Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Меркурий - планета ближайшая к Солнцу

Итоги первого пролета MESSENGER

     Как уже сообщалось, 14 января 2008 г в 19:04 UTC автоматическая станция MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment. GEochemistry, and Ranging) осуществила первый из трех запланированных пролетов Меркурия, предшествующих выходу на орбиту искусственного спутника планеты, пройдя на минимальном расстоянии около 200 км от ее поверхности. Предыдущая миссия к самой маленькой планете также была организована NASA и началась 3 ноября 1973 г. В ходе нее аппарат Маriner-10 совершил гравитационный маневр в окрестностях Венеры и оказался в резонансе с ближайшей к Солнцу планетой: период обращения зонда вокруг Солнца составил 176 земных суток, или ровно два меркурпанских года. Именно столько времени требуется Меркурию, чтобы завершить один оборот вокруг своей оси, поэтому при каждом пролете космический аппарат "видел" одну и ту же его сторону, освещенную Солнцем. Mariner-10 сблизился с Меркурием трижды: 29 марта 1974 г. (до расстояния 703 км), 21 сентября 1974 г. (48070 км) и 16 марта 1975 г. (327 км); позже связь со станцией была потеряна. Результатом этих визитов стали снимки примерно 45% поверхности планеты. Кроме того, оборудование зонда не позволяло получить информацию о ее химическом составе, строении, взаимодействии с солнечным ветром и многом другом.

Снимок Меркурия, переданный зондо MESSENGER с расстояния 27 тыс. км, за 80 минут до максимального сближения.
Космический аппарат "MESSENGER" - NASA

     Во время сближения с Меркурием космического аппарата MESSENGER за 55 часов его пребывания в непосредственной близости от планеты бортовые инструменты собрали в общей сложности 700 Гб данных. Был сделан 1231 снимок, в том числе прежде не наблюдавшихся областей. К сожалению, не обошлось без осложнений. Сбой в работе автоматической станции Ulysses, находящейся на полярной гелиоцентрической орбите, сорвал плановые процедуры получения информации от меркурианского разведчика. Связь с зондом должна была осуществляться тремя станциями дальней космической связи, оснащенными одной антенной с апертурой 70 м и двумя 34-метровыми. 15 января при проведении тестовой процедуры на зонде Ulysses не удалось получить телеметрическое сообщение по каналу связи в наиболее емком Х-диапазоне. Сейчас этот зонд находится на наиболее удобном для исследования приполярных областей Солнца участке своей орбиты, и именно в это время на светиле зафиксированы процессы, которые могут означать начало нового 11-летнего цикла его активности. Авария Ulysses потребовала выделения 70-метровой антенны для связи с ним. MESSENGER остался без штатных средств коммуникации. Оставшиеся 34-метровые антенны не способны обеспечить высокоскоростной прием научной информации и использовались в основном для приема телеметрии. Однако собранная информация не пропала, сохранившись в бортовом записывающем устройстве межпланетного аппарата. Позже с ним удалось установить связь при помощи основной антенны и получить собранные данные.

На этом снимке показан лимб Меркурия, каким его увидел MESSENGER при приближении к планете, с расстояния примерно в 18 тыс. км. На горячей и пустынной поверхности можно разглядеть множество кратеров, некоторые из них выглядят менее глубокими, чем кратеры сходных размеров на Луне. Сравнительно сильная гравитация на Меркурии и резкие перепады между дневными и ночными температурами способствуют сглаживанию выдающихся деталей рельефа (например, кратерных валов).
Космический аппарат "MESSENGER" - NASA

