Технополис завтра
Самое важное. Самое полезное. Самое интересное...
Новости Интересное

Прощание с Philae

1.03.2016

Космический аппарат, который 12 ноября 2014 года мягко коснулся поверхности кометы 67P/Чурюмова-Герасименко, уже более полугода не подает признаков жизни. Philae Lander может претендовать на государственную премию за работу вопреки всем обстоятельствам.

Пережив десятилетний перелет и аварийную посадку, он все же сумел героически выполнить свою задачу, и провести исследование кометы, пока позволял заряд батарей. Летом 2015 года он всех удивил, вернувшись к жизни, но сегодня практически нет возможности повторить этот подвиг.

Автоматическая межпланетная станция Rosetta Европейского космического агентства, с посадочным аппаратом Philae (читается как «Филэ», но после близкого с ним знакомства не хочется звать иначе как «Филя»), отправилась в 2004 году для исследования кометы 67P/Чурюмова-Герасименко. Летом 2014 года произошло сближение Rosetta и ядра кометы. Такой долгий путь космическому аппарату пришлось пройти потому, что задача ставилась не просто встретиться с кометой, но и остаться неподалеку от нее. То есть встречные траектории, с которых изучали кометы ранее, в этой экспедиции не годились. Аппарату потребовалось десять лет и пять гравитационных маневров, чтобы сблизиться с кометой и сравнять с ней скорости.

Кроме исследования кометы с расстояния, миссия предполагала прямой контакт с ядром кометы. Посадку должен был совершить спускаемый модуль Philae Lander. Изучив комету с расстояния, ученые выбрали подходящее место для посадки. Это было равнинное место, названное Агилкия у Южного полюса кометы.

12 ноября 2014 года Philae успешно отстыковался от Rosetta и отправился на встречу с кометой. Траектория была выбрана безупречно и ничто не предвещало проблем, но последние метры полета оказались аварийными.

Сила притяжения четырехкилометрового куска льда и пыли не высока, поэтому Philae был оборудован несколькими инструментами, которые должны были удержать его на поверхности. В нескольких метрах от кометы аппарат должен был выстрелить специальные гарпуны, чтобы закрепиться в реголите.
Выстрела не произошло.

Коснувшись поверхности Philae должен был включить ракетные двигатели, которые должны были дуть вверх и прижимать аппарат к комете.
Двигатели не сработали.

Во время работы двигателей, модуль должен был ввинтить в поверхность буры на своих ногах, чтобы надежно закрепиться на поверхности. Но без гарпунов и двигателей его ждала драматическая судьба, в которой буры были бесполезны. Несмотря на аппаратные проблемы, Philae повезло, что рыхлый грунт поглотил часть кинетической энергии, и аппарат не отбросило в космическое пространство. Но зонд отскочил, пролетел несколько сот метров и остановился только после четвертого прыжка.

Конечное место посадки сильно отличалось от того, что готовили ранее. Фактически Philae застрял в трещине глубиной несколько метров. Никто не знал места его фактической посадки. Результаты осмотра камерами, и данные выработки энергии солнечными батареями показали, что это довольно темное место. У ученых оставалось около двух-трех суток, чтобы реализовать весь научный потенциал Philae, задействовать все исследовательские приборы и инструменты, пока не исчерпается запас аккумуляторных батарей.

По словам ученых, за 64 часа работы Philae им удалось реализовать на 80% научную программу зонда. Philae сумел проверить твердость поверхности и замерить ее температуру пенетрометром MUPUS, осмотреть поверхность камерами ROLIS, «просветить» ее георадаром CONSERT. Хроматографы Ptolemy и COSAC смогли «вдохнуть» газы кометы и изучить состав ее пыли. Более того, благодаря отскоку аппарата, удалось провести изучение в двух участках поверхности.

Что же смог узнать Филя?

Как в целом ранее и предполагалось, комета представляет собой смесь льда и пыли, причем довольно рыхлой консистенции. По данным радарного просвечивания пористость составляет 75-85%. При этом, поверхность непосредственно в месте посадки, оказалось неожиданно твердой. Ударник не смог продвинуться глубже 3 см рыхлой трухи. Дальше ему путь преградил твердый лед.

