Розета – история за комети и тяхното изследване

Нощта на 12-ти септември, 1969 година. 24-годишната Светлана Герасименко, току-що дипломиран астроном, наблюдава и снима звездното небе над Алма Ата, столица на тогавашната Казахска ССР, като идеята й е да локализира видими по това време комети. Една от целите на младия учен е кометата 32Р/Сола. За нейн лош късмет обаче се оказва, че фотографската плака, върху която би трябвало да е заснета кометата, е дефектна – фонът на фотографията е прекалено блед. Ядосаната Герасименко тъкмо обмисля да изхвърли на боклука плаката, когато при по-внимателно вглеждане открива, че близо до центъра й все пак се вижда някакъв мъгляв обект, който може би е именно търсената комета. Така че все пак решава да я запази.

След месец Герасименко заедно с ръководителя й Клим Чурюмов започват анализ на получените в Алма Ата фотографии. Когато стигат до повредената плака, двамата правят интересно откритие – заснетият обект се намира на около два градуса от местоположението, на което би трябвало да се намира 32Р/Сола. Невъзможно е това да е същата комета. След още по-внимателен анализ откриват и самата комета 32Р/Сола на мястото й, но по-бледа от очакваното. А онова, което се намира на два градуса от нея, всъщност се оказва нова, неизвестна до този момент комета! Герасименко и Чурюмов трескаво проучват и останалите плаки и откритието е потвърдено – тя е видима още на четири фотографии. За науката се ражда кометата 67Р/Чурюмов-Герасименко.

Скоро след това откритие става известна и орбитата на кометата 67Р (“67Р” означава, че това е 67-та регистрирана периодична комета; Халеевата комета е 1Р). Изглежда, че тази комета е имала динамична история, в която планетата Юпитер е изиграла решителна роля.

Кометите, в това число и 67Р, по принцип водят началото си от т.нар. Пояс на Кайпер, опасващ периферията на Слънчевата система в равнината на слънчевия екватор (еклиптиката). Далеч от Слънцето топлината е нищожна и там от милиарди години, още от създаването на системата, орбитират безброй много ледени късове. С времето поради гравитационни смущения, породени от големите планети (най-вече Юпитер) и колизии помежду им, някои от тези обекти променят орбитата си, така че започват да навлизат все по-навътре в Слънчевата система, приближавайки се периодично до Слънцето. При тези приближавания се изпарява част от веществото им и тук на Земята наричаме подобни тела комети.

На тази картинка виждате къде горе-долу се намира Поясът на Кайпер – отвъд орбитата на Нептун. Макар да изглежда, че обектите, които се намират в този пояс са най-отдалечените членове на Слънчевата система, това всъщност не е така. Тази чест се полага на телата, нахождащи се в т.нар. Облак на Оорт. Той има сферична форма и се простира на разстояние до 1 светлинна година от Слънцето. Което е наистина много. За сравнение най-близката звезда до Слънцето се намира на около 4 светлинни години от него.

Орбитите на кометите са много неустойчиви и 67Р/Чурюмов-Герасименко е чудесен пример за това. Проведените орбитални симулации на тази комета показват, че до 1840 г. тя не се е приближавала на повече от 4 астрономически единици до Слънцето (“астрономическа единица” е мярка за разстояние, равняващо се на разстоянието Слънце-Земя – приблизително 150 000 000 km), при което кометата е оставала замръзнала и изобщо не се е виждала от Земята. От тогава поредица от близки преминавания покрай Юпитер, довели до промяна на перихелия на кометата и сега той е само на 1,25 астрономически единици до Слънцето, като една орбитална обиколка трае 6,45 години.

