научная статья по теме КОМЕТА 67P/ЧУРЮМОВА–ГЕРАСИМЕНКО: АППАРАТЫ РОЗЕТТА И ФИЛЫ У ЦЕЛИ Астрономия

Текст научной статьи на тему «КОМЕТА 67P/ЧУРЮМОВА–ГЕРАСИМЕНКО: АППАРАТЫ РОЗЕТТА И ФИЛЫ У ЦЕЛИ»

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2015, том 49, № 3, с. 224-240

ХРОНИКА

УДК 523.64

КОМЕТА 67Р/ЧУРЮМОВА-ГЕРАСИМЕНКО: АППАРАТЫ РОЗЕТТА И ФИЛЫ У ЦЕЛИ

© 2015 г. Л. В. Ксанфомалити1, К. И. Чурюмов2

Институт космических исследований РАН, Москва, Россия 2Киевский национальный университет им. Т.Г. Шевченко, Киев, Украина e-mail: ksanf@iki.rssi.ru; leksanf@gmail.com Поступила в редакцию 13.01.2015 г.

DOI: 10.7868/S0320930X15030081

ВВЕДЕНИЕ

Осуществление проекта "Розетта" стало крупным событием в астрономии и космических исследованиях Солнечной системы. К сожалению, о самой миссии и результатах проведенных исследований российским ученым и специалистам известно мало. Поэтому редколлегия сочла целесообразным опубликовать на страницах журнала хронику начальных этапов миссии и лишь краткую сводку известных на конец 2014 г. научных результатов. На момент подготовки настоящей статьи ожидается выход специального выпуска журнала Science (декабрь 2014 — январь 2015), посвященного основным результатам миссии.

Комета 67Р/Чурюмова— Герасименко была открыта 23 октября 1969 г. астрономами К. Чурюмо-вым и С. Герасименко в Астрономической обсерватории Киевского госуниверситета им. Т Шевченко (КГУ) на 5 фотопластинках, полученных С. Герасименко и Л. Чирковой 9 и 11 сентября и К. Чурюмовым 21 сентября 1969 г. при выполнении программы патрулирования корот-копериодических комет астрономической экспедиции КГУ в Алма-Атинской обсерватории (Churyumov, Gerasimenko, 1972; Churyumov, 2004; Чурюмов и др., 2012). Комета регулярно наблюдается астрономами; с момента открытия она проходила перигелий 6 раз, в 1976, 1982, 1989, 1996, 2002 и 2009 гг.

Название миссии "Розетта" было взято как символ познания. Оно заимствовано из названия знаменитой египетской стелы — Розеттского камня. На каменной плите выбит текст, тремя письменами на двух древних языках, на древнеегипетском и древнегреческом. Упоминание известных имен позволило прочесть древнеегипетскую клинопись. Название зонда "Филы" также взято из древнеегипетского обелиска на острове Филы на реке Нил. На двуязычном обелиске упоминаются имена Птолемей и Клеопатра, что позволило расшифровать древнеегипетский текст.

Комета 67P Чурюмова—Герасименко была выбрана как цель миссии "Розетта" Европейского космического агентства (ESA), после неудачной попытки запуска аппарата к комете Виртанена в 2002 г., когда произошел отказ двигателей ракеты-носителя "Ариан-5". Выбор цели ограничен и определяется несколькими обстоятельствами, в частности, объект должен находиться близко к плоскости эклиптики в момент встречи с аппаратом.

Аппарат "Розетта" (рис. 1) был запущен с космодрома Куру во Французской Гвиане 2 марта 2004 г. На полет к цели ушло более 10 лет, причем в полете аппарат сближался с астероидами Стейнс и Лютеция. Баллистика полета предусматривала 4 гравитационных маневра, в том числе 3 — с возвращением к Земле и один у Марса (рис. 2).

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АППАРАТА РОЗЕТТА

Габариты

Площадь солнечных панелей

Масса аппарата/топлива

Масса научной аппаратуры

Масса посадочного модуля

Ожидаемое время функционирования

2.8 х 2.1 х 2.0 м 2 х 32 м2 (см. рис. 1) 2900/1670 кг 165 кг 98 кг 12 лет

Аппарат Розетта получает электроэнергию от двух солнечных панелей общей площадью 64 м2, с мощностью в перигелии до 1500 Вт. Двигательная система включает 24 двухкомпонентных двигателя с тягой 10 Н каждый. Двигатели работают на монометилгидразине (горючее) и тетраоксиде азота (окислитель), с общим запасом 1670 кг. Связь аппарата с Землей осуществляется направленными антеннами от передатчиков на частоте 8 и 2 ГГц. Максимальная скорость передачи данных около 19 кбод. Во время спуска и посадки спускаемого аппарата Филы сигнал

Рис. 1. Аппарат Розетта. Полная масса аппарата 2900 кг. Размах солнечных панелей (батарей) 32 м, суммарная площадь 64 м2. На удалении от Солнца 3.4 а. е. панели вырабатывают 850 Вт, в перигелии 1.5 кВт электроэнергии. (С любезного разрешения ESA).

7 г

Маневр сближения 1 230111

о S

Я «

О

н о о св

Р

■ Расстояние до Земли Расстояние до Солнца

Пролет возле

Марса Пполрт возле Пролет возле\ 2502071 Пр°з™3ле Лютеции \

Пролет возле Земли

Маневр сближения 2 220514

1 -

ОООООООООООО^н^н^н^н^н^н^н^н^н^н^н^н

ОООООООООООООООООООООООО

ОООООООООООООООООООООООО

Дата

Рис. 2. Полет аппарата Розетта включал сближение с астероидами Стейнс и Лютеция и 4 гравитационных маневра. (С любезного разрешения ESA).

6

3

2

Розетты достигал Земли только через 28 мин, поэтому все операции выполнялись автономно, а составление программы конкретных действий требовало весьма высокой квалификации специалистов.

ПРИБОРЫ, УСТАНОВЛЕННЫЕ НА ОРБИТАЛЬНОМ АППАРАТЕ РОЗЕТТА (подчеркнуты названия комбинированных приборов)

ALICE

(Ультрафиолетовый изображающий спектрограф, диапазон от 700 до 2050 ангстрем). Спектрограф предназначен для поиска и измерения коли-

чественных содержаний благородных газов в ядре кометы, что позволяет оценить температуру во время формирования кометы. Детектор — фотокатодная матрица из бромида калия и йодида цезия. Масса прибора 3.1 кг; потребление 2.9 Вт. Прибор создан в США. Его улучшенная версия используется в миссии к Плутону (Новые Горизонты).

уттге

(ИК-спектрометр видимого и теплового излучения). ИК-спектрометр предназначен для съемки ядра в ИК, а также для регистрации молекулярных ИК-спектров в коме. Детектирование осуществляется с помощью матрицы из теллури-

да ртути и кадмия, для исследований в ИК и с помощью ПЗС-матрицы, для видимого диапазона длин волн. Прибор изготовлен в Италии, а его усовершенствованные модификации были использованы в миссиях Dawn и Venus Express.

MIRO

(Микроволновая пиролизная печь). Содержание и температура летучих веществ, таких как вода, аммиак и двуокись углерода измеряются с помощью прибора MIRO по спектрам их микроволновых излучений. 30-см радио антенна прибора была создана в Германии, а остальные части инструмента (его масса 18.5 кг) были построены в США.

СО^ЕКГ

(Зондирование ядра кометы методом радиоволновой проницаемости). Эксперимент CONSERT позволяет получить информацию о глубоких недрах кометы с помощью радара, который выполняет томографию ядра путем регистрации распространения электромагнитных волн между спускаемым аппаратом Филы и орбитальным аппаратом Rosetta сквозь ядро кометы. Электроника разработана во Франции, а обе антенны были построены в Германии.

