Астероиды - космические лилипуты
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Астероиды и Кометы
Кометы
StarDust
Страница: Старт StarDust (Part #1, Part #2, Part #3), Пролетая Аннефранк, Комета Вильда-2 (Part #1, Part #2, Part #3), Комета Темпеля-1, Фотогалерея StarDust, "Звездная пыль";
Малые тела Солнечной системы

Образцы кометы "StarDust" - "Wild-2"

    Исследовать свойства межзвездной пыли можно, разумеется, на расстоянии - с помощью телескопов и других приборов, расположенных на Земле или на ее спутниках. Но куда заманчивее межзвездные пылинки поймать, а потом уж обстоятельно изучить, выяснить - не теоретически, а практически, из чего они состоят, как устроены. Вариантов тут два. Можно добраться до космических глубин, набрать там межзвездной пыли, привезти на Землю и проанализировать всеми возможными способами. А можно попытаться вылететь за пределы Солнечной системы и по пути анализировать пыль прямо на борту космического корабля, отправляя на 3емлю полученные данные. Первую попытку привезти образцы пыли, но кометной в 1999 году предприняло NASA - КА "StarDust".

    Семилетнее путешествие корабля Stardust к комете Wild 2 и обратно, окончено: капсула с образцами "звездной пыли" приземлилась на военном полигоне американского штата Юта. Когда ее доставили в одну из лабораторий NASA, оттуда начали извлекать миллиграммы вещества, которое стало самым дорогим материалом на Земле: миссия стоила 212 миллионов долларов. Астрономы считают, что эти деньги потрачены не зря: Stardust оказался первым за 34 года аппаратом, возвращение которого из-за пределов земной орбиты обошлось без неприятностей, вернее лишь спускаемой 45-килограмовой капсулы (сам аппарат продолжил своё движение вокруг Солнца после разделения 14 января). На борту аппарата осталось 17 кг горючего для двигателей, что дает свободу маневра в выборе других объектов для их изучения. В ноябре 2002 года на скорости 25195 км/час Stardust приблизился на 3060 км к небольшому астероиду 5535 Annefrank и сделал более 70 его фотографий. А 2 январе 2004 года зонд выполнил главную задачу - успешно взял пробы вещества кометы 81P/ Wild 2, пролетев всего 240 км от её ядра. Эта встреча произошла на расстоянии 390 миллионов километров от Земли.

Космический аппарат
Капсула зонда Stardust при вхождении в атмосферу Земли светилась подобно летящей комете. NASA распространило фильм о приземлении возвращаемого аппарата межпланетного зонда Stardust, который был снял 15 января с борта самолета DC-8.
Кометы Wild-2 и КА "Звездная пыль" (StarDust)
Капсула Stardust после приземления в 5 часов 10 минут по восточному времени США (или в 13 часов 10 минут по московскому времени), кадр NASA-TV. Капсула вошла в атмосферу нашей планеты на высоте 125 км от Земли со скоростью 46 440 км/час.
Посадка StarDust

    Орбита кометы Вильда-2 пролегает между орбитами Марса и Юпитера, сама она, как и все кометы, образовалась в таинственном поясе Койпера. Именно там хранятся ключи к пониманию природы и устройства Солнечной системы. Правда, само вещество комет и естественным путем попадает на нашу Землю. С судьбой зонда Stardust будут связаны (по крайней мере) две записи в книге рекордов Гиннеса: во-первых, она вошла в атмосферу быстрее, чем любой из прежних космических кораблей - и благополучно совершила посадку. Во-вторых, на ее борту находился самый легкий среди твердых материалов. Кроме того, ученым прежде не приходилось брать в руки кометное вещество: до сих пор все сведения о нем поступали в лаборатории только в виде скупой информации от анализаторов различных зондов, которые регулярно встречаются с этими небесными телами уже около двадцати лет.
    Капсула вошла в атмосферу нашей планеты на высоте 125 км от поверхности Земли со скоростью около 46 440 км/час (12,9 км/сек). На высоте 32 км раскрылся тормозной парашют, примерно на 3-километровой высоте - раскрылся основной парашют, и капсула совершила мягкую посадку на полигоне военно-воздушных сил США (в штате Юта). Яркий искусственный "метеор" был хорошо виден с Земли. "Забавно, что миссия по исследованию кометы сама завершилась рукотворной кометой", - поделился радостью ведущий научный руководитель программы Дон Браунли (Don Brownlee).
    Первую пробу материи из космоса привезли в США американские астронавты, побывавшие на Луне, затем беспилотная "Луна-16" обеспечила лунным грунтом советских специалистов. После Apollo-17, приземлившегося в 1972 году, и до начала 21 века "ввозом" образцов внеземного вещества никто больше не занимался. Затем в NASA предприняли две новых попытки: в 1999 и 2001 году корабли Stardust и Genesis отправились добывать равно эфемерные продукты: "солнечный ветер" и "звездную пыль". Помимо собственно цели, у этих аппаратов было много общего - от конструкции капсулы до пункта прибытия, поэтому первую аварию координаторы Stardust не могли не воспринять как предупреждение. Герметичный бокс корабля Genesis не сумел раскрыть парашюты и разбился на территории штата Юта 8 сентября 2004 года. Его нашли погруженным в грунт и сильно деформированным. (Как выяснилось позже, сами контейнеры со следами "солнечного ветра" тоже пострадали, но есть вероятность восстановления изучения образцов).
    15 января 2006 года стало известно, что зонду Stardust повезло больше: приземление было мягким. Как отметили наблюдатели в Неваде и Юте, последние минуты его путешествия оказались довольно зрелищными: разогретая емкость светилась примерно так же, как крупные метеоры. Груз, пропутешествовавший 4,6 миллиарда километров, отправились встречать вертолеты. Поскольку в этот момент было еще темно, за снижением капсулы следили с помощью инфракрасных камер и подобрали ее практически сразу. Находку передали в Джонсоновский космический центр NASA, где специалисты со всей тщательностью занялись "выбиванием пыли".
    Вскрыли капсулу американского зонда 17 января в специальной стерильной лаборатории Центра пилотируемых космических полетов имени Линдона Джонсона под Хьюстоном (штат Техас). "Это превосходит все ожидания. Мы видим множество следов от воздействий. Есть и большие, и крохотные", - заявил научный руководитель проекта Дональд Браунли. "Это феноменальный успех", - добавил ученый. По его оценкам, заполненная аэрогелем ловушка Stardust захватила за время космического путешествия свыше 1 млн частичек кометного вещества и межзвездной пыли. Следы от ударов крупных частиц, сообщил ученый, отчетливо видны в аэрогеле даже с расстояния примерно в 1 метр и в конце некоторых из них можно рассмотреть черные частички кометного вещества.
    Повышенный интерес к "кометной пыли" легко объяснить: астрономы считают ее одним из свидетелей рождения Солнечной системы. О кометах принято думать как о самых постоянных, с химической точки зрения, телах, состав которых не менялся последние четыре с половиной миллиарда лет. Согласно существующим моделям, в ядра из замерзших газов вморожено "доисторическое вещество" газово-пылевой туманности, большая часть которого была израсходована на строительство планет и Солнца. Сейчас, приближаясь к нему, кометы "оттаивают" и рассеивают свои компоненты на миллионы километров вокруг, образуя "кому" и "хвост". "Кома", или видимая часть "головы" кометы, является главной и самой плотной частью окружающего ядро облака, однако всё равно крайне разрежена даже по сравнению с земной атмосферой.

Кометные частицы
Следы от ударов крупных частиц отчетливо видны в аэрогеле. Теперь ученым с помощью микроскопов предстоит изучить строение и состав доставленных из космоса образцов вещества.
Кометы Wild-2 и КА "Звездная пыль" (StarDust)
Показана небольшая частица кометы, которую заполучил аппарат StarDust при близком пролете около кометы Wild-2. Частица состоит из силикатного метериала, и окружена аэрогелем. (2 мкм)
Комета Wild-2

    В январе 2004 года зонд пролетел сквозь этот участок со скоростью, в шесть раз превышающей скорость пистолетной пули, выставив наружу "пылеуловитель" в форме теннисной ракетки. В "ячейках ракетки" находился знаменитый материал, создание которого многие считают незамеченной научной революцией. Пористый и почти прозрачный, аэрогель на 99,8 процентов состоит из воздуха и всего втрое тяжелее его. Вскоре после изобретения его стали называть "замерзшим дымом" - что довольно верно, если не учитывать необычную для дыма прочность. Энтузиасты предъявляли длинный список возможных применений аэрогеля, среди которых - сверхлегкая электроника и универсальная теплоизоляция. В последнем качестве он успел побывать на соседней планете, защищая приборы марсохода Mars Pathfinder от сверхнизких температур. Конструкторы корабля Stardust использовали многообещающий материал как "губку" - твердые частицы кометного вещества, врезаясь в него, оставляли глубокие каналы, в конце которых оказывались надежно зафиксированы.
    Идея употребить аэрогель в качестве "ловушки" пришла в космонавтику из ядерной физики: там траек тории частиц в прозрачных средах служат подтверждением того, что нужная частица возникла в нужный момент. В частности, аэрогель удобен для демонстрации эффекта Черенкова - свечения, вызываемого движением со скоростью, большей скорости света в среде. Однако если физикам-ядерщикам требуется не сама частица, а вызванные ею "побочные явления", то с астрономами дело обстоит ровно наоборот. Любопытно, что способ извлекать из материала пыль придумали задним числом - то есть тогда, когда зонд уже находился в космосе. Кстати, самая ценная пыль, которую рассчитывают найти в аэрогеле, никакого отношения к комете не имеет. Речь идет о веществе, захваченном обратной стороной "ловушки" по пути к ней. Именно оно, по мнению астрофизиков, могло быть порождено внутри звезд за пределами Солнечной системы - и именно такая, "звездная" в буквальном смысле слова, пыль способна прояснить ряд космологических гипотез. Статистические расчеты показывают, что корабль должен был встретить по пути сотни "инозвездных" частиц, каждая из которых бесценна. Чтобы не потерять ни одной, поиск решили поручить интернет-сообществу. Такое решение было принято после того, как стало ясно, что для анализа образцов пыли (под микроскопом) потребуются более 10 лет непрерывной работы.
    NASA даже анонсировало распределенный сетевой проект Stardust@Home, всем участникам которого разошлют микрофотографии аэрогеля и предложат искать "соринки" в чужом материале самостоятельно. На это, посчитали ученые, потребуется примерно 30 тысяч человеко-часов - маленькое усилие для сообщества, большой для человечества результат, перефразируя Нейла Армстронга. Тем более что в таких исследованиях рядовые пользователи участвуют с серьезным энтузиазмом - на это указывает опыт расшифровки записей радиотелескопов в рамках SETI@Home - распределенного поиска внеземных цивилизаций. Желающих принять участие в этой работе уже значительно больше, чем необходимо. Ученые полагают, что анализ "звездной пыли", наконец приоткроет некоторые тайны происхождения всей нашей планетной системы.

    В августе 2001 года за образцами вещества из глубокого космоса полетел Genesis. Этот проект NASA был нацелен в основном на поимку частиц солнечного ветра. Проведя в космическом пространстве 1 127 дней, за которые он пролетел около 32 млн. км, корабль вернулся и сбросил на Землю капсулу с полученными образцами - ловушками с ионами, частицами солнечного ветра. Увы, произошло несчастье - парашют не раскрылся, и капсула со всего маху шлепнулась об землю. И разбилась. Конечно, обломки собрали и тщательно изучили.


Состав кометного вещества "Wild-2"

    13 марта в Космическом центре имени Джонсона в Хьюстоне (шт. Техас), состоялась пресс- конференция, на которой были представлены предварительные результаты изучения образцов кометного вещества и межпланетной и межзвездной пыли, доставленные на землю зондом Stardust. По словам специалистов, участвовавших в брифинге, исследования идут полным ходом и им уже удалось узнать много нового о процессах, происходящих при формировании ядер комет, а также о минералах, входящих в состав кометного вещества. Присутствующим были продемонстрированы многочисленные фотографии образцов, которые в настоящее время изучаются в центре Джонсона. Кроме того, участники брифинга рассказали о своих дальнейших планах исследований.
    Самое загадочное открытие - в зёрнах кометной пыли найдены минералы, формирующиеся при температурах в тысячи градусов по Цельсию. Выяснилось, что в каждой четвёртой из частиц, изученных к настоящему моменту, присутствуют "высокотемпературные" минералы, такие, как форстерит и кальциево-алюминиевые включения (CAIs), которые формируются при температурах выше тысячи градусов по Цельсию. Также были найдены другие неожиданные "ингредиенты" - минералы, богатые титаном, и даже оливин. Но кометы формировались в холодных внешних пределах ранней Солнечной системы, где мог "выжить" лёд, и никогда не подвергались такому нагреву. А это значит, что их история куда более сложна, чем предполагалось ранее, и они представляют собой смесь компонентов, сформированных в самых различных "климатических зонах" молодой Солнечной системы - как на её периферии, так и в близи её центра, где тогда было очень горячо.
    Учёные видят две возможности для появления "высокотемпературных" минералов в составе комет. Первая: это может оказаться подтверждением ранее высказанной гипотезы об X-ветре - мощных выбросах молодого Солнца, выдувавших во внешние области зарождающейся планетной системы капельки расплавов из центрального её района. Кроме того, комета могла захватить эти частицы позже - во время своего пролета в окрестностях Солнца. Другая версия заключается в том, что данные минералы были сформированы около других звёзд, и лишь потом, после странствий по космосу, попали в Солнечный протопланетный диск. "Обе возможности - довольно интересны в плане изучения эволюции нашей планетной системы. Дальнейший изотопный анализ этих минералов, вероятно, поможет определить какая их этих гипотез более верна", - пояснил главный учёный проекта Stardust, Дональд Браунли (Donald Brownlee) из университета Вашингтона (University of Washington).
    Специалисты программы Deep Impact в ходе анализа вещества, выброшенного в пространство взрывом, смогли идентифицировать как минимум 7 разных слоёв. Из этого был сделан вывод, что ядра комет формировались путём аккумуляции малых объектов, которые в основном сохраняли свою первоначальную структуру. Специалисты полагают, что осколки, из которых формировались ядра комет, изначально двигались с меньшими, нежели сами кометы, скоростями, так что прилегали они друг к другу неплотно. Кроме того, удалось уточнить, как происходит процесс сублимации водяного льда под воздействием солнечного света (явление, именуемое дегазацией кометы). Теперь уже точно известно, что эти газы излетают с самых верхних слоёв кометы - с первых нескольких десятков сантиметров. Некоторые теоретические модели предполагали, что излёт может происходить с глубины до 40-50 м, а то и вовсе от самого центра ядра. Теперь сотрудники NASA утверждают, что от этих моделей можно отказаться окончательно.

Заправка картриджа лазерного принтера.
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru