Европейский рейс на украинскую комету

После недавней посадки на Марсе марсохода Curiosity полет космического зонда Rosetta к комете Чурюмова-Герасименко и высадка на это небесное тело спускаемого аппарата Philae Lander следует считать одним важнейших и ярчайших научных достижений в мире.

Именно так к этому отнеслись в Европе и даже в России. Президент Франции поздравлял всех участников проекта, ведущие издания уделили событию достойное внимание, ученые и инженеры давали интервью, в интернете шла прямая трансляция событий хоть и с задержкой, поскольку до кометы 400 млн километров, и радиосигналу требуется определенное время, чтобы достичь Земли.

Нельзя сказать, что этот научно-технический прорыв остался в Украине незамеченным, но особого интереса, тем более, ажиотажа он не вызвал. Хотя Украина к этому событию имеет самое непосредственное отношение, поскольку открыли ее именно наши ученые. Впрочем, это открытие принадлежит все же скорее советской науке...

Европейский рейс на украинскую комету подтвердил справедливость простой и вместе с тем гениальной мысли: серьезные научные исследования, в том числе и, прежде всего, изучение Космоса, познание Вселенной возможны только путем объединения интеллектуального и научно-технического потенциала всего человечества. Никакие «конкурентные соревнования» в средне-, а тем более в долгосрочной перспективе положительного результата не дадут. Ожесточенная советско-американская конкуренция, определившая космические успехи 1960-1970-х годов, при ближайшем рассмотрении, не опровергает, а подтверждает эту мысль: достигнув относительно легкодостижимых целей, человечество в исследовании Космоса подошло к более маштабным задачам, и дальнейшее продвижение резко затормозилось, поскольку необходимые интеллектуальные и материальные ресурсы превышают возможности даже самой «крутой» сверхдержавы. Интересно, что идею об объединении усилий всего человечества в познании Вселенной четко озвучили, прежде всего, выдающиеся футурологи-фантасты начала космической эры, например, Иван Ефремов, Аркадий и Борис Стругацкие, Рэй Брэдбери и другие. Массовому политико-обывательскому сознанию эта мысль недоступна по сей день...

Возвращаясь к полету «Розетты» к комете Чурюмова-Герасименко, сразу же отметим, что открыто это небесное тело было совершенно случайно. Более того, стартовавший в 2004 году полет именно к этой комете тоже состоялся случайно. Сначала Европейское космическое агентство планировало направить зонд к комете Виртанен, причем в 2003 году, но из-за ряда технических проблем пришлось отложить старт на год и выбрать другой объект исследования, которым и стала комета Чурюмова-Герасименко.

Открытие небесного тела также было неожиданным. 23 октября 1969 года, то есть 45 лет назад, молодой сотрудник кафедры астрономии Киевского государственного университета Клим Чурюмов и аспирантка этой кафедры Светлана Герасименко в ходе научной экспедиции в Алма-Ату, Казахстан, во время работы в местном Астрофизическом институте имени В. Г. Фесенкова производили фотосъемку кометы 32Р/Комас Сола при помощи, как пояснял позднее Чурюмов, 50-сантиметрового телескопа системы Максутова. На краю фотопластины был обнаружен светящийся объект, который исследователи сначала приняли за фрагмент кометы Комас Сола. Но после изучения других снимков ученые пришли к выводу, что это совершенно другой объект, движущийся по своей траектории. Как рассказывал Клим Чурюмов в Центре управления полетов (ЦУП) Европейского космического агентства в немецком Дармштадте во время высадки спускаемого аппарата на комету 12 ноября 2014 года, координаты объекта были проверены другими специалистами, и через месяц поступило подтверждение того, что это новая комета. Небесное тело было названо в честь своих первооткрывателей — кометой 67Р/Чурюмова-Герасименко.

* * *

Изучение траектории кометы привело к выводу, что ее орбита с течением времени неоднократно изменялась. До 1959 года, то есть до ее открытия, перигелий (ближайшая к Солнцу точка траектории) составлял 2,7 а.е., где а.е., то есть астрономическая единица, — расстояние, равное 149 597 870,691 км. Под гравитационным воздействием гигантской массы Юпитера перигелий сократился до 1,29 а.е. и сейчас остается равным этому значению. Афелий, то есть максимально удаленная точка траектории кометы, в настоящий момент составляет 5,72 а.е. Комета относится к короткопериодическим с продолжительностью полного обращения, равным примерно 6 лет 7 месяцев.

Представления об этом небесном теле со времени его открытия существенно изменились, вернее, уточнились. В 2003 году, когда было принято решение об отправке зонда «Розетта» именно к комете Чурюмова-Герасименко, с помощью космического телескопа «Хаббл» были сделаны фотоснимки небесного тела и построено ее трехмерное изображение. Было установлено, что комета представляет собой контактную двойную систему, из чего ученые сделали вывод, что она образовалась в результате столкновения двух комет и что у нее есть два ядра.

Более полную и точную информацию о небесном теле ученые стали получать только сейчас, после подлета зонда «Розетта» и посадки спускаемого аппарата «Филы». Форму кометы сравнивают с игрушечной резиновой уточкой. Масса и габариты небесного тела оцениваются следующим образом: бОльшая часть — 4,1×3,2×1,3 км, мЕньшая часть — 2,5×2,5×2,0 км, масса оценивается в 10¹³ кг с погрешностью 10%. Период вращения вокруг собственной оси — 12 часов 24 минуты

Почему так важно исследовать кометы? На этот вопрос профессор Чурюмов отвечает следующим образом: «Комета — как бы капсула времени. Она несёт информацию из далёких времён, когда Солнце было молодое, а Земля только зарождалась. В ядрах комет сохраняется первичное вещество, из которого 4,5 млрд лет назад образовалась Солнечная система. Комета собрала лёд, замёрзшие газы, твёрдые частицы, в некоторых нашли глицин — аминокислоту, без которой не обходится ни одно живое существо. И 3–4 млрд лет назад всё это обрушивалось на Землю. Представляете, как интересно!».

Кстати, об аминокислотах. Одной из целей экспедиции является отыскание тех самых так называемых левозакрученных аминокислот, о которых сказал Чурюмов. По одной из версий, именно их попадание из космоса с падающими на Землю космическими объектами могло положить начало живой жизни на планете, то есть жизнь зародилась не непосредственно на Земле, а была на нее занесена. Не будем судить о справедливости такой теории, но отметим, что даже если жизнь и была занесена на Землю извне, это все равно не решает извечный спор между эволюционистами и креационистами, ибо остается открытым вопрос о том, откуда жизнь взялась в космосе.

* * *

Комету Чурюмова-Герасименко можно совершенно справедливо назвать не просто «украинской», но и «киевской». Ее первооткрыватели были киевлянами, хоть появились на свет не в столице.

Клим Иванович Чурюмов родился 19 февраля 1937 года в Николаеве и был четвертым из восьми детей в многодетной семье, которых тогда было много. Отец будущего ученого погиб на фронте в 1942 году. В 1949 году семья перебралась в Киев, где Чурюмов в 1955 году окончил железнодорожный техникум с отличием и был рекомендован к поступлению в высшее учебное заведение.

В своих интервью Клим Иванович вспоминает, что с детства интересовался ночным звездным небом, наблюдал за метеорами, но связывать свою судьбу с астрономией не собирался. Астрономом он стал совершенно случайно. Поступив на физический факультет Киевского государственного университета, он намеревался заняться теоретической физикой, но при распределении по специальностям на 3-м курсе на соответствующем отделении не хватило мест. В результате Чурюмов оказался на астрономическом отделении, что можно считать подарком судьбы: астроном Клим Иванович Чурюмов достиг научных высот, сделал ряд открытий и в итоге стал знаменитым на весь мир, а человечество в его лице обрело знаменитого ученого, внесшего огромный вклад в познание Вселенной.

Впрочем, путь Чурюмова к научной славе был весьма тернистым. После окончания университета в 1960 году он был направлен на полярную геофизическую станцию, расположенную на крайнем севере Якутии, в бухте Тикси на берегу Северного ледовитого океана, где он занимался исследованиями процессов в ионосфере, полярных сияний и земных токов. Вернувшись в Киев, Чурюмов работал на заводе «Арсенал», где принимал участие в разработке астронавигационной аппаратуры для космических ракет. Он также принимал участие испытаниях техники на космодромах Байконур и Плесецк.

Затем Чурюмов поступил в аспирантуру Киевского университета по специальности астрофизика, где его научным руководителем был профессор С. К. Всехсвятский. После окончания аспирантуры остался работать научным сотрудником на кафедре астрономии КГУ. Наблюдал за кометами на астрономической станции Киевского университета. С астрономическими экспедициями объездил весь бывший Советский Союз, побывав в высокогорных районах Средней Азии и Кавказа, в Сибири, в Приморском крае, на Чукотке и Камчатке. Одной из таких экспедиций и стала поездка в Алма-Ату в 1969 году, когда была открыта комета Чурюмова-Герасименко. Еще одна, на сей раз долгопериодическая, комета была открыта Чурюмовым совместно с В. Солодовниковым из той же Алма-Аты уже в 1972 году и получила название C/1986 N1 Churyumov-Solodovnikov.

Только в 1972 году Клим Чурюмов защитил кандидатскую диссертацию по фотографическим исследованиям ряда комет, включая комету Чурюмова-Герасименко. В 1993 году в Институте космических исследований Российской академии наук в Москве защитил докторскую диссертацию на тему «Эволюционные физические процессы в кометах». С 1998 года К. И. Чурюмов является профессором Киевского национального университета имени Тараса Шевченко. В 2004 года по решению президиума Общества «Знание», был назначен директором научно-просветительского центра «Киевский планетарий». Одновременно член-корреспондент Национальной академии наук, профессор Клим Иванович Чурюмов продолжает работу в астрономической обсерватории Киевского университета.

Чурюмов является автором более 800 работ в области астрономии комет и астероидов, включая 4 монографии и 4 учебника. Возглавлял оргкомитеты 15 международных конференций по астрономии. Под его руководством были защищены 11 кандидатских диссертаций по физике комет, теории и методике преподавания астрономии. Его именем названа малая планета № 2627 (1984).

Клим Иванович является членом Международного астрономического союза (с 1979), Европейского астрономического союза (с 1992), Украинской астрономической ассоциации (с 1992); заслуженный работник народного образования Украины (с 1998).

Любопытно, что Клим Чурюмов известен также как автор научно-популярных книг, а также как детский писатель. Он является автором нескольких книг для детей — «Ребятам о специальности», «Малышам о животных», «Ребятам о лодке», «Математика для малышей» (в соавторстве), «Приключения динозаврика Дино». Автор более 1000 научно-популярных статей в многочисленных газетах и журналах.

Словом, Клим Иванович Чурюмов является одним из наиболее известных в мире астрономов и вообще ученых, чему, впрочем, немало поспособствовало то, что именно на «его» комету Европейское космическое агентство направило зонд «Розетта». При этом жизнь и деятельность Клима Чурюмова неразрывно связана с Киевом уже 55 лет.

Второй «соавтор» кометы — Светлана Ивановна Герасименко. Родилась в 1945 году в Украине. В 1968 году окончила Киевский университет по специальности астрономия и поступила в аспирантуру. Уже через год, будучи аспиранткой, стала известной благодаря открытию кометы Чурюмова-Герасименко. В 1973 году по приглашению Института астрофизики Таджикистана переехала в Душанбе, где по сей день работает научной сотрудницей этого Института и занимается изучением комет. Таким образом, начало научной карьеры ученой также связано с Киевом.

* * *

Первым серьезным опытом изучения комет в непосредственной близости в космосе стало исследование в 1986 году кометы Галлея, которая тогда близко подошла к Земле, что дало возможность направить к ней исследовательские станции, в частности советские «Вега-1» и «Вега-2», европейскую «Джотто», японские «Суйсэй» и «Сакигакэ». Кроме того, к тому времени человечество научилось отправлять космические аппараты на большие расстояния.

Американское Национальное космическое агентство (НАСА) и Европейское космическое агентство (ЕКА) начали совместную программу по исследованию комет и астероидов, но в 1992 году НАСА прекратило работы из-за нехватки финансов. ЕКА работы продолжило, но из-за все тех финансовых ограничений пришлось отказаться от первоначальной задумки, состоявшей в возврате на Землю модуля с образцами грунта кометы. Окончательно программа полета зонда ЕКА была сформулирована в такой последовательности: сближение аппарата сначала с астероидами, потом с кометой, а затем — исследования кометы, в том числе мягкая посадка спускаемого аппарата и передача данных со спускаемого аппарата через зонд на Землю.

Следует отметить, что именно в эти годы начался инфляционный и потребительский бум, вылившийся в безудержный, даже истеричный рост потребления в странах «золотого миллиарда», а также в надувание «пузырей» на финансовых рынках. И на это денег, то есть печатаемых для этого и непрерывно обесценивающихся денежных знаков хватало, а на исследование космоса — нет! В результате, эти денежные «фантики» сгорели в топке инфляции и кризиса, и уж лучше их было потратить на доставку грунта кометы на Землю!

В итоге, 2 марта 2004 года с космодрома Куру во Французской Гвиане (север Южной Америки) был отправлен европейский межпланетный зонд «Розетта» (Rosetta) с целью исследования кометы Чурюмова-Герасименко. Во время запуска присутствовали первооткрыватели небесного тела Клим Чурюмов и Светлана Герасименко, которых ЕКА пригласила специально, отдавая дань их открытию и вкладу в науку.

Название зонда «Розетта» происходит от знаменитого Розеттского камня. Это каменная плита с выбитыми на нем тремя идентичными текстами. Один написан на древнегреческом языке, а два других — на древнеегипетском, но один иероглифическим, а второй - демотическим письмом. Камень был обнаружен 15 июля 1799 года капитаном наполеоновских войск в Египте Пьером-Франсуа Бушаром во время строительства форта близ города Розетты на западном рукаве дельты Нила (современный город Рашид). Используя сравнение с текстом на известном древнегреческом языке, французский исследователь Жан-Франсуа Шампольон в 1822 году сумел прочитать текст и выработать ключ для понимания иероглифов. В 1841 году он опубликовал труд «Египетская грамматика».

