Космонавтика имеет безграничное будущее, и ее перспективы беспредельны, как сама Вселенная (С. П. Королёв)
Октябрь – месяц космических путешествий.
4 октября 1957 года королёвская «семерка» унесла в бархатно-черное небо Байконура «Спутник-1», открыв Космическую эру в истории нашей цивилизации. С тех пор прошло более полувека, – каких успехов смогла добиться современная космонавтика? Скоро ли мы доберемся до звезд?
Предлагаю Вашему вниманию небольшой рассказ о наиболее сложных, интересных и захватывающих межпланетных экспедициях Человечества. В обзор намеренно не включена высадка американцев на Луну – незачем раздувать бессмысленный спор, каждый все равно останется при своем мнении. В любом случае, величие лунных экспедиций меркнет перед подвигами автоматических межпланетных зондов и людей, приложивших руку к созданию этой потрясающей техники.
Кассини – Гюйгенс
Разработчики – NASA, Европейское космическое агентство
Запуск – 15 октября 1997 г.
Цель – исследование Венеры и Юпитера с пролетной траектории. Выход на орбиту Сатурна, посадка зонда «Гюйгенс» на Титан.
Текущее состояние – миссия продлена до 2017 года.
В ту роковую ночь мы спокойно спали и не знали, что над нашей головой пронеслась 5-тонная межпланетная станция «Кассини». Запущенная в сторону Венеры, она, спустя два года, вновь вернулась к Земле, набрав к тому времени скорость 19 км/с (относительно Земли). Самое ужасное, что на борту «Кассини» находились 32,8 кг оружейного плутония, необходимого для работы трех радиоизотопных РИТЭГов (ввиду большого удаления от Солнца, использовать солнечные батареи на орбите Сатурна было невозможно).
К счастью, мрачные прогнозы экологов не оправдались – станция спокойно прошла на расстоянии 1200 км от планеты и, получив гравитационный импульс, отправилась в сторону Юпитера. Там она в очередной раз получила ускорение и спустя три года, 1 июля 2004 года, благополучно вышла на орбиту Сатурна.
«Звездным номером» всей миссии стало отделение и посадка зонда «Гюйгенс» на Титан.
Крупнейший спутник Сатурна превосходит по размерам планету Меркурий и окружен мощной газовой оболочкой, что давно привлекала внимание земных ученых. Средняя температура на поверхности минус 170-180°С, но в подземных водоемах вполне могли развиться простейшие формы жизни – спектрометры показывают наличие углеводородов в облаках Титана.
Ну что ж, посмотрим, как все оказалось на самом деле…
… «Гюйгенс» летел в оранжевую бездну, пока не шлепнулся в мягкую грязь на берегу метанового озера с плавающими льдинами из замороженного аммиака. Кошмарный пейзаж дополняли косые струи метанового дождя.
Титан стал четвертым небесным телом, на поверхность которого опустился объект, созданный руками человека.
На этой далекой планете
Нас встретили холод и тьма.
Неспешно сводили с ума
Туман и пронзительный ветер.
Нас встретили холод и тьма.
Неспешно сводили с ума
Туман и пронзительный ветер.
Панорамы Титана с высоты нескольких километров и на месте посадки зонда «Гюйгенс». Всего зонд успел передать 474 мегабайта различной информации, в том числе несколько звуковых файлов. Перейдя по следующей ссылке можно услышать звук ветра в атмосфере далекого небесного тела:
http://esamultimedia.esa.int/images/huygens_alien_winds_descent.mp3
Что касается самой станции «Кассини», зонд по-прежнему работает на орбите Сатурна – высказываются самые удивительные планы по его дальнейшему использованию: от отправки «Кассини» к Урану, Нептуну или объектам пояса Койпера до вывода зонда на траекторию столкновения с Меркурием. Также обсуждается возможность полета сквозь кольца Сатурна, и, если зонд не разобьётся о ледяные обломки, специалисты предлагают продолжить смертельный полет, совершив прыжок в верхние слои атмосферы Сатурна.
Официальная версия предусматривает менее смелые маневры – перевод аппарата на вытянутую орбиту и продолжение миссии по изучению окрестностей исполинской планеты.
Вега
Разработчик – Советский Союз
Запуск – 15 декабря 1984 («Вега-1»), 21 декабря 1984 г. («Вега-2»)
Цель – изучение Венеры и кометы Галлея.