Обнаруженные газы у поверхности ядра кометы показали богатый набор органических соединений: формальдегид, метилизоцианат, ацетон, пропиональдегид, ацетамид и еще 11 органических соединений, богатых на углерод и азот. Основу атмосферы составляли водяные пары, угарный и углекислый газы. Исследователи отмечают, что обнаруженные органические соединения участвуют в синтезе аминокислот, сахаров, нуклеотидов и азотистых оснований – т.е. являются готовыми «кирпичиками» жизни. Это не доказывает, что где-то кроме Земли есть жизнь, скорее подтверждает гипотезы о том, что кометы играли не последнюю роль в формировании жизни на Земле и могли принести на планету органические «заготовки», из которых, в конечном счете, появились и мы. Так, что, продолжая мысль Карла Сагана, мы состоим не только из звездного вещества, но и из кометного. Может быть оттуда такая тяга к космическим полетам?

К сожалению, радар CONSERT не успел установить происхождение двойной структуры кометы. Для полноценного исследования нутра ядра, сигналы предполагалось посылать на Rosetta, а та уже должна была курсировать с обратной стороны кометы и принимать передачу CONSERT. Из-за ограниченности рабочего времени удалось пройтись «по верхам», не углубляясь дальше 100 метров в тело кометы.

По истечении 64 часов, Philae уснул. Т.е. ушел в режим гибернации, в котором он пребывал и во время полета. Поначалу ученые давали весьма оптимистичные прогнозы по его пробуждению: сначала через неделю, потом через две, потом через два месяца. Но аппарат молчал. Комета приближалась к Солнцу, поэтому ожидалось, что батареи Philae будут получать больше энергии и это позволит подзарядить аккумуляторы и вернуться к работе. По предварительной программе, если бы посадка удалась на равнину, то к марту 2015 года палящие лучи Солнца привели бы к перегреву и выходу из строя аппарата. Но тень трещины берегла аппарат, хотя и не давала ему возможности вернуться к работе.

Летом 2015 года ученые решили повторить попытки выйти на связь. Прямой контакт Philae с Землей был невозможен, поэтому Rosetta выступала ретранслятором. И близкое Солнце вносило свои коррективы – поверхность комет нагревалась, испарения возрастали, кома окутывала ядро и не позволяла приближаться к поверхности.

В то же время солнечный свет давал шанс на восстановление работоспособности Philae. В любом случае нельзя было просто включить передатчик и начать вещание. Зонд лежал в трещине, а его антенна упиралась в стенку, вместо того чтобы возвышаться над равниной, как предполагала первоначальная программа. Поэтому первое, что требовалось инженерам – найти оптимальную траекторию Rosetta, которая позволила бы ей эффективно обмениваться сигналами с Philae.

Вообще, всем кто интересуется космонавтикой и занимается, либо хочет когда-либо заняться разработкой космической техники, настоятельно рекомендую прочесть запись в блоге миссии Rosetta в оригинале. Это настоящий космический детектив!

Я попробую дать краткий пересказ:
В июне 2015 года Rosetta принялась передавать сигналы на комету, ожидая получить ответ от Philae. Предыдущие попытки в марте закончились неудачей, поэтому 11-12 июня пришлось собрать инженерную группу и обсудить перспективность новых попыток выйти на связь. И через день Philae ответил!

Пока мы радовались хорошим новостям, ученые и инженеры миссии пытались продиагностировать сидящий аппарат и оптимизировать траекторию летающего. Для возвращения к научной деятельности в нормальном режиме, требовалось принять объем телеметрических данных – записи сведений о состоянии Philae от момента его повторного включения и до момента установления связи. В очереди стояло примерно 8 тыс. пакетов телеметрии, на передачу которых потребовалось бы 40 минут прямой связи. Проблема была в том, что первый сеанс связи длился всего 78 секунд; второй сеанс – 4 минуты; третий – 19 минут. Но проблемы не заканчивались и сеансы связи проходили с частыми сбоями, в результате, удавалось передавать ограниченное количество пакетов телеметрии.