Оставяме на мира за момент 67Р и от 1969 г. прескачаме в 80-те години, когато за първи път кометите попаднали под фокуса на космически изследователски мисии. Причина за този интерес била най-известната от всички комети – Халеевата, която през 1986 г. преминала покрай Слънцето, след като били изминали 76 години от последното й приближение. Тъй като до следващото появяване на прочутата комета трябвало да се изчакат още 76 години, нямало как да се изпусне безценната възможност за космическото й изследване. Нали? Всъщност Съединените щати направили точно това – изпуснали тази възможност. 80-те години за САЩ в контекста на космическите изследвания са белязани основно от две събития – драстично орязания бюджет на NASA след славните години на “Аполо” и трагедията със совалката “Чаленджър” (също през 1986 г.), така че американците се направили, че кометата я няма. СССР обаче за последен път се възползвал от възможността да събере точки в надпреварата с врага си. И така апаратите Вега 1 и Вега 2 (името им идва от Венера-Галей, тъй като основните им мисии били свързани с кацане на Венера) се превърнали в първите космически изследователи на Халеевата комета – те я облетели на разстояние около 9 000 km и заснели първите снимки, показващи как изглеждат изобщо кометите отблизо. Седмица след тях при Халеевата комета пристигнала и първата европейска космическа мисия “Джото”, която преминала само на 596 km от ядрото й и едва оцеляла заради силната запрашеност около него.

Халеевата комета, видяна от апарата Джото на 1 500 km от нея. Изображение: ESA

Този успех окуражил Европейската космическа агенция да развие концепция за следваща космическа мисия, която да извърши задълбочено изследване на комета и дори кацане на повърхността й. През 1993 г. новата мисия, наречена Розета, била официално одобрена, а за нейна цел била нарочена кометата 43Р/Виртанен. Розета трябвало да бъде изстрелян през 2003 г. и да достигне кометата през 2011 г. Но… Но на 23 декември 2002 г. ракетата-носител Ариана 5, която трябвало да изведе в орбита Розета само след три седмици, се взривила при извеждането на комуникационен сателит. Полетите с Ариана 5 били преустановени, докато се открият причините за произшествието, а това означавало, че Розета няма да ходи до 43Р/Виртанен.

За щастие имало и резервен план, който включвал изстрелване само година по-късно. Целта обаче трябвало да се промени и учените избрали Розета да се насочи към кометата 67Р/Чурюмов-Герасименко! Удивително е как след като била открита по толкова късметлийски начин, тази комета също толкова късметлийски била определена за цел на научна мисия. Странен е животът понякога, ако не винаги…

И така днес след повече от десет години полет в безкрайния космически простор, Розета най-накрая пристигна при своята цел!

Тези десет години бяха белязани с огромните усилия от страна на технически екип, поддържащ апарата, с немалката доза късмет при пътешествието му, както и с един любопитен куриоз. За да пропътува гигантското разстояние до орбитата на Юпитер, Розета се възползва от една често срещана тактика при далечните космически мисии – т.нар. гравитационно ускоряване. Гравитационното ускоряване се състои в това космическият апарат да премине в непосредствена близост до масивен обект (планета) така че гравитацията да го привлече към планетата. При това обаче апаратът се ускорява дотолкова, че всъщност гравитацията на планетата не може да го удържи в орбита и така той продължава с по-висока скорост нататък. Космечески еквивалент на движението на аванта по нанадолнището на някой хълм. За да се ускори дотолкова, че да достигне 67Р, Розета трябваше да облети три пъти Земята и един път Марс.

Тази композиция е съставена от три снимки на Марс, заснети чрез камерата OSIRIS на Розета, в три различни честотни обхвата – ултравиолетов, близък инфрачервен и в „естествени цветове“. Изображение: ESA

Облитането на Марс през 2007 г. само на 250 km над повърхността му бе особено критично за успеха на мисията. Рискът се състоеше в това, че Розета, който изцяло се захранва от слънчеви панели (всъщност това е първият апарат, който е отишъл толкова далеч, захранван само от Слънцето) остана за 15 минути в марсианската сянка, поддържан единствено от батериите си. Нещо, което по принцип апаратът не е бил предвиден да прави, но го направи.

Няколко месеца по-късно по-време на второто земно облитане Розета се забърка в една забавна история. Космическата мисия бе погрешно взета за приближаващ Земята астероид, голям около 20 m и криещ немалък риск от сблъсък с планетата ни. Обектът дори бе именуван като VN84, преди да се разбере конфузната истина.