     Одна из областей Меркурия, в изучении которой ученые наиболее заинтересованы - Равнина Жары (другое название - бассейн Калорнс, Caloris basin), многокольцевая структура поперечником 1550 км. По данным зонда Mariner-10, которому не удалось заснять эту структуру полностью, ее размер оценивался примерно в 1300 км. Наиболее вероятным считается ударное происхождение равнины, причем удар оыл настолько сильным, что кора планеты оказалась пробитой на большую глубину, а сквозь разрывы в коре и мантии поднялись потоки лавы - при ее застывании образовались трещины и концентрические кольцевые валы. Лава, образовавшая лунные моря, темнее окружающего "материкового" вещества. На Меркурии залитые лавой участки выглядят светлее других районов.
     Еще Меркурий отличается от Луны наличием множества высоких скал и уступов, а также внешним видом метеоритных кратеров. Одна из возможных причин этих отличий - большая средняя плотность, вызывающая аномально высокую для такой маленькой планеты гравитацию. Ускорение свободного падения на поверхности Меркурия примерно такое же, как на Марсе (38% земного), при этом Марс по объему в 2,7 раза больше.

MESSENGER использовал свою узкоугольную камеру для того, чтобы запечатлеть окрестности крупного кратера Вивальди (Vivaldi), названного так в честь известного итальянского композитора. Фотографии этого кратера, внешнее кольцо которого имеет диаметр приблизительно 200 км, ранее были получены зондом Mariner- 10. Новые снимки дали возможность рассмотреть его в беспрецедентных деталях. Изображение получено с расстояния около 18 тыс, км, за 56 минут до минимального сближения космического аппарата с Меркурием. Диагональ снимка равна примерно 500 км. Отчетливо видны кратеры километрового диаметра.
Космический аппарат "MESSENGER" - NASA

Космический аппарат "MESSENGER" - NASA
Расположенный в южном полушарии Меркурия двухсоткилометровый кратер Матисс, как и большинство деталей поверхности планеты, назван в честь деятеля искусства - в данном случае великого французского художника Анри Матисса (Henri Matisse). Крупные меркурианские кратеры получают названия в честь лиц, внесших выдающийся вклад в гуманитарные науки и искусство - писателей, художников, скульпторов, архитекторов, композиторов, музыкантов. Названия присваиваются всем кратером диаметром более 100 км и выборочно - более мелким, выделяющимся своей четкостью или ореолом светлых лучей.

     Одна из самых удивительных находок - структура с необычной морфологией, получившая условное обозначение "Паук" (Spider). Она представляет собой сеть радиально расходящихся линий, напоминающих трещины, с центром в кратере, вероятнее всего, ударного происхождения. Сорокакилометровый кратер, к которому, подобно спицам колеса, сходятся эти борозды, расположен вблизи центра Равнины Жары, однако какое отношение он имеет к "пауку" и к самой равнине, пока не ясно. Он мог случайно оказаться в центре равнины, а возможно, столкновение, в результате которого образовался кратер, было достаточно сильным, чтобы кора растрескалась на огромной площади. Пока можно только с достаточной уверенностью сказать, что Равнина Жары была залита лавой 3.8-3.9 млрд. лет назад, то есть уже после периода интенсивной метеоритной бомбардировки, которую пережили планеты земной группы на заре формирования Солнечной системы.
     На снимках, полученных камерами зонда MESSENGER, удалось обнаружить гигантские разломы, тянущиеся по поверхности на многие сотни километров. По мнению ученых, эти нехарактерные для других планет образования могут быть признаками деформации коры Меркурия при его остывании. Возможно, поверхность планеты покрыта толстым слоем пыли. Один из признаков этого - характерное визуальное отличие относительно более старых и молодых кратеров. Цепочки кратеров зачастую образуют причудливые конфигурации.

Множество процессов формировали поверхность Меркурия в течение долгого времени, свидетельствами чего изобилует приведенный снимок. На нем показано, по крайней мере, пять различных событий древней истории планеты. В большом кратере, размер которого достигает 230 км, расположен меньший, 85-километровый. Оба они впоследствии были, вероятнее всего, заполнены лавой. Затем последовало формирование разлома, протянувшегося с юго-запада к северо-востоку. Последний значимый эпизод в истории этого региона - столкновение с крупным астероидоподобным телом, результатом которого стал большой кратер вверху снимка со следами выброса вещества из его центра. Часть этих выбросов, упав на поверхность, образовала цепочки "вторичных" кратеров.
Космический аппарат "MESSENGER" - NASA

