Вокруг Света - Журнал "Вокруг Света" №12 за 2005 год

Антон Ланге, Иван Шакуров | Фото Антона Ланге, Сергея Гусева

Авторы благодарят Министерство по культуре и туризму Малайзии и директора Московского представительства компании TOURISM MALAYSIA Роззи бин Ахмада за помощь в организации экспедиции.

Планетарий: Как сесть на хвост кометы?

Наше Солнце имеет миллиарды спутников самого разного размера, вращающихся вокруг него. Часть из них мы видим как планеты, некоторые наблюдаем в виде астероидов и метеоритов. Есть среди них и особые представители — кометы, периодически раздувающиеся до невероятных размеров, расцвечивая звездное небо огромными хвостами.

По прогнозам американских ученых, 15 января 2006 года в три часа ночи на Землю упадут частицы кометы Вильда-2. Однако это событие не должно беспокоить землян, поскольку осуществится оно планово: с неба прилетит не сама комета, а небольшая коническая капсула диаметром 80, высотой 50 см и весом 46 кг. Приземлится она с помощью парашюта на заснеженной равнине в пустынном районе американского штата Юта, в 110 км от города Солт-Лейк-Сити. Точнее — посреди обширного военного полигона для бомбометания и ракетных стрельб на участке размером 30х84 км. Внутри капсулы будет находиться кометная пыль, собранная американской автоматической станцией Stardust («Звездная пыль»). В случае мягкой посадки ученые получат уникальную возможность изучить химический состав кометы в лабораторных условиях. Комета Вильда-2 представляет особый интерес для исследования, поскольку к моменту встречи со станцией Stardust она пролетела вблизи Солнца лишь пять раз и изначальное состояние ее вещества изменилось незначительно. Чего нельзя сказать о комете Галлея, которая проходила близ Солнца уже более ста раз. Дело в том, что раньше ядро кометы Вильда-2 двигалось по орбите, расположенной между Юпитером и Ураном, было астероидом и не имело никакого хвоста. Но в 1974 году оно подошло очень близко к Юпитеру и гравитационное воздействие этой гигантской планеты изменило орбиту астероида так, что он стал каждые 6,4 года сближаться с Солнцем и превратился в комету. Каждое сближение кометы с Солнцем приводит к частичной потере легколетучих веществ, а ее более тугоплавкий материал остается почти нетронутым. Поэтому ядро «старой» кометы Галлея и имеет чрезвычайно темный цвет, а ядро «свежей» кометы Вильда-2 — довольно светлое, в его поверхностном слое много льда, который еще не успел улетучиться.

Чтобы наиболее точно узнать, из чего состоит комета, нужно проанализировать ее вещество с помощью различных высокочувствительных приборов, доставив его образцы на Землю. Но на борту небольшого космического аппарата такие приборы разместить сложно, ведь размеры станции Stardust 1,7х0,7х0,7 м — примерно как у письменного стола. Как же взять образец вещества, разлетающегося от ядра кометы с огромной скоростью? По космическим меркам Stardust двигалась относительно кометы неспешно, примерно в полтора раза медленнее, чем летают вокруг Земли искусственные спутники. Однако даже такая скорость была в несколько раз больше, чем у пули, — станция пролетала за одну секунду 6 км. Соприкосновение пылинок с контейнером из твердого материала на такой скорости (более 20 тыс. км/ч) привело бы к их сильнейшему нагреву и испарению. Единственным способом, позволяющим поймать и мягко остановить эти пылинки, оказалась ловушка из уникального материала — аэрогеля, который был создан в 1931 году, но большого распространения не получил. Сейчас он обретает вторую жизнь благодаря своим теплоизолирующим свойствам. На 99,8% аэрогель состоит из воздуха, а еще на 0,2% — из двуокиси кремния, попросту говоря — кварца, и представляет собой твердое вещество с пористой структурой, напоминающей губку, поры которой не разглядеть — их диаметр всего 20 нанометров (то есть на длине 1 мм помещается 50 тыс. таких пор). Аэрогель, использованный на станции Stardust, попал в «Книгу рекордов Гиннесса» как твердое вещество с наименьшей плотностью — 3 мг/см 3 . Он в 1 000 раз легче, чем кварцевое стекло, хотя их химический состав одинаков.

