6.5. Philae: посадка на комету

Самая сложная космическая операция 2014 года – высадка спускаемого модуля на поверхность кометы 67P/Чурюмова-Герасименко прошла, как минимум, с частичным успехом. Спускаемый аппарат Philae (в английском языке произносится как «Филэй», в русском «Филы», но мы же знаем, что малыша зовут Филя) находился на поверхности ядра кометы, стоял твердо на трех ногах, и все приборы, отработав исправно, получили первые данные и передали их на Землю.

Philae

Посадка была небезупречной. С момента отделения Philae от станции-носителя Rosetta начались проблемы: сначала определили, что прижимные двигатели не работают. Эти двигатели должны были уберечь зонд от отскакивания при касании с поверхностью.

Стокилограммовый зонд у кометы весил около 5 граммов, скорость снижения составляла 1 м/с, скорость выхода на орбиту кометы – 0,5 м/с. Чтобы не улететь в открытый космос, ударившись о поверхность, Philae был оборудован еще двумя гарпунами. Но, как оказалось, они тоже не сработали. Зонд отскочил, пролетел около километра, «прикометился» еще раз, снова подскочил, и только третья посадка стала окончательной. На первом месте посадки повезло с рыхлым грунтом, который частично погасил кинетическую энергию аппарата. Поэтому посадка все же состоялась, но не туда, куда предполагали – место финальной остановки пока даже не было определено, был известен только примерный сектор: собирались сажать в приполярную равнину, а Philae отскочил к пересеченной местности, у края большого кратера.

Снова повезло в том, что, несмотря на прыжки, аппарат сел на все три ноги, не перевернувшись и не накренившись – сработала система ориентации и стабилизации. Но рельеф местности оказался неудачным. Первый кадр поверхности натолкнул на мысль о перевернутом зонде, но оказалось, что это отвесный утес. Его можно хорошо изучить на снимках. Утес отбрасывает тень на Philae, препятствуя подпитке аккумуляторов от солнечных батарей. То есть аппарату сложно будет вести длительные наблюдения и передавать данные.

Philae был оборудован двумя аккумуляторами: автономным и перезаряжаемым. Оба были «заправлены» перед отстыковкой, но длительная работа обеспечивалась благодаря второму. После посадки выяснилось, что солнце освещает солнечные батареи от полутора часов и менее – в двенадцатичасовые сутки кометы. Это самая большая сложность, которая поставила под угрозу всю спускаемую миссию.

С Philae провели два сеанса связи по три часа. В первый сеанс загрузили плотную программу работы. Фактически за несколько часов, на которые хватало заряда аккумуляторов, требовалось отработать всем научным приборам, получить данные и передать их на Rosetta.

Во второй сеанс связи проверили состояние, получили новые снимки и остальные данные. Главная цель миссии была достигнута – по одному замеру провел каждый прибор: бур сумел провести забор грунта, образцы проверили на органику и изотопный состав газов, радар сумел провести «томографию» кометы. После того, как заряд батареи исчерпали до критической отметки, Philae отправили в гибернацию.

Следующие сеансы связи предполагались раз в сутки, но ученые лишь надеялись, что удастся набрать заряд за несколько дней. Судьба аппарата оставалась неизвестна, никто не мог даже гарантировать его пробуждение.

С другой стороны, ранее предполагалось, что аппарат на поверхности проработает 1–2 месяца, а потом интенсивное излучение приближающегося Солнца должно было убить Philae. Теперь появлялась надежда, что теневое положение зонда позволит работать ему значительно дольше, только с большими перерывами. Главное – чтобы проснулся…

6.6. Rosetta и Philae: космическая органика на кометах и не только

Проработав около 60 часов, аппарат Philae успел провести предварительные исследования. Один из приборов сумел зарегистрировать органические соединения, о чем тогда написали в официальном пресс-релизе.

Это новость наделала шуму в СМИ, и появились вопросы вроде «Что, нашли-таки иноземную жизнь?»

Для того чтобы ответить на этот вопрос, начнем с истоков – что такое «органика».