     Анализ снимков позволил специалистам NASA выявить различия в характере поверхности возле северного и южного полюсов планеты. В первую очередь оно проявляется в неодинаковой плотности кратеров: в северных районах кратеров ударного происхождения значительно меньше, чем в южных. Причина таких различий пока неясна. Еще одним сюрпризом оказался тот факт, что у самой маленькой планеты обнаружилась магнитосфера, похожая на земную. До сих пор было известно, что дипольным, то есть имеющим один южный и один северный полюс, магнитным полем обладают лишь Земля и планеты-гиганты. У Венеры и Марса дипольная составляющая настолько слаба, что теряется на фоне мелкомасштабных структур - грубо говоря, поле этих планет состоит сплошь из магнитных аномалий. У Меркурия же наличествует полноценная магнитосфера, защищающая планету от частиц солнечного ветра и космических лучей. Правда, напряженность меркурианского магнитного поля все же на порядок меньше земного. Возможно, из-за этого MESSENGER не обнаружил никаких радиационных поясов, в которых могли бы накапливаться заряженные частицы, хотя по расчетам он должен был пройти сквозь них.
     Каким образом возникает магнитное поле Меркурия - большая загадка. Считается, что на Земле его генерируют хорошо проводящие электрический ток расплавленные металлы во внешнем слое ядра планеты. Меркурий гораздо меньше Земли, и запасы его внутреннего тепла быстрее "выбираются на поверхность", постепенно излучаясь в космос. За счет чего планета до сих пор сохраняет раскаленные недра, остается непонятным уже долгие годы. Астрономы также отметили наличие у Меркурия протяженной экзосферы. Этим термином называют атмосферу, настолько разреженную, что частицы газа в ней почти не сталкиваются. Спектрометры космического аппарата обнаружили в ней водород, натрий и кальций. Высокая температура, вызванная близостью Меркурия к Солнцу, слабое притяжение со стороны маломассивной планеты, сильное давление света и солнечного ветра вытягивают эту экзосферу в протяженный "хвост", направленный в сторону, противоположную Солнцу. Частицы, входящие в ее состав, регистрируются на расстоянии более 40 тыс. км от планеты, причем распределены они асимметрично: плотность натрия и водорода в северном полушарии существенно отличается от их плотности в южном.

Дно кратера с двойным валом, расположенного в левой части этого снимка, кажется довольно гладким, что может свидетельствовать о его вулканической природе, считают ученые. Уже после появления кратера данную область наискось пересек мощный тектонический разлом, из-за которого в южной (верхней) части дна кратера образовалось заметное поднятие. Кратеру в правом нижнем углу не повезло еще больше - разлом обрушил часть его вала.
Космический аппарат "MESSENGER" - NASA

Космический аппарат "MESSENGER" - NASA
В центре огромного Бассейна Калорис (Равнина Жары) на Меркурии был запечатлен кратер с необычными лучами, выходящими из его середины. До сих пор в Солнечной системе не встречалось кратеров с подобными "желобами". Вероятнее всего, радиальные "лучи" возникли в результате кратерообразующего удара.

     Итак, первые результаты есть. Будем ждать следующего посещения ближайшей к нашему светилу загадочной планеты, которое состоится в рамках этой интереснейшей миссии 6 октября текущего года.

Новая миссия BepiColombo - ESA

     18 января 2008 г. в Германии состоялась церемония подписания контракта на производство космического аппарата BepiColombo, головным подрядчиком изготовления которого является компания Astrium. Европейский проект получил имя итальянского ученого - профессора Университета Падуи Джузеппе Коломбо (Giuseppe Colombo, 1920-1984), предложившего схему полета к Меркурию, реализованную в 1974-1975 гг. американской станцией Mariner-10. Коломбо был одним из инициаторов отправки европейской миссии к комете Галлея (1Р/На11еу) и дал ей имя Giotto. Он также предложил различные варианты орбитальных тросовых систем, одну из которых пытались реализовать во время полетов американских многоразовых кораблей в 1992 и 1996 гг. (миссии STS-46 и STS-75).
     С тех пор как проект BepiColombo был официально предложен на рассмотрение Европейского космического агентства (ESA), прошло полтора десятилетия. В ноябре 1999г. ESA предложило Японии объединить два проекта: BepiColombo и Planet-C. Формальное соглашение между сторонами было подписано лишь в ноябре 2004 г. Японское агентство аэрокосмических исследований JAXA взяло на себя создание орбитального аппарата для магнитосферных исследований ММО (Mercury Magnetospheric Orbiter), который займется изучением магнитного поля Меркурия, а также внутренней области Солнечной системы. ESA несет ответственность за спутник МРО (Mercury Planetary Orbiter) для зондирования поверхности - его основной задачей станет исследование элементного состава планеты, ее геологии, внутренней структуры и экзосферы. Ранее планировался также посадочный зонд MSE (Mercury Surface Element); все три аппарата должны были быть запущены одной ракетой-носителем Ariane 5. Но затем, из соображений экономии, решили отправить зонд носителем меньшей грузоподъемности и отказаться от создания посадочного модуля. BepiColombo стартует в августе 2013 г. с помощью российской ракеты-носителя "Союз-2-1Б" с разгонным блоком "Фрегат-М" с космодрома Куру во Французской Гвиане. Поскольку МРО и ММО должны функционировать в условиях мощных тепловых потоков от Солнца и Меркурия, разработчики собираются использовать самые передовые технологии, чтобы защитить научные приборы и бортовую электронику от перегрева. В частности, планируется применить совершенно новую многослойную теплоизоляцию с верхним слоем из керамического волокна, а также радиаторы для отвода тепла от корпуса станции. Кроме того, на аппаратах установят специальные панели солнечных батарей, способные обеспечивать питанием все бортовые системы, даже будучи нагретыми до 250°С. Масса европейского модуля - порядка 500 кг, японского - около 250 кг. Полезная нагрузка будет включать в себя 16 научных инструментов, 11 из которых на МРО, пять - на ММО.

Снимок, полученный зондом MESSENGER через 80 минут после пролета планеты. Эта часть Меркурия никогда ранее не фотографировалась космическим аппаратом. Вверху справа виден Бассейн Калорис (Caloris basin). Mariner-10 запечатлел только восточную часть этого гигантского ударного кратера диаметром 1550 км. Диаметр самого Меркурия - примерно 4880 км.
Космический аппарат "MESSENGER" - NASA

     Прибытие к Меркурию запланировано на август 2019 г. Схема перелета BepiColombo основана на использовании шести гравитационных маневров: возле Луны в сентябре 2013 г., возле Земли - в январе 2015 г., еще двух (в феврале и сентябре 2016 г.) - в окрестностях Венеры. Затем станция дважды (в ноябре и декабре 2018 г.) пройдет вблизи Меркурия, чтобы скорректировать свою подлетную скорость и обеспечить условия для выхода на орбиту спутника планеты. Изюминкой баллистической схемы проекта, предложенной специалистами Astrium, является захват космического аппарата притяжением планеты без тормозного импульса. Достигается это за счет медленного подхода к ней с использованием особых условий вблизи точек либрации Li и L2 системы Солнце-Меркурий. Захват должен произойти в марте 2019 г.
     После отделения японского аппарата европейский МРО продолжит маневры с целью снижения своей орбиты - он будет работать на эллиптической траектории с апоцентром 1508 км, и его период обращения вокруг планеты составит 2,3 часа. ММО выйдет на вытянутую полярную орбиту высотой 400x11824 км с периодом обращения 9,2 часа. Благодаря кратности орбитальных периодов обоих зондов (соотношение 1:4) их взаимное положение будет часто повторяться. Расчетный срок функционирования аппаратов в окрестностях Меркурия составит один земной год (четыре меркурианских года) и может быть продлен еще на год, если позволят их ресурсы.
Источник: "Вселенная, Пространство и Время" 

Информация пленка полиэтиленовая здесь.
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru