Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» №04 за 1985 год
Поскольку столкновения комет с нашей планетой не исключительное явление и на ранних стадиях развития планетной системы такое происходило довольно часто, Земля вполне могла «заразиться» от них органической материей.
Проблема здесь, однако, в том, что перепады температур в кометах, поскольку они движутся вокруг Солнца по очень сильно вытянутым орбитам, огромны. К тому же колоссальная энергия, которая выделяется и при столкновении кометы с препятствием, в данном случае с Землей, скорее всего уничтожила бы всю органику.
Наблюдения комет крайне важны и для диагностики физических условий в межпланетном пространстве. Использование их в качестве естественных зондов в настоящее время — единственная возможность исследовать те участки космического пространства, которые пока труднодоступны для межпланетных станций.
Комета на телеэкране
Установить, откуда кометные ядра приходят во внутренние области Солнечной системы, а заодно решить проблему происхождения короткопериодических комет, вероятно, удалось нидерландскому ученому Я. Оорту. Анализируя распределение девятнадцати известных к 1950 году долгопериодических комет, он обратил внимание, что все они группируются к области, отстоящей от Солнца на расстоянии порядка 50—100 тысяч астрономических единиц (то есть расстояний от Земли до Солнца). Ученый предположил, что Солнечная система окружена гигантским облаком комет. По некоторым расчетам, в этом облаке Оорта находится более 100 миллиардов комет. Под влиянием гравитационных полей близко проходящих звезд некоторые из них покидают это облако и направляются «в экспедицию» во внутренние зоны Солнечной системы. Они-то и регистрируются как новые кометы. Часть из этих комет переходит на так называемую «переходную орбиту», перигелий которой находится далеко за пределами орбит планет-гигантов Юпитера и Сатурна. Затем они постепенно перемещаются на конечные орбиты, проходящие неподалеку от Солнца.
К настоящему времени известно уже около 100 первичных кометных орбит. И все они свидетельствуют в пользу гипотезы Оорта.
До сих пор неясен физический механизм взаимодействия вещества комет с солнечной радиацией, природа резкого изменения свечения и многое другое. Что касается, например, вспышек яркости, то одно время они объяснялись как следствие столкновений ядра с другими небесными телами, например мелкими астероидами. Однако в ряде случаев частота вспышек столь высока, что гипотеза столкновений выглядит маловероятной.
Наземными спектроскопическими исследованиями легко определяются молекулы «дочерние», то есть вторичные. Дело в том, что при переходе кометного льда из твердого фазового состояния непосредственно в газообразное газ вылетает с поверхности кометы почти со скоростью звука и распространяется в межпланетном пространстве в виде кометного ветра. В районе ядра кометы плотность газа очень велика. Поэтому вследствие столкновений молекул друг с другом в них происходят существенные химические изменения. В ходе этих процессов и образуются вторичные, «дочерние» молекулы. Поэтому поиск «родительских» молекул, то есть определение состава газа в околоядерной области, является одной из важнейших задач космического эксперимента.
Задачи космических исследований комет обусловливают вполне определенный состав аппаратуры экспедиций. Он, естественно, должен включать в себя телевизионную камеру, кроме того, на борту необходимо иметь масс-спектрометры различных типов для определения видов нейтральных и ионизированных молекул и пылинок кометных атмосфер, магнитометры, электронные анализаторы, радиокомплекс, позволяющий производить радиопросвечивание кометной плазмы, радиолокацию ядра, головы и хвоста кометы, принимать ее собственное радиоизлучение.
Масса научной аппаратуры, которую можно разместить на космических аппаратах, естественно, весьма ограниченна. Поэтому, несмотря на единые в принципе научные цели, преследуемые во всех проектах, состав приборов, размещаемый на каждом из космических аппаратов, различен. Так, например, масса полезной нагрузки советского космического аппарата «Вега» — 130 килограммов, что почти в три раза больше, а скорость передачи научной информации на Землю на 50 процентов выше, чем у аппарата Европейского космического агентства «Джотто».
Пожалуй, самой уникальной в составе научного комплекса «Беги» является телевизионная система. Она состоит из двух камер с соответственно различными фокусными расстояниями. Одна камера — узкоугольная высокого разрешения, другая — широкоугольная — будет служить датчиком наведения.