В быту принято считать, что это что-то напрямую связанное с жизнедеятельностью организмов, то есть с жизнью, но в науке это понятие шире. Более того, в науке нет однозначного определения – что есть органика. Прежде всего, для органики необходим углерод. Он может создавать бесконечное множество соединений, и если в них участвуют атомы водорода, то такое вещество однозначно считается органическим. Но есть несколько соединений, которые не являются углеводородами, но тем не менее относятся к органике просто исторически, по традиции. Но мы продолжим разговор только об углеводородах, ведь именно их, скорее всего, тогда и нашел газоанализатор COSAC на борту Philae на комете.

Вообще органика (углеводороды) на комете – это не новость. Более того, не новость и органика в метеоритах, которые падают на Землю.

Одно из самых простых органических соединений, которого в избытке в Солнечной системе – это метан. На Юпитере, к примеру, масса метана примерно равна массе всей планеты Земля. На спутнике Сатурна Титане его поменьше, но хватает для наполнения нескольких морей, рек и облаков, которые регулярно проливаются метановым дождем.

Только на Земле, как считается, большая часть метана имеет биогенное происхождение – результат жизнедеятельности микроорганизмов, разлагающих более сложные органические соединения. Считается так потому, что в нашей атмосфере слишком много кислорода, который окисляет метан.

На кометах тоже имеется метан – в составе тех летучих соединений, которые испаряются по мере приближения кометы к Солнцу. Регистрировали метан и на Марсе, но в таких ничтожных концентрациях, что пока не определились с его происхождением.

Но метан – это цветочки. В Солнечной системе летает органика и поинтереснее. Первые намеки на органические соединения в составе кометы были получены в 1986 году при исследовании кометы Галлея группой космических аппаратов, включавших в себя, в том числе советские «Веги».

Позже, в 1996 году, при дистанционном исследовании с Земли инфракрасными и радиотелескопами, у кометы C/1996B2 Hyakutake определили выделения метанола, метилцианида, цианида водорода, формальдегида, метана, этанола и этана.

Наконец, миссия Stardust смогла доставить частички кометной пыли на Землю. Как оказалось, комета 81P/Wild 2 была далеко не такой простой, как ожидалось. Результаты анализов добытой пыли привели к некоторому переосмыслению того, что такое вообще кометы. Ранее казалось, что кометы и астероиды – это обособленные тела, которые формировались различными путями в различных регионах протопланетного облака. Теперь же оказалось, что пылевые частицы комет практически идентичны составу углеродсодержащим метеоритам С-класса.

Эти же метеориты, особенно группы CI, CM, и CR, содержат в себе богатейший набор сложных органических соединений, в том числе пуриновые и пиримидиновые азотистые основания, которые в земных организмах являются структурными единицами хранения информации в РНК и ДНК. Характерно, что эти метеориты даже внешне похожи на уголь, за что и называются «углистыми». Кометные ядра точно так же имеют очень темный цвет.

Исследование углистых метеоритов выявило целый спектр различных аминокислот и сложных органических соединений. Причем ученые подчеркивают, что их открытие не является результатом загрязнения образцов на Земле. Это было установлено по ряду факторов: некоторые найденные аминокислоты не формируются на Земле; метеориты, подобранные во льдах Антарктиды и в пустыне Австралии, не продемонстрировали разницы в содержании углеводородов; изотопное соотношения легкого водорода и дейтерия в молекулах отличалось от земных типов.

Сегодня ученые приходят к выводу, что некоторые астероиды, которые обнаружены на данный момент в Солнечной системе, являются «спящими» кометами или ядрами комет, которые исчерпали запасы летучих соединений или затаили их глубоко под поверхностью.

Другой неожиданный факт, правда, не связанный напрямую с органикой, состоит в том, что как метеориты C-класса, так и частички кометной пыли содержат в себе минералы, которые формировались при высокой температуре свыше 1000 градусов Цельсия. Это никак не согласуется с ранней гипотезой, что кометы формировались на окраине Солнечной системы в ходе конденсации газов. Поэтому-то интересна не только органика, а вообще все, что там нашел на 67P/Чурюмова-Герасименко малыш Philae, и как придется переписывать учебники после интерпретации полученных им данных.