Название спускаемого аппарата «Филы» также связано с Древним Египтом. На острове Филы на реке Нил был найден обелиск с иероглифической надписью, упоминающей царя Птолемея VIII, цариц Клеопатру II и Клеопатру III. Надписи «Птолемей» и «Клеопатра» также помогли в расшифровке древнеегипетских иероглифов.

Символизм названий состоит в том, что с помощью зонда «Розетта» и спускаемого модуля «Филы» ученые по содержимому грунта кометы также стремятся расшифровать тайну того, как Солнечная система выглядела до формирования планет.

Вывод зонда массой 3000 кг в космос был произведен тяжелым ракетоносителем «Ариан-5». Главная двигательная установка собственно «Розетты» состоит из 24 двухкомпонентных двигателей с тягой в 10 Ньютонов. На старте зонд располагал 1670 кг топлива, состоящего из монометилгидразина и тетраоксида диазота, то есть масса топлива превышала половину стартового веса Розетты. В целях экономии топлива зонд совершил четыре маневра между Землей и Марсом, чтобы набрать необходимую скорость за счет гравитации. Поэтому полет занял более 10 лет, и аппарату пришлось пойти 6,4 млрд км. Сложность состояла также в точнейшем математическом расчете с тем, чтобы зонд, движущийся ос скоростью 135 тыс. км в час, смог точно приблизиться к комете диаметром 4 км, что по космическим масштабам является ничтожно малой величиной.

Размеры зонда «Розетта» составляют 2,8×2,1×2,0 м. Аппарат оборудован несколькими видеокамерами, радио, спектрометрами и рядом датчиков, работающих в инфракрасном, ультрафиолетовом и микроволновом излучении. Площадь солнечных раскладных батарей колеблется от 14 до 64 квадратных метров, а их мощность достигает 1500 Вт.

Масса спускаемого аппарата «Филы» составляет 100 кг. Полезная нагрузка массой 26,7 кг состоит из десяти научных приборов. Спускаемый аппарат спроектирован для 10 экспериментов по изучению структурных, морфологических, микробиологических и других свойств ядра кометы. Основу аналитической лаборатории аппарата составляют газовый хроматограф, пиролизёры и масс-спектрометр.

* * *

Высадка спускаемого аппарата на поверхность кометы состоялась 12 ноября 2014 года. Гравитация кометы мизерна, поэтому аппарат «Филы» снабжен специальными гарпунами. Из-за некоторых сбоев в их работе процесс посадки длился около трех часов. Место посадки находится на «голове» кометы и получило название «Агилкия» от латинского Agilkia — остров на Ниле, на который были перенесены культовые древнеегипетские сооружения с острова Филы перед затоплением последнего при строительстве Асуанской плотины, то есть и здесь не обошлось без древнеегипетского «колорита».

По данным на момент написания этого материала, после полутора суток работы у спускаемого аппарата сели батареи, их зарядка затруднена из-за того, что аппарат просел на несколько сантиметров в грунт и находится в тени скалы, а потому солнечные батареи не получают достаточного освещения. Специалисты ЕКА пытаются решить проблему, подняв аппарат на несколько сантиметров. Даже если с зарядкой батарей возникнут трудности, аппарат «Филы» успел выполнить и передать 80% первоочередных замеров, включая результаты бурения, а также начать зондирование кометы радиоволнами с целью определения ее структуры. В целом, миссия «Розетты» должна завершиться в 2015 году, но пока неясно, как долго «Филы» смогут продуктивно работать на комете.

Полученные данные направляются в Европейский центр космический операций (ESOC) в немецком Дармштадте и в Европейский космический центр Астрономии (ESAC) в Мадриде.

* * *

Генеральный директор Европейского космического агентства Жан-Жак Дордан справедливо назвал это достижение «огромным шагом цивилизации».

Президент Франции Франсуа Олланд на правах «хозяина» космодрома Куру во Французской Гвиане, считающейся «заморской территорией Франции», поздравил всех причастных к миссии ученых с успешной посадкой зонда на комету: «Вы победили, это большой шаг в освоении космоса».

Украинский астроном и детский писатель Клим Чурюмов вместе со своей бывшей коллегой Светланой Герасименко за последние дни стали на Западе знаменитостями. И только в родной Украине Климу Ивановичу Чурюмову и полету «Розетты» посвятили пару-тройку весьма посредственных статей и телесюжетов...