В то же время, принятые данные позволили определить, что первое пробуждение Philae состоялось еще 26 апреля, потом 5 и 6 мая, а потом уже 13 июня по сигналу с Rosetta. Счет на борту ведется в “Comet day”, которые длятся 12,5 часов.

Данные с солнечных батарей позволяли установить интенсивность освещения каждой панели и помогали определить точнее расположение аппарата относительно стенок трещины.

Телеметрия за эти дни указывала на устойчивый рост бортовой температуры, что являлось показателем приближения к Солнцу. Это было хорошей новостью, т.к. глубокий мороз препятствовал работе аппарата.

С другой стороны, анализ двух бортовых радиопередатчиков показал, что один из них пережил короткое замыкание, и вышел из строя.

Надежда оставалась на второй. В июне Rosetta провела несколько сеансов связи с Philae с расстояния 180-200 км, но ей так и не удалось найти оптимальный режим и траекторию, для стабильного контакта. В июле комета еще ближе подлетела к Солнцу, и Rosetta была вынуждена держаться подальше от ядра, чтобы пыль не забила оптику камер и звездных датчиков. И Philae не отвечал.

Инженеры решили, что второй радиопередатчик тоже закоротило. Это поставило бы крест на дальнейшей работе с аппаратом. Но была возможность еще более фатального сценария, когда вышли из строя и приемники. Чтобы проверить слышит ли Philae сигналы Rosetta, приняли решение использовать радар CONSERT. Идея была такова: если приемники еще работают и аппарат в целом функционирует, то ему передают команду задействовать георадар. Rosetta принимает сигналы радара чем подтверждает, что Philae еще жив.

Команду отправили... И не получили ответа CONSERT. Зато сразу смогли восстановить связь с аппаратом на расстоянии 155 км, т.е. один радиопередатчик все еще функционировал. Аппаратам удалось в течение 17 минут поддерживать стабильную связь. Инженеры скачали всю накопленную в очереди телеметрию, и, казалось, ничто не мешало продолжать научную работу.

Но у Rosetta была и своя научная программа. 25 июля ей предстояло перебраться другую траекторию, для изучения противоположного полушария кометы, что исключало возможность установления связи. 13 августа комета прошла ближайшую точку с Солнцем и стала постепенно отдаляться. Чуть позже Rosetta ушла от ядра кометы на 1,5 тыс км - держалась подальше от пыли и пыталась изучить ударную волну комы.

Всю осень 2015 года оставалась надежда связаться с Philae еще раз. По крайней мере физические условия на комете не должны были препятствовать этому. Однако связаться не удалось до сих пор. Сейчас комета 67P/Чурюмова-Герасименко уже удалилась дальше орбиты Марса.

Rosetta снова кружит на близком расстоянии от ядра кометы, и продолжает звать Philae. Причины молчания могут быть в неисправных радиопередатчиках, либо солнечные батареи покрылись пылью и больше не в состоянии обеспечивать энергией аппарат.

К концу 2015 года температурные условия в трещине, где застрял аппарат, уже не совместимы с его работоспособностью. Rosetta еще попытается спуститься до 10 км и провести съемку предполагаемого места посадки Philae. Однако надежды на чудесное воскрешение, как уже бывало, сейчас уже практически нет. Поэтому когда мы увидим Philae на снимках, нам остается сказать только: Good-night, sweet prince.

Если интересен космос и космонавтика - подпишитесь на блог в ЖЖ, Twitter или Facebook, чтобы не пропустить новые посты.

zelenyikot

 
Социальные комментарии Cackle
Loading...

© 2009 Технополис завтра

Перепечатка  материалов приветствуется, при этом гиперссылка на статью или на главную страницу сайта "Технополис завтра" обязательна. Если же Ваши  правила  строже  этих,  пожалуйста,  пользуйтесь при перепечатке Вашими же правилами.