Антициклон над Тихия океан, видян от Розета по време на третото си преминаване покрай Земята. Изображение: ЕSA

Освен да обикаля насам-натам из Слънчевата система през тези десет години Розета бе използван и многократно за ценни научни наблюдения на неща по пътя си. Апаратът засне два астероида – 2867 Щейнс и 21 Лутеция, както и откри, че обектът Р/2010 А2 не е комета, а астероид и праховата опашка, която има, e следствие от удар с друг астероид.

Астероидът Лутеция – поредната фотографска цел на Розета. Изображение: ESA

Но най-голямото предизвикателство пред Розета дойде тази година. Да се приближиш до обект с нищожна маса, само на 100 km от него и на 800 000 000 km от Земята е като игра на голф в космически мащаб, в която залогът е апарат, струващ милиард евро и две десетилетия труд. За да достигне 67Р, Розета трябваше много внимателно да намали скоростта си от 775 m/s спрямо кометата до само 1 m/s.

Всичко, поне досега, минава като по мед и масло. От около седмица Розета е край 67Р/Чурюмов-Герасименко и в медийното пространство валят новини и снимки от далечната комета. Но този успех не падна случайно от небето. Днес много хора някак с пренебрежение се отнасят към успехите на съвременното космическо усвояване, част от които се паднаха и на Розета. Свикнахме с постиженията на десетките научни мисии и остава усещането, че всичко е вече е много лесно, че няма риск от провал. Истината обаче е съвсем различна – успехът на апарати като роувъръте Кюриосити, Спирит и Опортюнити, изследователските мисии на Месинджър, Касини и Розета, комплексът на Международната космическа станция, всичко това е резултат от гигантските усилия на хиляди специалисти и учени, годините на внимателна подготовка и планиране и натрупания опит при космическите изследвания. Много е трудно; независимо от усилията, винаги има шанс нещата да се объркат, и всички ние трябва да уважаваме постиженията на хората, изпратили най-далечните пратеници на човечеството.

Ядрото на 67Р е с размери 5 на 3 km и се върти около оста си за 12,7 часа. В момента температурата на повърхността му е -70 градуса по Целзий, с двайсетина градуса по-топло, отколкото ако кометата бе изцяло покрита от лед. Снимки: ESA

Що се отнася до самата комета 67Р, първите изображения от нея вече донесоха безценна научна информация и дори известна доза изненада. Както виждате от снимките, оказа се че кометата притежава странна форма, която може да се оприличи на две снежни топки, долепени една до друга. Предстои да разберем дали наистина това са две отделни тела, които някога в миналото са се слели в една комета, или стесненият участък се дължи на интензивно изпаряване на вещество от него, когато кометата е в перихелий.

Идеята на мисията Розета е да видим как се променя една комета, докато се приближава към Слънцето – в този ред на мисли екшънът тепърва предстои (перихелият на кометата е чак след година). В следващите седмици Розета ще извърши още маневри, с които да навлезе в орбита около кометата, на едва 30 km над повърхността й. Това е нещо, което не е правено досега. Друго такова нещо ще извърши малкият апарат, наречен Филе, който засега е прикрепен към Розета. През ноември Филе ще кацне върху самата комета или поне такъв е планът.

(Апаратът Розета е кръстен на град Розета, Египет, където преди повече от две столетия е била намерена каменна плоча, върху която е написан един и същ текст с древноегипетски йероглифи и на старогръцки. Този камък стои в основата на разчитането на йероглифното писмо. Филе пък е кръстен на едноименен остров в горното течение на Нил, където също е бил открит обелиск с двуезичен надпис, улеснил разбирането на йероглифите).

Информация от:

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/Happy_birthday_An_interview_with_Svetlana_Gerasimenko

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/History_of_cometary_missions

http://www.uwgb.edu/dutchs/PLANETS/Comets.HTM

http://www.fallofathousandsuns.com/comet-churyumov-gerasimenko.html

http://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2007/1227.html