Розетта
Rosetta - comet fly-by.jpg
Пролёт зонда «Розетта» близ кометы (кадр из фильма Chasing a Comet — The Rosetta Mission)
Заказчик Европа ESA
Оператор Европейское космическое агентство
Задачи пролёт астероидов, искусственный спутник кометы,
посадка на её поверхность
Пролёт планеты Марс, астероидов Штейнс и Лютеция
Спутник кометы 67P/Чурюмова — Герасименко
Запуск 2 марта 2004 года 07:17:00 UTC
Ракета-носитель «Ариан 5G+»
Стартовая площадка Франция Куру, ELA-3
Длительность полёта 12 лет 6 месяцев и 28 дней
Сход с орбиты 30 сентября 2016 года
NSSDC ID 2004-006A
SCN 28169
Технические характеристики
Масса 3000 кг
Мощность 850 Вт
Сайт проекта
Commons-logo.svg Розетта на Викискладе

«Розе́тта» (англ. Rosetta) — автоматическая межпланетная станция, предназначенная для исследования кометы. Разработана и изготовлена Европейским космическим агентством в сотрудничестве с NASA. Состоит из двух частей: собственно зонда «Розетта» (англ. Rosetta space probe) и спускаемого аппарата «Филы» (англ. Philae lander).

Космический аппарат запущен 2 марта 2004 года к комете 67P/Чурюмова — Герасименко[1][2]. Выбор кометы был сделан из соображений удобства траектории полета (см. ). «Розетта» — первый космический аппарат, который вышел на орбиту кометы. В рамках программы 12 ноября 2014 года произошла первая в мире мягкая посадка спускаемого аппарата на поверхность кометы. Основной зонд «Розетта» завершил свой полёт 30 сентября 2016 года, совершив жёсткую посадку на комету 67P/Чурюмова — Герасименко[3][4][5].

Происхождение названий

Название зонда происходит от знаменитого Розеттского камня — каменной плиты с выбитыми на ней тремя идентичными по смыслу текстами, два из которых написаны на древнеегипетском языке (один — иероглифами, другой — демотическим письмом), а третий написан на древнегреческом языке. Сравнивая тексты Розеттского камня, Жан-Франсуа Шампольон смог расшифровать древнеегипетские иероглифы; с помощью космического аппарата «Розетта» ученые надеются узнать, как выглядела Солнечная система до того, как сформировались планеты.

Название спускаемого аппарата также связано с расшифровкой древнеегипетских надписей. На острове Филы на реке Нил был найден обелиск с иероглифической надписью, упоминающей царя Птолемея VIII и цариц Клеопатру II и Клеопатру III. Надпись, в которой ученые распознали имена «Птолемей» и «Клеопатра», помогла расшифровать древнеегипетские иероглифы.

Предпосылки создания аппарата

В 1986 году в истории исследования космического пространства произошло знаменательное событие: на минимальное расстояние к Земле подошла комета Галлея. Её исследовали космические аппараты разных стран: это и советские «Вега-1» и «Вега-2», и японские «Суйсэй» и «Сакигакэ», и европейский зонд «Джотто». Учёные получили ценнейшую информацию о составе и происхождении комет.

Однако осталось нераскрытым множество вопросов, поэтому НАСА и ЕКА начали совместную работу над новыми космическими исследованиями. НАСА сосредотачивало усилия над программой пролёта астероида и встречи с кометой[en] (англ. Comet Rendezvous Asteroid Flyby, сокращённо CRAF). ЕКА разрабатывало программу возвращения образца ядра кометы (англ. Comet Nucleus Sample Return — CNSR), которая должна была осуществляться после программы CRAF. Новые космические аппараты планировалось сделать на стандартной платформе Mariner Mark II[en], что сильно сокращало расходы. В 1992 году, однако, НАСА прекратило разработку CRAF из-за бюджетных ограничений. ЕКА продолжило разработку КА самостоятельно. К 1993 году стало ясно, что с существующим бюджетом ЕКА полёт к комете с последующим возвращением образцов грунта невозможен, поэтому программу аппарата подвергли большим изменениям. Окончательно она выглядела так: сближение аппарата сначала с астероидами, а потом с кометой, а затем — исследования кометы, в том числе мягкая посадка спускаемого аппарата «Филы». Завершить миссию планировалось контролируемым столкновением зонда «Розетта» с кометой.

Цель и программа полёта

Изначально запуск «Розетты» был запланирован на 12 января 2003 года. Целью исследований была выбрана комета 46P/Виртанена.

Однако в декабре 2002 года произошёл отказ двигателя Вулкан-2 при запуске ракеты-носителя «Ариан-5»[6]. В связи с необходимостью усовершенствования двигателя запуск космического аппарата «Розетта» был отложен[7], после чего для него была разработана новая программа полёта.

Новый план предусматривал полёт к комете 67P/Чурюмова — Герасименко, со стартом 26 февраля 2004 года и встречей с кометой в 2014 году[8]. Отсрочка запуска вызвала дополнительные затраты около 70 миллионов евро на хранение космического аппарата и другие нужды. «Розетта» была запущена 2 марта 2004 года в 7:17 UTC с космодрома Куру во Французской Гвиане[2]. В качестве почётных гостей на запуске присутствовали первооткрыватели кометы профессор Киевского университета Клим Чурюмов и научный сотрудник Института астрофизики Академии наук Таджикистана Светлана Герасименко[9]. Кроме изменения времени и цели, программа полёта практически не изменилась. Как и прежде, «Розетта» должна была приблизиться к комете и запустить к ней спускаемый аппарат «Филы».

«Филы» должен был подойти к комете с относительной скоростью около 1 м/с и при контакте с поверхностью выпустить два гарпуна, так как слабая гравитация кометы не способна удержать аппарат, и он может просто отскочить. После посадки модуля «Филы» было запланировано начало выполнения научной программы:

  • определение параметров ядра кометы;
  • исследование химического состава;
  • изучение изменения активности кометы со временем.

Траектория

В соответствии с целью полета, аппарату нужно было не только встретиться с кометой 67P, но и оставаться при ней все то время, пока комета будет приближаться к Солнцу, непрерывно проводя наблюдения; требовалось также сбросить Philae на поверхность ядра кометы. Для этого аппарат должен был быть практически неподвижен по отношению к нему. С учетом того, что комета при этом будет находится в 300 млн км от Земли и двигаться со скоростью 55 тыс. км /час. Поэтому аппарат необходимо было вывести в точности на ту орбиту, по которой следовала комета, и при этом разогнать до точно такой же скорости. Из этих соображений выбиралась как траектория полета аппарата, так и сама комета, к которой следовало лететь[10].

Трактория полёта «Розетты» была основана на принципе «гравитационного маневра» (На илл). Вначале аппарат двинулся к Солнцу и, обогнув его, вновь вернулся к Земле, откуда двинулся навстречу Марсу. Обогнув Марс, аппарат вновь сблизился с Землей и затем снова вышел за орбиту Марса. К этому моменту комета находилась за Солнцем и ближе к нему, чем Rosetta. Новое сближение с Землей направило аппарат в направлении кометы, которая в этот момент направлялась от Солнца вовне Солнечной системы. В конце концов Rosetta сблизилась с кометой с требуемой скоростью. Столь сложная траектория позволила снизить расход топлива за счет использования гравитационных полей Солнца, Земли и Марса[10].

1 — март 2004: запуск КА
2 — март 2005: первый пролёт у Земли
3 — февраль 2007: пролёт у Марса
4 — ноябрь 2007: второй пролёт у Земли
5 — сентябрь 2008: сближение с астероидом Штейнс
6 — ноябрь 2009: третий пролёт у Земли
7 — июль 2010: сближение с астероидом Лютеция
8 — июль 2011: перевод КА в режим сна
9 — январь 2014: пробуждение КА
10 — август 2014: выход на орбиту кометы
11 — ноябрь 2014: посадка спускаемого аппарата на поверхность кометы
12 — сентябрь 2016: завершение миссии
  • Запуск (март 2004)
  • Первый пролёт мимо Земли (март 2005);
  • Пролёт мимо Марса (февраль 2007);
  • Второй пролёт мимо Земли (ноябрь 2007);
  • Встреча с астероидом Штейнс (5 сентября 2008);
  • Третий пролёт мимо Земли (13 ноября 2009)[11];
  • Встреча с астероидом Лютеция (10 июля 2010);
  • Бездействие (май 2011 — январь 2014);
  • Приближение к комете Чурюмова — Герасименко (январь — май 2014);
  • Картографирование кометы (август 2014);
  • Посадка спускаемого аппарата «Филы» (12 ноября 2014);
  • Исследование кометы (ноябрь 2014 — декабрь 2015);
  • Прохождение перигелия (август 2015);
  • Контролируемое столкновение зонда «Розетта» с кометой (30 сентября 2016).

Конструкция

«Розетта» была собрана в чистой комнате в соответствии с требованиями COSPAR. Стерилизация была не так важна, так как кометы не рассматриваются в качестве объектов, где можно найти живые микроорганизмы, зато на них надеются найти молекулы-предшественники жизни[12].

Электрическую энергию аппарат получает от двух солнечных батарей общей площадью 64 м²[13] и мощностью 1500 Вт (400 Вт в спящем режиме), контролируемых энергетическим модулем производства компании Terma[en], который также используется в проекте «Марс-экспресс»[14][15].

Главная двигательная установка состоит из 24 двухкомпонентных двигателей с тягой в 10 Н. Аппарат имел на старте 1670 кг двухкомпонентного топлива, состоящего из монометилгидразина (горючего) и тетраоксида азота (окислителя).

Корпус из ячеистого алюминия и разводку электрического питания по борту изготовила финская компания Patria. Финский метеорологический институт (англ.) изготовил приборы зонда и спускаемого аппарата: COSIMA, MIP (Mutual Impedance Probe), LAP (Langmuir Probe), ICA (Ion Composition Analyzer), прибор поиска воды (Permittivity Probe) и модули памяти (CDMS/MEM)[16].

Научное оборудование спускаемого аппарата

Общая масса спускаемого аппарата — 100 кг. Полезная нагрузка массой 26,7 кг состоит из десяти научных приборов. Спускаемый аппарат спроектирован для в общей сложности 10 экспериментов по изучению структурных, морфологических, микробиологических и других свойств ядра кометы[17]. Основу аналитической лаборатории спускаемого аппарата составляют пиролизёры, газовый хроматограф и масс-спектрометр[17].

Пиролизёры

Для исследования химического и изотопного состава ядра кометы «Филы» оборудован двумя платиновыми пиролизёрами. Первый может разогревать образцы до температуры 180 °C, а второй — до 800 °C. Образцы могут разогреваться с контролируемой скоростью. На каждом шаге при повышении температуры анализируется суммарный объём выделившихся газов[17].

Газовый хроматограф

Основным инструментом разделения продуктов пиролиза является газовый хроматограф. В качестве газа-носителя используется гелий. В аппарате используется несколько различных хроматографических колонок, способных анализировать различные смеси органических и неорганических веществ[17].

Масс-спектрометр

Для анализа и идентификации газообразных продуктов пиролиза используется масс-спектрометр с время-пролётным (англ. time of flying — TOF) детектором[17].

Список исследовательских приборов по цели назначения

Ядро

  • ALICE (An Ultraviolet Imaging Spectrometer).
  • OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System).
  • VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer).
  • MIRO (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter).

Газ и пыль

  • ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis).
  • MIDAS (Micro-Imaging Dust Analysis System).
  • COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyser).

Влияние Солнца

  • GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator).
  • RPC (Rosetta Plasma Consortium).

Интересные события миссии

  • 25 февраля 2007 года «Розетта» пролетала вблизи Марса. Во время пролёта спускаемый аппарат «Филы» впервые работал в автономном режиме, с питанием от собственных аккумуляторов. Приборами спускаемого аппарата с расстояния в 1000 км была проведена съёмка планеты, получены данные о магнитном поле Марса[18].
  • 8 ноября 2007 года Каталинский небесный обзор обнаруживает «астероид» 2007 VN84, который, вероятно, способен столкнуться с Землёй. Астроном Денис Денисенко первым сообщил, что тревога ложная: это всего лишь «Розетта» готовится к гравитационному манёвру близ Земли.
  • 4 августа 2008 года астероид Штейнс попал в зону видимости космического аппарата. 14 августа 2008 года была произведена коррекция траектории полёта, что обеспечило 5 сентября пролёт в 800 км от астероида Штейнс[19]. 6 сентября «Розетта» передала снимки астероида с близкого расстояния[20]. На его поверхности обнаружены 23 кратера диаметром более 200 метров. Узкоугольная камера NAC (Narrow-Angle Camera) переключилась в безопасный режим за несколько минут до сближения, и съёмка была проведена широкоугольной камерой WAC (Wide-Angle Camera), что существенно ухудшило разрешение снимков[21].
  • Вечером 10 июля 2010 года космический аппарат сблизился с астероидом Лютеция. «Розетта» сделала множество снимков астероида. Все желающие могли увидеть астероид в прямом эфире на специальной странице в Интернете[22].