Что будет дальше с миссией Rosetta и исследованием комет?

Где-то там, где темно и холодно, за 500 миллионов километров от нас, на комете спит космический аппарат «Филы» (Philae). Его батареи разряжены, а для их зарядки не хватает солнечного света. Но хотя спускаемый аппарат завершил свою основную работу, собрав множество бесценных данных о комете 67P/Чурюмова — Герасименко, миссия «Розетта» еще далека от завершения. Для многих ученых все только начинается.

Philae приземлился две недели назад совершенно невероятным образом. Космический аппарат размером с холодильник упал прямо на предполагаемое место посадки, но гарпуны, предназначенные для закрепления аппарата, не сработали. Не имея никакого веса и ничего, что прибило бы его к поверхности, аппарат отскочил на километр в космос и парил там в течение почти двух часов, прежде чем снова приземлился. Затем последовал еще один небольшой отскок. Но по приземлении «Филы» оказался в тени скалы в километре от того места, в котором должен был быть изначально.

Инженеры миссии все глаза проглядели, пытаясь найти аппарат на комете. Они используют камеру OSIRIS на борту космического аппарата «Розетта», летящего рядом, чтобы уловить любой блеск, отраженный от блестящей поверхности «Филы», говорит планетолог Себастьян Бесс. Также они используют данные двух инструментов CONSERT на «Розетте» и «Филы», которые обмениваются сигналами между двумя аппаратами для триангуляции позиции аппарата.

Как только ученые найдут Philae, инженеры миссии смогут лучше оценить вероятность того, что однажды батареи аппарата зарядятся, а он проснется и продолжит работу. «Шансы весьма высоки», — заявил Майк Ахерн, планетолог из Университета Мэриленда и член научной группы Rosetta. К моменту написания статьи команда ученых сузила потенциальное местоположение Philae к полоске шириной 30 метров и длиной 350 метров, которая находятся рядом с южной стороной кометы, где в настоящее время царит зима.

Но лето приближается. В течение нескольких следующих месяцев смена времен года принесет больше солнечных лучей на «Филы». Комета также движется по направлению к Солнцу, и есть надежда, что через пару месяцев близость к светилу даст аппарату тепло и свет, необходимые для пробуждения. Операторы миссии сделали все возможное, чтобы дать Philae шанс. Перед тем как зонд «отрубился», они развернули его на 35 градусов, ориентировав солнечные панели прямо на Солнце.

Все, что мы можем делать сейчас, это ждать. «Я уверен, что Philae наладит связь с нами и мы сможем снова поработать», — заявил лидер посадочной команды Стефан Уламек на днях. Конечно, остается неопределенность, и Philae должно крупно повезти. Но команда ученых не теряет надежды. В таком деле остается быть оптимистичным до конца.

Предварительные результаты

Несмотря на неожиданную тройную посадку и его текущее состояние, Philae сделал научные работы, которые должен был сделать. Он выполнил заранее запрограммированную последовательность команд и собрал данные с набором инструментов, нюхая, забивая, буря и даже слушая комету. Отработав 60 часов времени, на которое была рассчитана батарея, и не получив дополнительной энергии, Philae отправил данные на Землю аккурат к моменту, когда его батарея совсем сошла на нет.

Ученые до сих пор заняты анализом щедрых данных и даже представили некоторые предварительные результаты. «Филы» обнаружил органические молекулы, необходимые для жизни. Одна из основных причин того, что ученые интересуются кометами, — это возможность того, что ледяные тела могли занести органику и сложные молекулы, необходимые для жизни, упав на нашу Землю в самом начале ее истории.

В прошлом миссии, связанные с кометами, и наземные телескопы уже видели десятки молекул на кометах, включая и органику. Этим летом телескоп Большой миллиметровый/субмиллиметровый массив в Атакаме в Чили обнаружил органические молекулы в атмосфере комет ISON и Lemmon. Какую органику обнаружил «Филы»? Еще узнаем.

Один из инструментов позволил аппарату пробиться к земле и обнаружить, что поверхность под спускаемым аппаратом невероятно твердая, вероятнее всего, изо льда. «Филы» также измерил вибрации, которые возникли, когда ноги посадочного модуля ударились о землю при первой посадки, сделав первую в мире аудиозапись приземления на комету. Анализ записи предположил наличие слоя мягкой пыли, лежащей на жесткой ледяной поверхности.

Спускаемый аппарат также должен был углубиться в комету и доставить образцы в свои печи для анализа химического состава образцов. Сверло и печи работали прекрасно, но непонятно, смог ли Philae высверлить хоть что-то. Ученые до сих пор анализируют данные того, что смогли измерить печи. Но предварительные результаты выглядят не очень хорошо. 17 ноября Эрик Хенд и Фред Гоусманн из Института Макса Планка и операторы инструмента COSAC заявили, что сверло не доставило никаких образцов в печи. «Там ничего нет», — так и сказал Гоусманн.

Испорченная посадка не дала осуществить некоторую научную деятельность. К примеру, акселерометры и термометры на гарпунах не были развернуты и не заработали, а значит, и данные не собрали. «К сожалению, спускаемый аппарат не сделал того, что должен был сделать», — рассказала планетолог Анита Кокран из Техасского университета в Остине, который не участвовал в миссии «Розетта». Однако, говорит она, «Филы» получил тонну важной информации. «Что бы он ни получил, это больше, чем у нас было», — говорит ученый.

