Мир» с частичной заменой экипажа основной экспедиции, где А. П. Александров заменил А. И. Лавейкина (продолжительность полета А. И. Лавейкина 174 сут 03 ч 26 мин).

Марочник Леонид Самойлович

ЭКСПЕДИЦИЯ К КОМЕТЕ ГАЛЛЕЯ

(По результатам программы «Вега»)

Гл. отраслевой редактор Л. А. Ерлыкин. Редактор Е. Ю. Ермаков. Мл. редактор Е. Е. Куликова. Обложка художника А. А. Астрецова. Худож. редактор Т. С. Егорова. Техн. редактор Н. В. Калюжная. Корректор Е. К. Шарикова.

ИБ № 8923

Сдано в набор 18.06.87. Подписано к печати 17.08.87. Т-00644. Формат бумаги 84×108¹/₃₂. Бумага тип. № 3. Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 3,36. Усл. кр.-отт. 3,57. Уч.-изд. л. 3,83. Тираж 31 828 экз. Заказ 1396. Цена 11 коп. Издательство «Знание». 101835, ГСП, Москва, Центр, проезд Серова, д. 4. Индекс заказа 874209.

Типография Всесоюзного общества «Знание». Москва, Центр, Новая пл., д. 3/4.

4-я стр. обложки