При подлете к комете космический аппарат напоминал готового к сражению рыцаря, закованного в латы, — защитные экраны из нескольких слоев керамической «ткани» Nextel были установлены не только на приборном отсеке, но и на каждой из солнечных батарей, распластанных в виде двух крыльев. Предполагалось, что эти экраны защитят станцию от ударов пылинок и даже от небольших, величиной с горошину, камешков. 31 декабря 2003 года станция Stardust вошла в облако разреженного вещества кометы, простирающееся на сотни километров вокруг ее ядра. А 2 января 2004 года приблизилась к самому ядру кометы на расстояние 240 км. Оказалось, что полет среди пылинок не был безопасным — бортовые датчики показали, что внешний (амортизирующий) слой защитного экрана был пробит крупными пылинками не менее 12 раз. Однако последующие слои остались неповрежденными. Трижды встречались особенно плотные струи газово-пылевых выбросов, во время пролета сквозь которые в защитный экран за секунду ударялось около 1 миллиона мельчайших частиц. Когда станция приблизилась к комете, ловушка для пыли была выдвинута из защитного контейнера и расположена перпендикулярно потоку вещества, вылетающего из кометного ядра. Мельчайшие частички кометы, проносящиеся с громадной скоростью, застревали в аэрогеле, толща которого плавно замедляла их стремительный полет. В процессе торможения пылинки оставляли след в виде узенького туннеля длиной примерно в 200 раз больше своего диаметра. По этим следам их и будут отыскивать с помощью микроскопа перед извлечением для изучения. Через 6 часов после встречи с кометой аэрогелевая панель с застрявшими в ней несколькими десятками мг пылинок была упакована в защитную капсулу. Ученые рассчитывают, что по доставке на Землю им удастся обнаружить не менее 1 000 пылинок сравнительно крупного размера — диаметром более 15 мкм (в 4 раза тоньше волоса). Кроме сбора кометной пыли станция впервые сфотографировала ядро кометы с очень близкого расстояния. На этих подробных снимках обнаружились довольно необычные формы рельефа и вместо ожидавшихся двух-трех газовых струй насчитали более двух десятков газопылевых потоков, вырывающихся из-под поверхности кометы. Судя по снимкам, нагретый Солнцем лед на отдельных участках ядра сразу превращается в газ, минуя стадию жидкого состояния. Струи этого газа улетают в космическое пространство со скоростью несколько сотен километров в час. На фотографиях отчетливо видна твердая поверхность кометного ядра, покрытая кратерами глубиной до 150 м, острыми пиками высотой 100 м и резкими обрывами. Поперечник крупнейшего кратера — 1 км составляет 1/5 диаметра ядра кометы. Впечатление такое, что материал ядра очень крепкий, удерживающий крутые откосы кратерных склонов в первозданном состоянии, не дающий им обрушаться или растекаться. Ни на одном из трех десятков небесных тел, детально сфотографированных с космических станций (планеты, их спутники и астероиды), похожего рельефа до сих пор не встречалось. Возможно, что такие черты строения поверхности характерны лишь для ядер комет и вызваны солнечной эрозией.

Знаменитая комета Галлея по праву считается «главной » — ее появления вблизи Земли зафиксированы 30 раз начиная с 240 года до н. э. Английский ученый Эдмунд Галлей на рубеже XVII—XVIII веков впервые установил периодичность в ее движении и предсказал время следующего ее появления. С тех пор она и стала называться его именем.

В 1986 году, как известно, к ней была отправлена целая космическая флотилия — советские станции «Вега-1» и «Вега-2», европейская станция Giotto («Джотто») и японские Sakigake («Пионер») и Suisei («Комета»), да и американская станция ICE приняла участие в наблюдениях, хотя находилась от нее очень далеко, в 30 млн. км.

Наблюдения с космических станций «Вега» и Giotto впервые показали, как выглядит кометное ядро, которое до этого скрывалось от астрономов за облаками выбрасываемого им газа и пыли. По форме оно напоминает картофелину размерами 14x10х8 км. Неожиданным оказался и тот факт, что ядро темное, как сажа, и отражает только 4% падающего света. На обращенной к Солнцу стороне наблюдались выбросы газа и пыли, прорывавшиеся через темную оболочку. Ядро кометы Галлея очень пористое, содержит много пустот, и его плотность — 100 мг/см 3 (в 10 раз меньше, чем у воды). Оно состоит в основном из обычного льда с небольшими включениями углекислых и метановых льдов, а также пылевых частиц. Темный цвет обусловлен накоплением каменного материала, остающегося после испарения льда. По расчетам, при каждом пролете кометы Галлея около Солнца с ее поверхности исчезает слой толщиной около 6 м. В результате этого за 100 последних пролетов (за 7 600 лет) ее диаметр уменьшился на 1,2 км, что составляет примерно 1/10 от нынешнего поперечника.