Наблюдение за изменением кометы

Во время дней до посадки «Филы» космический аппарат «Розетта» собирал научные данные издалека. Большая часть этих результатов была представлена в научные журналы и будет опубликована в ближайшие несколько недель. Но основной задачей «Розетты» была поддержка «Филы», поиск возможных мест посадки и наблюдение за спускаемым аппаратом по мере приземления на комету. Теперь же для «Розетты» начинается настоящая научная работа.

В рамках маневра по регулировке орбиты космический аппарат активирует двигатели, которые поднимут его на высоту 25 километров от кометы. 3 декабря «Розетта» будет приближаться к комете, пока не остановится на 17 километрах. Аппарат будет оставаться на орбите, наблюдая за тем, как комета оживает, приближаясь к Солнцу, пока не дойдет до ближайшей точки в середине августа. Льды будут нагреваться, выпуская газы в космос. Комету в форме резиновой уточки окутает облако пыли и льда — кома. Солнечный свет будет выталкивать эту пыль и лед прочь, образуя хвост кометы.

«Розетта» будет смотреть за этим всем.

Ранее космические аппараты уже посещали семь разных комет, но почти все миссии сводились к быстрому пролету мимо. В 2005 году миссия Deep Impact запустила снаряд в комету Tempel 1, породив облако пыли и обломков, которые можно было проанализировать. Космический аппарат Stardust, который подошел к комете Wild 2 в 1999 году и поймал образцы ее хвоста, чтобы отправить на Землю, пролетел и мимо кометы Temple 1 в 2011 году, чтобы поближе взглянуть на кратер, созданный Deep Impact.

Все эти миссии лишь мимолетно взглянули на кометы. Но кометы — это динамические объекты, характеристики которых постоянно меняются. Они внезапно появляются в небе, становятся все ярче и ярче, хвост вытягивается. Затем, почти так же внезапно, они сжимаются и исчезают. Впервые в истории «Розетта» сможет увидеть все это своими глазами с близкого расстояния.

К примеру, «Розетта» сможет увидеть, как именно пыль и газ покидают комету и как это зависит от места к месту, говорит Ахерн. При этом ученые смогут отличить особенности кометы, которые появились недавно, от тех, что были с самого момента образования. Это важно для понимания формы кометы, истории Солнечной системы и возможности занесения химических веществ кометами на Землю.

«Розетта» также исследует интерьер кометы, составит карту разных слоев льда и пыли и того, как меняется их плотность. Также интересно, как форма кометы будет меняться со временем. Сломается ли шея утенка, соединяющая две части кометы? Разделится ли комета в конечном итоге? Что, если эта комета — симбиоз двух комет, склеенных вместе?

Миссия «Розетта» будет продолжаться до декабря 2015 года, пока 67P будет лететь к Солнцу и от него. Есть надежда, что космический аппарат сможет проработать и до 2016 года. Но это уже будет зависеть от непредсказуемой «текучести» кометы, говорит Бесс. Частицы пыли, испускаемые кометой, могут привести к повреждению космических аппаратов. Комета может изрыгнуть газ, который сдует «Розетту» с курса. Или «Розетта» просто может вырубиться. Ей, в конце концов, 10 лет. За это время мы успели сменить не один компьютер и телефон. Правда, ученые говорят, что «Розетта» в отличной форме.

Будущие миссии

Итак, мы приземлились на комету. И находимся на ее орбите впервые в истории. Что дальше? Ученые уже планируют будущие миссии к кометам, которые, скорее всего, будут интересны и включать как минимум один спускаемый аппарат. Один из вариантов — космический аппарат, который сможет перепрыгивать с места на место на комете и изучать особенности поверхности. Одна из таких миссий, Comet Hopper, прошла в финальный раунд отбора NASA в 2012 году, но уступила марсианскому спускаемому аппарату InSight, который будет запущен в 2016 году.

Миссии вроде Comet Hopper и Deep Impact являются частью миссий NASA Discovery, которые в основном представляют недорогие и быстрые проекты. Для следующей миссии Discovery есть по меньшей мере три предложения отправить космический аппарат на комету.

Однако ученые очень хотят провести миссию по возвращению образца. Отправить аппарат, который сможет откусить от кометы кусочек и отправить его на Землю. Эксперименты, которые можно будет провести в земных лабораториях, будут намного сложнее, чем те, что можно провести на борту космического аппарата. Но такая миссия будет сложной и дорогой. К примеру, придется создать криогенную капсулу, чтобы сохранить часть кометы в холоде. И комета очень холодная. В августе температура 67P составляла -70 градусов по Цельсию.

Из-за сложности и дополнительных расходов миссия по возвращению образца будет одной из дорогостоящих миссий программы NASA «Новые рубежи». Одна из таких миссий, «Новые горизонты», будет исследовать Плутон и его луны в 2015 году. Другая, «Юнона», прибудет на Юпитер в 2016 году. Скорее всего, очередной миссией «Новых рубежей» будет миссия по возвращению образца кометы на Землю.

Ну а до того времени «Розетта» будет оставаться в центре внимания. И шоу вот-вот начнется.