Телевизионная система должна обнаружить комету и ее ядро, обеспечить автоматическое слежение за ним и передачу его изображений с максимальной детальностью на наземные приемные пункты. В состав системы входят бортовая ЭВМ для предварительной обработки изображений и вычисления координат ядра кометы. Поскольку съемка будет выполняться в нескольких спектральных зонах, это даст возможность синтезировать на Земле цветные изображения кометы. Использование при создании телевизионного комплекса «Веги» новейших материалов, технологий и достижений в области микроэлектроники позволило достичь рекордно низкой, всего 31,5 килограмма, массы для столь сложной и обладающей мощной оптикой системы.
Существенной особенностью советских автоматических межпланетных станций проекта «Вега» является и трехосная ориентация космического аппарата, благодаря которой можно обеспечить наведение оптических приборов на околоядерную часть кометы. Основной поток информации будет передаваться на Землю в режиме непосредственной передачи.
Научные исследования кометы начнутся поэтапно. Первый этап — сеанс включения научной аппаратуры — произойдет за двое суток до сближения с кометой, когда аппарат будет находиться от нее на расстоянии 14 миллионов километров, второй сеанс будет произведен при расстоянии до ядра около 7 миллионов километров. В момент встречи начнется третий сеанс.
Для будущих поколений
Когда после появления кометы Галлея в 1759 году стало ясно, что это действительно регулярная комета с периодом около 76 лет, возникла идея международного сотрудничества астрономов разных стран с целью ее изучения. Первая международная программа наблюдений кометы Галлея к ее появлению в 1835 году была предложена великим русским астрономом Василием Яковлевичем Струве, сформировавшим основные научные задачи ее исследований.
Еще более значительные усилия были предприняты перед появлениё"м этой кометы в 1910 году. Астрономы многих стран мира попытались объединиться и создать международную службу кометы Галлея. Это принесло ощутимые результаты. Был получен богатейший материал, который позволил разработать инженерную модель кометы. Эта модель с успехом использовалась при проектировании нынешних космических аппаратов.
Подготовка к исследованиям кометы Галлея средствами ракетно-космической техники началась давно. Обсуждалось несколько вариантов полетов. Европейское космическое агентство, объединяющее ряд западноевропейских стран, с 1980 года приступило к подготовке проекта «Джотто», названного так в честь итальянского художника, давшего миру первый документальный «портрет» кометы Галлея.
Надо сказать, что первоначально в разработке проекта участвовало и Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Но для Соединенных Штатов более важными оказались военные программы в космосе, и проект стал чисто западноевропейским. Запуск космического аппарата планируется осуществить при помощи ракеты «Ариан». Сначала автомат будет выведен на промежуточную орбиту, с которой затем отправится к комете. В пути он будет находиться 247 суток.
По японскому проекту «Планета А» планируется последовательный запуск двух аппаратов. Но только один из них должен встретиться с ядром кометы. По планам, он подлетит к комете не ближе чем на 100 тысяч километров, поэтому скорее всего аппарат сможет наблюдать лишь кому. Второй будет в это время проводить исследования плазмы солнечного ветра вдали от кометы.
Пожалуй, никогда ранее в истории астрономии не планировалось столь широкое международное сотрудничество, как сейчас, в ожидании нынешнего прихода кометы. Решением 18-й Генеральной ассамблеи Международного астрономического союза принята международная программа ее исследований. В рамках этой программы создано два координационных центра: один в Пасадене (США) — для централизации и координации наземных наблюдений всеми возможными способами в западном полушарии Земли, включая Японию, Филиппины, Индонезию, Австралию и Новую Зеландию; второй — в Бамберге (ФРГ) для восточного полушария.
В СССР также создана программа наземных наблюдений кометы Галлея, которая является составной частью международной программы. Трудно переоценить значение одновременных наблюдений кометы Галлея обсерваториями всего земного шара, тем более по единым программам. Но главная цель, конечно,— получить, так сказать, «всеобъемный портрет» кометы, комбинируя данные наземных наблюдений с одновременными пробами, «взятыми изнутри», то есть прямыми методами, экспедиционными кораблями.
