В октябре 2011 американская межпланетная станция Dawn («Рассвет») завершила этап исследования Весты с высокой орбиты картографирования (High altitude mapping orbit HAMO). 2 ноября зонд включил ионные двигатели с целью перехода на низкую орбиту (Low altitude mapping orbit - LAMO), куда он должен прибыть через пять недель.
    Напомним: Dawn был захвачен гравитационным полем астероида 16 июля и к 22 июля, непрерывно работая электрореактивными двигателями, спустился до высоты 5200 км над поверхностью. В течение трех суток Dawn проводил съемку Весты при помощи камер и спектрометра видимого и инфракрасного диапазонов VIR. Затем в период с 28 июля по 2 августа аппарат снизился до круговой орбиты высотой 2700 км с периодом обращения 69 часов, чтобы произвести первоначальную разведку Весты.

На основании снимков двух кадровых камер КА Dawn была построена подробная трехмерная модель Весты. Фрагмент демонстрирует вал южнополярной депрессии этого астероида, получившей имя Рея Сильвия, в честь матери Ромула и Рема. Разрешение изображения - около 0.3 км, кривизна поверхности устранена благодаря развертке, масштаб по вертикали в полтора раза больше, чем по горизонтали.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ DAWN

    Первый период научных наблюдений продолжался семь витков - с 11 по 31 августа. Его целью был обзор Весты с помощью спектрометра VIR, который должен был получить 5000 «кадров» спектральных данных по освещенной стороне астероида. В каждом «кадре» содержится информация о полном спектре 256 точек поверхности, и она позволяет определить состав пород Весты. Спектральный диапазон VIR простирается далеко в ИК-область, а значит, существует возможность измерить температуру астероида.
    Сутки Весты равны 5.33 часа; длительность одного прохода «Рассвета» над освещенной стороной с орбитальной скоростью 76 м/с составляла 34 часа. Таким образом, VIR «заметал» всю поверхность Весты наклонными полосами. Несмотря на сбои на первом и третьем витках, спектрометр передал более 13000 кадров, или свыше 3 млн отдельных измерений. Кроме того, было получено 2800 снимков в видимом диапазоне.
    Новый этап спуска начался 31 августа в 23:05 UTC и продолжался 18 сентября. Сделав 18 витков по спирали, аппарат почти достиг орбиты картографирования HAMO (высота 680 км, орбитальная скорость 135 м/с, период обращения 12.3 часа). Однако начало второго этапа съемки пришлось отложить, так как 21 сентября при подготовке к записи данных Dawn испытал перезагрузку компьютера. За двое суток он был возвращен в рабочее состояние, выполнил две коррекции орбиты 26 и 27 сентября и с 29 сентября приступил к исследованиям. Кстати 27 сентября, была годовщина старта. За четыре года в пути Dawn израсходовал на тягу ЭРД 254 кг ксенона из начального запаса в 425 кг, получив эквивалентное приращение скорости 6.85 км/с.
    Зонд работал на полярной орбите. Пройдя над северным полюсом Весты, он летел над дневной стороной астероида на юг, осуществляя непрерывную съемку, а затем от южного полюса шел над ночной стороной обратно на север, передавая записанные данные на Землю. И с высоты 680 км были видны с небывалой четкостью и детальностью большие и малые кратеры, высочайшие горы, долины, крутые утесы, хребты и равнины, пронизанные системой ложбин и борозд, гигантские оползни, огромные камни, очень светлые и очень темные участки...
    Орбита «Рассвета» была подобрана таким образом, что за десять витков вокруг астероида - так называемый цикл съемки - он имел возможность сфотографировать почти всю его поверхность. «Почти» - из-за полярной ночи на северном полюсе этого маленького мира. (Часть Весты севернее 52° с. ш. будет отснята в 2012 г. во время НАМО-2, когда Dawn начнет удаляться от астероида.)
    Этап картографирования с высокой орбиты включал в себя шесть циклов съемки. В первом цикле камеры смотрели строго вниз и съемка велась через все семь доступных светофильтров; за первые 10 витков было получено 2500 фотографий. Цветные снимки дали первое представление о составе удивительно разнообразной поверхности. Эти данные считались столь важными, что полноцветная съемка была запланирована и повторена в 6-м цикле наблюдений.
    Со второго по пятый циклы шла топографическая съемка: камеры смотрели в сторону от надира, чтобы видеть объекты на поверхности «немного сбоку». Такой вид совместно с изучением теней, отбрасываемых неровностями ландшафта, позволял восстановить рельеф поверхности. Во 2-м цикле камера смотрела вперед и слегка влево относительно направления полета, в 3-м - назад и влево, в 4-м - вперед, но под меньшим углом, чем во втором, в 5-м - вправо. Разнообразие направлений съемки позволяет построить трехмерное изображение почти всех участков поверхности.
    Более 7000 снимков с HAMO составляют основу фотоархива Весты и по охвату, и по детальности. На низкой картографической орбите главной целью станет не фотосъемка, а исследование состава Весты с помощью гамма- и нейтронного детектора GRaND, а также изучение ее гравитационного поля. Кстати, такие исследования начались уже на HAMO: первые гравитационные измерения дали намеки на строение Весты, a GRaND сумел зарегистрировать отдельные нейтроны.
    Поработал на высокой орбите и спектрометр видимого и ИК-диапазона VIR. Он сделал 15000 кадров и получил спектры 4 млн точек поверхности, которые стали хорошим дополнением к детальным снимкам камер видимого диапазона и позволили построить подробную геологическую карту Весты. VIR тоже продолжит работать на низкой орбите.
    Итак, к 31 октября Dawn успешно завершил шесть циклов съемки с HAMO, каждый по 10 витков. После этого управленцы провели цикл регламентных работ. В течение двух дней на Землю сбросили накопившиеся данные. Чтобы свет, отраженный от поверхности Весты на более низкой орбите, не вносил помехи в работу звездных датчиков, была заложена обновленная конфигурация ПО аппарата.
    3 ноября в 00:20 UTC Dawn начал спиральный спуск к низкой орбите картографирования LAMO. В декабре, когда станция опустится до 180 км, период обращения аппарата вокруг Весты составит всего четыре часа.


    В начале октября на планетологической конференции EPSC-DPS ученые, работающие с зондом Dawn, доложили о первых результатах исследований Весты. Затем последовали доклады на ежегодном собрании Американского геологического общества в Миннеаполисе (штат Миннесота) 12 октября.
    «Мы уже успели узнать множество удивительных фактов о Весте, которую называем самой маленькой планетой земного типа. Как и у Земли, Венеры, Марса и Меркурия, у Весты есть крупное железное ядро и следы древних лавовых потоков на поверхности. У Весты есть самые разные тектонические особенности, впадины, хребты, утесы, холмы и огромная гора», - сообщил на конференции научный руководитель миссии Dawn Кристофер Расселл (Christopher Russell).
    На сегодняшний момент самой высокой вершиной в Солнечной системе считается потухший вулкан Олимп на Марсе высотой 21.2 км. Для сравнения: высота Эвереста составляет лишь 8.85 км.

Этот ложно-цветовой обзор показывает гигантский кратер на Весте. Красные оттенки поверхности ниже от кратера указывают на выброщенное при врыве вещество. Изображение получено с расстояния в 2700 км.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ DAWN

    Высочайшая вершина, которую Dawn открыл на Весте, пока не получила собственного названия. Собственно, это образование является центральной горкой большого южнополярного кратера, если слово «горка» уместно по отношению к вершине, мало уступающей 21-километровому Олимпу. Максимальный же перепад высот между горами средних широт и самой низкой точкой южного полушария достигает 60 км (!).
    Команда проекта уже начала давать названия крупным объектам на астероиде: так, Международный астрономический союз принял предложение назвать южнополярную депрессию в честь Реи Сильвии, матери основателей Рима Ромула и Рема, которая была весталкой - жрицей римской богини Весты. Имена весталок получат и еще 13 кратеров.
    Бросается в глаза дихотомия Весты, то есть принципиальная разница между ее северным и южным полушариями. Северное старше и сильнее изрыто кратерами, тогда как южное более яркое и гладкое. На южном полюсе расположена гигантская гора, а на экваторе - глубокие желоба. Цвет и морфология поверхности чрезвычайно разнообразны.

Волнообразный рельеф на южном полушарии Весты. Такой ландшафт был найден только вокруг и внутри ударного бассейна Rheasilvia. Большинство из волнообразных хребтов в длину достигает нескольких десятков километров, а расстояние между гребнями, как правило, менее 10 километров. Центр изображения имеет координаты 36,4 гр. ю.ш. и 46,7 гр. в.д. Снимок от 26 октября 2011.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ DAWN

    Южное полушарие Весты имеет базальтовую литологию, северное - ударную. Подсчитав количество кратеров на единицу площади, исследователи NASA установили, что южное как минимум вдвое моложе северного: его возраст оценивается в 1-2 млрд лет, тогда как у самых старых элементов рельефа Севера - ненамного меньше 4 млрд лет.
    С прибытием «Рассвета» для Весты пришлось разработать новую систему координат, поскольку оказалось, что предыдущая, основанная на данных наблюдений телескопов, имела ошибку почти в 10°. В свою очередь, ученые из Германского аэрокосмического центра DLR (Deutsches Zentrum fur Luft-und Raumfahrt) создали 3D-изображение астероида Веста.

Гипсометрическая карта южного полушария Весты. Шкала высот задана цветом: красным показаны горы, синим - глубокие впадины.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ DAWN

    «Веста нас очень удивила, - говорит Ральф Яуманн (Ralf Jaumann), глава департамента планетарной геологии в Берлине. - Например, мы наблюдаем очень большой кратер в южной полярной области. Ничего подобного мы раньше не видели».
    Форма и структура этого кратера на Весте отличается от любого другого ударного кратера в Солнечной системе. «Мы не можем найти подобные кратеры на других телах и пока не можем объяснить, что вызвало его появление», - поясняет Яуманн.
    Второй важный вопрос: имел ли место вулканизм на Весте? Найти признаки вулканической активности мешают многочисленные ударные кратеры и другие следы столкновений, случавшихся в прошлом Весты.
    Еще одной задачей «Рассвета» был поиск возможных естественных спутников Весты, однако, как сообщили участники проекта, пока станции не удалось обнаружить у астероида собственных «лун» диаметром более 10 метров.
    «Мы обнаружили много удивительных вещей на Весте, - суммирует Кэрол Раймонд (Carol Raymond) из Лаборатории реактивного движения NASA, заместитель научного руководителя миссии. - Веста совершенно уникальна. Результаты превзошли все наши ожидания».


    История с кратером в южной полярной области Весты имеет свое продолжение. Кристофер Расселл из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе указал, что на фотографии рядом с кратером Рея Сильвия просматриваются нечеткие очертания более древнего кратера. Половина видимой кромки уничтожена позднейшим и более сильным ударом.

Этот снимок Весты был сделан кадровой камерой 24 июля 2011 г. с расстояния 5200 км

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ DAWN

    По словам Расселла, если существование этого второго кратера будет подтверждено, ученые смогут узнать много нового о бурной молодости Солнечной системы. Считается, что кратер Рея Сильвия образовался в конце эпохи поздней тяжелой бомбардировки (около 3.8 млрд лет назад). Второй возник, вероятно, на 200-400 млн лет раньше - в период ее наибольшей интенсивноcти. Соответственно диаметр, глубина и прочие характеристики впадины могли бы «рассказать», насколько «населенным местом» был пояс астероидов в то время.
    Есть и другие свидетельства того, что Веста в прошлом часто подвергалась ударам. В 2003 г. радиологическое датирование метеоритов, которые, скорее всего, попали на Землю с Весты, показало, что материал в породах разогревался до высоких температур несколько раз: 4.48, 4, 3.8 и 3.5 млрд лет назад. Соавтор этого исследования Дональд Богард (Donald Bogard) из Лунно-планетного института NASA полагает, что каждое такое событие совпадает со временем образования крупнейших кратеров астероида.
    Второй, более старый, кратер мог бы свидетельствовать в пользу моделей, описывающих раннюю историю Солнечной системы. По мнению Уилльяма Боттке (William Bottke) из Юго-Западного исследовательского института (США), в те времена пояс астероидов простирался на 1.8 а.е. ближе к Солнцу.
    Эта гипотеза вписывается в модель «Ницца»*, объясняющую процессы во внутренней части Солнечной системы на раннем этапе ее существования миграцией внешних планет. Она предполагает, что гиганты образовались не там, где находятся сегодня: Юпитер в ходе эволюции переместился ближе к Солнцу, а Сатурн и Уран, напротив, прочь от светила. Причиной перестановок могли стать гравитационные взаимоотношения с внешним поясом космических обломков.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ DAWN

* Модель появилась как попытка ответить на три нерешенных вопроса из истории Солнечной системы: как образовались нынешние орбиты планет, каким образом у Юпитера возникли его так называемые «троянские спутники» и почему на ранних этапах существования Солнечной системы небольшие внутренние планеты подверглись внезапной и интенсивной бомбардировке огромными астероидами?

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ DAWN

    Миграция Юпитера «встряхнула» астероидный пояс, в результате чего малые планеты стали чаще сталкиваться друг с другом и отправлять материал в сторону земной орбиты. Это и привело к эпохе поздней тяжелой бомбардировки, а также сократило ширину пояса до его нынешних размеров.
    Модель корректно описывает образование самых ранних кратеров на Луне, но теперь в дело вступают древнейшие впадины на Весте: опровергнут они гипотезу или подтвердят? Расселл полагает, что окончательным испытанием для модели станет гравитационная карта Весты, составлением которой сейчас занимается Dawn.

---