RSI

(Исследования радио-методами). RSI использует штатную систему радиосвязи аппарата для исследования ядра и внутренней комы кометы.

Ш8ША

(Спектрометр орбитального аппарата Rosetta для анализа ионной и нейтральной составляющей). Прибор состоит из масс-спектрометра DFMS с двойной магнитной фокусировкой и время-пролетного и масс-пролетного спектрометра отражательного типа RTOF с весьма высокой чувствительностью к нейтральным молекулам и ионам. Прибор DFMS имеет весьма высокое разрешение (позволяющее разрешить N и СО), для молекул до 300 а. е. м. Прибор ROSINA разработан в Бернском Университете в Швейцарии.

MTDAS

(Система изображающего микро-анализатора пыли). Атомно-силовой микроскоп высокого разрешения предназначен для исследований нескольких физических аспектов и свойств пылевых частиц, осажденных на кремниевую пластину.

СО81МА

(Масс-анализатор вторичных кометных ионов). COSIMA исследует состав пылевых частиц масс-спектрометрией вторичных ионов, используя ионы индия. Обнаруживает ионы до 6500 а. е. м.

С1АБА

(Ударный анализатор и накопитель пыли). GIADA анализирует пылевое население в окружающей среде комы, измеряя оптические сечения, импульс, скорость и массу каждой частицы, попадающей в прибор.

ДИСТАНЦИОННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОМЕТЫ ПРИБОРАМИ ОРБИТАЛЬНОГО МОДУЛЯ относилось к задачам первой части миссии и будет продолжаться в дальнейшем.

Основные количества выбрасываемых ядром летучих, как и ожидалось, оказались парами воды и углекислым газом. Но состав разреженной атмосферы кометы оказался богат и другими летучими. Газовый состав формирующейся комы (на период до ноября 2014): вода, окись углерода, двуокись углерода, аммиак, метан, метанол, формальдегид, сероводород, цианистый водород, диоксид серы, дисульфид углерода, сера; и натрий, магний в пылевых частицах (измерения приборов УШТК и ROSINA). Уже самый предварительный анализ позволяет считать, что газообразные составляющие комы включают ряд соединений, указывающих на важные особенности возникновения небесного тела. Например, сероводород содержит изотоп серы а газообразная фаза — это изотоп что трудно объяснить. Размеры детектируемых пылинок составляют от нескольких десятков до нескольких сотен мкм (измерения COSIMA и GIADA), но есть и сантиметровые элементы. Данные, касающиеся газовых компонентов и пыли уточнялись (и продолжают уточняться) в ходе измерений. Температура поверхности ядра, дистанционно измеренная приборами Розетты на выбранных участках, оказалась около минус 70°С, что может соответствовать неплотному, "пушистому" пылевому слою. Но, как показано ниже, в дальнейшем выяснилось, что структура поверхности гораздо сложнее.

Комета 67Р классифицирована как пылевая, с отношением пылевых и газовых выбросов примерно 2 : 1. Максимальная производительность пыли в 2002/03 гг. оценивалась примерно в 60 кг/с, но в 1982/83 регистрировались выбросы до 220 кг/с.

Если нарастание активности кометы будет таким, как в 2003 и 2009 гг., развитие хвоста ожидается в середине июля 2015 г., а поздняя активность положительно скажется на работоспособности Розетты. Солнце будет в зените над экватором кометы за 120 дней до перигелия.

RSI

OSIRIS RSI/OSIRIS MIRO

Ниже приведены оценки (в какой то мере, все еще предварительные) некоторых свойств и параметров ядра, полученные с помощью приборов OSIRIS, RSI, MIRO, VIRTIS, ROSINA, COSIMA, GIADA. Последующие наблюдения позволят проследить динамику этих параметров и других, таких как альбедо, газо- и пыле-производительность, параметры магнитного и электрического полей и их изменения по мере приближения кометы к перигелию.

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЯДРА И КОМЫ 67P ЧУ-РЮМОВ

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Астрономия»