Инженеры моделируют посадку зонда на комету

Миссия "Розетта" Европейского космического агентства стартовала более восьми лет назад, а до ее кульминации - посадки спускаемого аппарата на поверхность кометы Чурюмова-Герасименко - остается еще почти два с половиной года. Более того, космический зонд пребывает сейчас в режиме бездействия, погружен, так сказать, в искусственную кому. Тем не менее, ответственные за миссию специалисты Немецкого аэрокосмического центра не сидят сложа руки. Они напряженно работают, пытаясь подготовиться к любым неожиданностям и просчитывая множество вариантов.

Судьба этого уникального проекта складывалась непросто. Первоначально зонд "Розетта" должен был отправиться в путь в начале 2003 года к комете Виртанена, но из-за проблем с ракетой-носителем запуск был отложен. Это означало новый маршрут, и целью миссии была выбрана комета Чурюмова-Герасименко. Правда, новый старт в марте 2004 года тоже едва не сорвался: обратный отсчет дважды пришлось прерывать. Но все обошлось.

Грязные снежки - ровесники Солнечной системы

Кометы - весьма загадочные объекты Солнечной системы: ученые знают о них не так уж много. Известно, что ядра комет состоят из льда и пыли - недаром их шутливо называют "грязными снежками". Если комета приближается к Солнцу, ее ядро начинает прогреваться, выделяя газы и пыль. Под действием светового давления и солнечного ветра они уносятся прочь от ядра, образуя знаменитый хвост. Берндт Фойербахер (Berndt Feuerbacher), профессор физики Рурского университета в Бохуме, один из главных инициаторов проекта "Розетта", долгое время возглавлявший Институт космического моделирования при Немецком аэрокосмическом центре, а ныне президент Международной федерации астронавтики, поясняет: "В газово-пылевом облаке, из которого образовалась наша планетная система, кометы - это, по сути дела, реликты, которым так и не удалось слиться в крупное небесное тело. В большинстве своем кометы пребывают во внешнем космическом пространстве, в так называемом облаке Оорта, на задворках Солнечной системы. Там температура не превышает 20 градусов Кельвина. Это своего рода космический морозильник, в котором кометы - в отличие от планет - не претерпели никаких изменений за последние 4 с половиной миллиарда лет. В этом и состоит главная причина, почему мы хотим исследовать ядра комет: они являются как бы посланцами из того времени, когда образовалась Солнечная система, и смогут, скорее всего, поведать немало интересного об истории возникновения нашей планеты".

Два зайца уже убиты, осталось подстрелить третьего

Планируя миссию "Розетта", ученые решили одним выстрелом убить сразу трех зайцев: траектория полета выбрана с таким расчетом, чтобы зонд на своем более чем 10-летнем пути длиной в 5 миллиардов километров, пролетел вблизи двух астероидов - Штейнса и Лютеции - и передал на Землю информацию об этих малых планетах. Но все же главная цель миссии - комета. Паоло Ферри (Paolo Ferri), глава отдела космических экспедиций к Солнцу и планетам Солнечной системы Европейского центра управления полетами в Дармштадте, говорит: "Мы намерены не просто добраться до кометы, но и пролететь вместе с ней довольно значительный отрезок пути к Солнцу. Этот совместный полет начнется далеко от Солнца, там, где очень холодно и комета еще неактивна, не имеет хвоста. Это позволит изучить ядро прежде, чем оно под действием тепла начнет претерпевать необратимые изменения. Поскольку ракеты, способной напрямую доставить 3-тонный зонд к комете, сегодня не существует, мы были вынуждены выбрать такую траекторию полета, чтобы зонд дополнительно разогнался за счет гравитационных полей планет. "Розетта" три раза обогнула Землю и один раз Марс, прежде чем набрала скорость, достаточную, чтобы вовремя прибыть на свидание с кометой Чурюмова-Герасименко. Сейчас зонд с целью экономии энергии пребывает как бы в "спячке" и не обменивается сигналами с Центром управления полетами. "Побудка" назначена на середину 2014 года".

То ли твердая как камень, то ли мягкая как пух

Достигнув окрестностей кометы, зонд перейдет на эллиптическую орбиту вокруг ее ядра и далее будет сопровождать ее в качестве искусственного спутника. Это позволит на протяжении 3-4 месяцев производить разного рода измерения и фотовидеосъемку с близкого расстояния. А затем на основе полученных данных будет выбрано место на поверхности ядра, где мог бы успешно приземлиться - вернее, прикометиться, - спускаемый аппарат "Филы". Его посадка будет самым сложным этапом миссии. Фред Гёсман (Fred Goesmann), эксперт Института по изучению Солнечной системы Общества имени Макса Планка в Линдау-Катленбурге, поясняет: "Поверхность кометы - это серьёзная проблема. Мы не знаем, на что мы садимся. Поверхность там может быть и твердая как камень, и мягкая как пух. Но вряд ли она очень уж прочная, потому что кометы, как известно, легко раскалываются".

Не только консистенция, но и рельеф поверхности остаются для нас пока загадкой, добавляет Берндт Фойербахер: "Мы знаем очень мало о том, как в действительности выглядит поверхность ядра кометы. Возможно, что она довольно плоская, с разбросанными тут и там отдельными камнями, - короче, вроде той, что мы видели на Марсе. Но не исключено также, что нас встретит там крайне неровный, изрытый рельеф, весь в острых выступах и впадинах".

Дело дополнительно осложняется тем, что к моменту встречи "Розетты" с кометой зонд будет находиться на расстоянии в 675 миллионов километров от Земли, а радиосигналам на преодоление этой дистанции требуется около 50 минут.

Главное - не срикошетить обратно в космос

И все же самое главная трудность миссии связана не с удаленностью и не со свойствами поверхности ядра кометы, а с его малыми размерами, вернее, с почти полным отсутствием сила тяжести. Спускаемый аппарат, весящий на Земле почти центнер, на ядре кометы будет весить лишь несколько граммов. Правда, это обстоятельство снижает риск сильного удара аппарата о грунт. Есть и еще один положительный момент - отсутствие на комете атмосферы, что делает ненужным жаропрочное покрытие спускаемого аппарата. И все же обеспечение надежной посадки в условиях почти полной невесомости - задача, требующая от конструкторов и инженеров нестандартных решений, а от программистов и операторов - поистине виртуозного мастерства. Берндт Фойербахер говорит: "Главная проблема - удержать спускаемый аппарат на поверхности. Если его опоры хотя бы чуть-чуть спружинят, он подпрыгнет. А если учесть, что вторая космическая скорость - то есть минимальная скорость, позволяющая летательному аппарату преодолеть гравитационное притяжение, - на комете Чурюмова-Герасименко составляет лишь несколько метров в секунду, то наш "Филы", отскочив, скорее всего, навсегда улетит обратно в космическое пространство. Чтобы этого не произошло, во время снижения специальное устройство выпустит вверх струю газа, и отдача прижмет спускаемый аппарат к поверхности кометы. А чтобы закрепиться на грунте, предусмотрена гарпунная пушка, которая выстреливает, как только две из трех ног аппарата касаются поверхности ядра. Гарпун - вернее, гарпуны, поскольку их два, - вонзаются в грунт и, словно якорь, удерживают аппарат. Остается лишь надеяться, что все сработает и что там найдется, за что зацепиться".

Впрочем, гарпунная пушка, хоть и играет важную роль при посадке, относится все же к вспомогательному оборудованию, а львиную долю полезного груза составляет, конечно же, научная аппаратура. Но говорить об исследованиях пока рано: на сегодняшний день все внимание экспертов направлено на обеспечение успешной посадки "Филы" на поверхности кометного ядра.