Текущее состояние – проект успешно завершен.
Одна из самых сложных и захватывающих космических экспедиций в мир чудовищной жары и вечного сумрака.
В декабре 1984 года с Байконура ушли на встречу к звездам две советские станции – пятитонные аппараты серии «Вега». Каждая имела обширную научную программу, включавшую в себя изучение Венеры с пролетной траектории, а также отделение посадочного модуля, который, затормозившись в атмосфере Венеры, разделялся на два исследовательских модуля – герметичный посадочный аппарат из прочнейшей стали и фантастический аэростат для изучения атмосферы планеты.
Несмотря на свой манящий блеск в предрассветный час, «Утренняя звезда» представляет собой адскую жаровню, окутанную плотной углекислотной атмосферой, раскаленной до 500° Цельсия. При этом давление на поверхности Венеры достигает 90-100 земных атмосфер – как в океане на глубине в 1 километр! Посадочный модуль станции «Вега» проработал в таких условиях 56 минут – пока страшный жар не прожег теплозащиту и не уничтожил хрупкую начинку зонда.
Панорама, переданная одной из станций серии "Венера"
Аэростатные зонды продержались дольше – на высоте 55 км над поверхностью Венеры параметры атмосферы выглядят достаточно адекватно – давление 0,5 земных атмосфер, температура + 40°С. Продолжительность работы зондов составила порядка 46 часов. За это время каждый из аэростатов пролетел в потоках бушующего урагана 12 000 км над поверхностью Венеры, контролируя вдоль трассы полета температуру, давление, освещенность, дальность видимости и скорость перемещения воздушных масс. Выйдя на ночную сторону Венеры, аппараты затерялись среди вспышек молний грозового фронта.
Венерианские зонды погибли, а миссия «Вега» была далека от своего завершения – пролетные ступени зондов, после отделения посадочных модулей, вышли на гелиоцентрическую орбиту и продолжили свой путь в космическом пространстве. Все обстоятельства складывались удачно. Впереди была встреча с кометой Галлея.
Год спустя, в марте 1986 года, оба аппарата прошли на расстоянии всего 8030 и 8890 км от ядра знаменитой кометы, передав 1500 снимков и массу научной информации, в том числе данные о темпах испарения вещества с ледяной поверхности ядра (40 тонн/секунду).
Скорость сближения кометы и аппаратов «Вега» превышала 70 км/с – опоздай зонды всего на один час, и они бы отклонились от цели на 100 тыс. км. Ситуацию осложняла невозможность предсказания траектории кометы с необходимой точностью – в дни сближения с космической беглянкой 22 обсерватории и астрофизических института СССР непрерывно счисляли курс кометы Галлея, чтобы максимально близко подвести «Веги» к её ядру.
В настоящее время оба аппарата «Вега » по-прежнему дрейфуют в неактивном состоянии на гелиоцентрической орбите.
MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging)
Разработчик – NASA
Запуск – 3 августа 2004 г.
Цель – выход на орбиту Меркурия.
Текущее состояние – миссия активна.
Еще ни один из космических аппаратов не двигался по такой причудливой траектории: за время своего полета «Мессенджер» совершил шесть гравитационных маневров, попеременно сближаясь с Землей (один раз), Венерой (два раза) и Меркурием (три раза). Несмотря на кажущуюся близость этой планеты, перелет на Меркурий занял шесть с половиной лет!
Неуловимый Меркурий является одним из самых труднодоступных небесных тел. Очень высокая орбитальная скорость – 47,87 км/с – требует огромных энергозатрат для компенсации разницы в скорости космического аппарата, запущенного с Земли (орбитальная скорость нашей планеты «всего лишь» 29,8 км/с). В итоге, для выхода на орбиту Меркурия потребовалось набрать «лишние» 18 км/с! Ни один из современных ракет-носителей и разгонных блоков оказался не способен придать аппарату необходимую скорость – лишние километры-в-секунду набирались за счет гравитационных маневров в окрестностях небесных тел (этим и объясняется столь сложная траектория зонда).
«Мессенджер» стал первым из космических аппаратов, ставших искусственным спутником Меркурия (до этого наше знакомство с этой планетой ограничивались данными зонда «Маринер-10», трижды пролетевшем вблизи Меркурия в 1974-75 гг.)
Одной из главных опасностей экспедиции «Мессенджера» является перегрев – на орбите Меркурия интенсивность солнечного излучения составляет более 10 киловатт на 1 кв. метр!
Для защиты от нестерпимого жара близкой звезды зонд оснастили теплозащитным экраном размером 2,5х2 метра. Кроме того, аппарат укутан в многослойную «шубу» теплоизоляции с развитой системой радиаторов – но даже этого с трудом хватает, чтобы излучать в пространство излишки тепла в течение короткой ночи, когда зонд скрывается в тени Меркурия.
В то же время, близость к Солнцу дает свои преимущества: для обеспечения зонда энергией достаточно двух коротких, 1,5-метровых «крыльев» солнечных батарей. Но даже их мощность оказалась избыточной – батареи способны вырабатывать более 2 кВт электроэнергии, в то время как для нормальной работы зонда достаточно 640 Вт.
Хаябуса («Сокол»)
Разработчик – Японское космическое агентство
Запуск – 9 мая 2003 г.
Цель – исследование астероида 25143 Итокава, доставка образцов грунта астероида на Землю.
Текущее состояние – миссия завершена 13 июня 2010 года.
Успех этой миссии висел буквально на волоске: солнечная вспышка повредила панели солнечных батарей, космический холод вывел из строя два из трех гироскопов зонда, при первой попытке сблизиться с астероидом японцы потеряли мини-робот «Минерва» - малыш срикошетил о поверхность и улетел в открытый космос. Наконец, в ходе второго сближения случился сбой бортового компьютера – «Хаябуса» ударился о поверхность небесного тела, повредил ионный двигатель и потерял ориентацию.
Несмотря на столь вопиющие неудачи, Японское космическое агентство не теряло надежды на возвращение зонда на Землю. Специалисты восстановили связь и ориентацию космического аппарата, перезагрузили бортовой компьютер. В феврале 2009 года им удалось запустить ионный двигатель и окончательным маневром направить аппарат к Земле.
510-кг зонд «Хаябуса» входит в плотные слои атмосферы на скорости 12,2 км/с. Полигон Вумера, Австралия
13 июня 2010 года капсула с микроскопическими частицами грунта была благополучно доставлена на Землю. Астероид 25143 Итокава стал пятым небесным телом, на поверхности которого побывал космический аппарат, созданный руками человека. А отважный японский «Сокол» - шестым космическим аппаратом, доставившим на Землю образцы вещества из космоса (после «Луны-16», «Луны-20», «Луны-24», а также аппаратов «Генезис» и «Стардаст»).
Возвращенная на Землю капсула с частицами астероида
Вояджер
Разработчик – NASA
Запуск – 20 августа 1977 г. («Вояджер-2»), 5 сентября 1977 г. («Вояджер-1»)
Цель – исследование систем Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна с пролетной траектории. Миссия продлена для изучения свойств межзвездной среды.
Текущее состояние – миссия активна, аппараты добрались до границ Солнечной системы и продолжают свой бесконечный путь в пространстве. Планируется поддерживать с ними связь до тех пор, пока это будет возможно.
Меня ужасает вечное безмолвие этих пространств. /Блез Паскаль/
В начале 1970-х годов Конгресс США, содрогаясь под ударами экономического кризиса, едва не «запорол» уникальную космическую экспедицию. Такое случается один раз в 175 лет – все внешние планеты выстраиваются друг за другом в одном секторе неба. Парад планет!
В результате обитателям Земли выпадает редкая возможность «прокатиться» по всей Солнечной системе и в ходе одной экспедиции посетить Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. При этом, сделать это по наиболее выгодной траектории – гравитационное поле каждой из планет-гигантов будет «отфутболивать» зонд в сторону следующей цели, тем самым увеличивая скорость зонда и сокращая длительность всей миссии до 12 лет. В обычных условиях, без использования гравитационных маневров, путь до Нептуна растянулся бы на 30 лет.
Однако конгрессмены наотрез отказались выделять средства на исследования космоса – экспедиция «Гранд тур» оказалась под угрозой срыва. Далекие газовые великаны разойдутся как в море корабли – Уран и Нептун плывут вокруг Солнца не спеша и снова займут удобную для «межпланетного бильярда» позицию только в середине XXII века. Лишь хитрость руководства NASA с переименованием аппаратов «Маринер-11» и «Маринер-12» в аппараты серии «Вояджер», а также отказ от двух других запусков по программе «Гранд Тур» позволили спасти программу и осуществить заветную мечту всех, кто интересуется космосом.
Монтаж головного обтекателя КА "Вояджер", 1977 год
За 36 лет полета этим аппаратам посчастливилось увидеть такое, с чем не сравнятся даже самые смелые грезы писателей-фантастов.
Космические разведчики пронеслись над кромкой облаков планет-гигантов, внутри каждой из которых смогли бы поместиться по 300 земных шаров.
Они видели извержения вулканов на Ио (один из «галилеевых» спутников Юпитера) и электрические бури в кольцах Сатурна – вспышки тысячекилометровых молний озаряли теневую сторону исполинской планеты. Феерическое зрелище!
«Вояджер-2» - первый и пока единственный из земных зондов, пролетевший в окрестностях Урана и Нептуна: далекие ледяные миры, где освещенность в 900 раз меньше, чем на орбите Земли, а средняя температура на поверхности держится в пределах минус 214° Цельсия. Зонд впервые увидел явление, абсолютно невозможное в земных условиях – криовулканизм. Вместо раскаленной лавы, вулканы далеких миров извергали жидкий метан и аммиак.
«Вояджер-1» передал изображение Земли с расстояния 6 млрд километров – Человечеству удалось взглянуть на Солнечную систему со стороны, вне плоскости эклиптики.
25 августа 2012 года зонд «Вояджер-1» впервые зафиксировал звук ветра в межзвездной среде, став первым из рукотворных объектов, кто вышел за пределы Солнечной системы.
"Великое красное пятно" Юпитера - атмосферный вихрь, бушующий на протяжении многих сотен лет. Размеры его таковы, что внутри молга бы легко поместиться Земля. В отличие от нас, уютно устроившихся в кресле на безопасном расстоянии, "Вояджер" видел этот кошмарный циклон вблизи!
Извержение вулкана на Ио
Спутник Нептуна Тритон глазами "Вояджер-2". Короткие темные полосы - выбросы криовулканов на поверхности спутника
В научной литературе уже не стесняются называть «Вояджеры» звездолетами – оба аппарата набрали третью космическую скорость и непременно доберутся до звезд. Когда? Для беспилотных зондов это не имеет значения – через 10-15 лет погаснут последние искры в их плутониевых «сердцах», и время для «Вояджеров» остановится. Уснувшие навсегда, они исчезнут на просторах бескрайнего звездного океана.
Новые горизонты
Разработчик – NASA
Запуск – 19 января 2006 г.
Цель – исследование карликовых планет системы Плутон – Харон с пролетной траектории.
Текущее состояние – аппарат достигнет цели 14 июня 2015 года.
Какая несправедливость! Девять долгих лет полета и всего девять дней для близкого знакомства с Плутоном.
В момент максимально сближения 14 июня 2015 года расстояние до планеты будет составлять 12 500 км (в 30 раз ближе, чем расстояние от Земли до Луны).
Встреча будет коротка: зонд «Новые Горизонты» промчится мимо самого загадочного небесного тела, до сих пор необследованного космическими аппаратами с Земли, и на скорости 14,95 км/с исчезнет в межзвездном пространстве, став пятым «звездолетом» Человеческой цивилизации (после зондов «Пионер-10,11» и «Вояджер-1,2»).
Пока еще рано делать какие-либо выводы – экспедиция не достигла своей конечной цели. В то же время, зонд не теряет времени даром – с помощью своих камер, спектрометров и детекторов космических частиц «Новые горизонты» периодически изучает встречные небесные тела: планеты, спутники, астероиды. Регулярно проводится тестирование оборудования, обновляются прошивки бортового компьютера.
По состоянию на октябрь 2013 года зонд находится на расстоянии 750 млн км от намеченной цели.
На борту зонда помимо 7 самых совершенных научных приборов находится особый «груз» - капсула с прахом астронома Клайда Томбо, первооткрывателя Плутона.
Чтобы заглянуть на миллионы лет назад, не нужно машины времени, — достаточно поднять голову и посмотреть на звезды.
Информация