Комета Борелли

Комета Борелли

Комета Борелли, снимок зонда Deep Space 1

Кометы — это самые непостоянные объекты в Солнечной системе. Орбиты комет меняются другими планетами и силой их собственных хвостов, очертания изменяются с каждым килограммом испаренных газов. Оказалось, что непостоянно и само их существование — комета 19P/Борелли объяснила, почему у большинства комет форма кегля для боулинга, и как это грозит им разрушением.

Характеристики Борелли

Сделал основополагающее открытие в исследовании комет зонд «Deep Space 1» — «Глубокий Космос». Сейчас, после исследования комет Темпель 1 и Чурюмова-Герасименко, мы знаем о кометах много. Но тогда, в 2001 году, ядро кометы Борелли стало вторым в истории кометным ядром, увиденным с Земли. До этого астрономы смогли изучить только ядро кометы Галлея с помощью советских зондов Вега-1 и Вега-2, а также аппарата «Giotto».

Но зонды-первопроходцы были построены еще в 80-х годах. Мощности «Дип Спейса», сконструированного почти в XXI веке, буквально сняли пелену перед глазами ученых. Стали известны полные характеристики кометы Борелли — а именно:

  • Масса Борелли — всего 2×1013 килограмм при поперечнике в 2,4 километра и длине в 8 километров. Это немного — для сравнения, комета Галлея в два раза больше, и от двух до десяти раз тяжелее.
  • За счет большого количества промежутков между пылинками и пустых камер испарившихся при приближении к Солнцу льдов, итоговая плотность кометы Борелли составляет 0,3 г/см3 — всего лишь в два раза больше плотности пробки.
  • Связано это с особенностями строения Борелли. Она, как и многие из комет, представляет собою «кучу щебня» — груду мелких скал и реголита, каменной крошки, сдерживаемых вокруг тяжелого, но небольшого монолита-центра. Роль такого центра, в случае ядра кометы, играют залегающие внутри льды. Это было доказано позже, в 2005 году, когда зонд «Deep Impact» пробился к центру кометы Темпель 1.
  • Орбитальные характеристики кометы — самые первые и точные данные, полученные астрономами. Борелли принадлежит к кометному семейству Юпитера — свой разворот к Солнцу они делают в районе его влияния. Такие кометы имеют наиболее короткий период прохождения своей траектории — Борелли приближается к Солнцу раз в семь лет, принадлежа тем самым к короткопериодическим кометам.
  • Как и большинство комет в семействе, Борелли там относительно недавно — всего 100 лет. Во время зарождения Солнечной системы, пойманные Юпитером кометы находились между Ураном и Нептуном. В процессе определения своих орбит, планеты разбросали в разные стороны большой кометный диск. Часть комет улетела на окраины Солнечной системы, к поясу Койпера и облаку Оорта, а часть притянулась к планетам внешней группы. Орбиты таких комет самые непостоянные — под воздействием гравитации планет-гигантов они часто сдвигают свой период на год–второй, что приравнивается смещениям на десятки миллионов километров.
  • Альбедо кометы, то есть светоотражающая способность, у Борелли очень мало: всего 0,04%. Таким образом, Борелли темнее дегтя — типичная черта большинства комет. В столь низкой яркости кроется причина того, почему кометы образуют газовые хвосты — черная поверхность кометы воспринимает больше солнечной энергии, накаляя ядро и заставляя выкипать залежи льдов под поверхностью.
Орбита кометы Борелли

Орбита кометы Борелли

Специфику полученных про Борелли данных определяло то, что зонд «Дип Спейс» наблюдал его во время прохождения перигелия — наиболее близкой к Солнцу точки. Хвост и кома кометы — окутывающее ее облако пыли и газа — в этот момент достигают наибольших размеров, а льды на поверхности почти не задерживаются. Не обнаружили льдов и на внешнем слое Борелли. Кроме того, микрочастицы в хвосте кометы способны пробить даже металл — европейский зонд «Giotto», рискнувший подлететь к комете Галлея на расстояние 600 километров, был серьезно поврежден. Поэтому «Дип Спейс» не приближался к Борелли теснее, чем на 2490 километров. Но и этого было достаточно.

Открытие и исследование Борелли

Первичный этап

Открыл комету француз Альфонсо Борелли в 1904 году, во время запланированного поиска комет в Марсельской обсерватории. Борелли больше полувека посвятил астрономии — за исключением написанных научных трудов, в его достижения входит открытие 7 комет и 18 астероидов. Заслуги ученого были почтены премиями Латанда и Вальца Французской академии наук. В его честь был также назван астероид (1539) Борелли.

Современный этап

После открытия, комета Борелли продолжала регулярно наблюдаться астрономами. Были вычислены ее период, время вращения вокруг собственной оси, 25 часов, и степень активности. Космические телескопы провели анализ излучаемого спектра хвоста и комы Борелли — так ученые выяснили, что в составе пород кометы относительно мало углерода, и присутствуют органические вещества вроде аммиака.

Но состав этот был лишь приблизительным — кометный хвост массой всего в одну миллионную массы самой кометы, и не содержит большую часть настоящего состава. Без пробы кометного вещества невозможно судить о материале — или хотя бы без чистого снимка ядра. Доставить последний взялся зонд «Deep Space 1».

Зонд «Deep Space 1»

Аппарат «Deep Space 1» на фоне кометы Борелли

Аппарат «Deep Space 1» на фоне кометы Борелли

Изначальная миссия «Дип Спейса», запущенного в 1998 году, заключалась в пролете и исследовании астероида (9969) Брейль. Однако ученые считают, что больше всего ценных научных данных было собрано при пролете кометы Борелли. Да и сам пролет был своего рода инновацией в индустрии исследовательских аппаратов — команда «Дип Спейса» не только сумела справиться с непредвиденными трудностями в навигации, но и выполнила прохождение мимо кометы без малейшей защиты от кометной пыли.

Примечателен «Дип Спейс» и с точки зрения инженерии — он стал первым в истории космическим аппаратом, на котором был задействован ионный двигатель. Классические «химические» двигатели базируются на реакции окисления — то есть на обычном сгорании топлива. Кроме топлива, для горения требуется и кислород. Это делает любой химический двигатель громоздким и уменьшает количество полезного груза, вроде ячеек памяти или защиты от космических частиц.

Ионный двигатель использует только легкие инертные газы, вроде неона, и электрическое поле для разгона их частиц. Похожим образом работает лампа дневного света — только электричество не разгоняет в ней газ, а проходит сквозь него, генерируя свет. Ионный двигатель обладает меньшей мощностью, чем классический, но большим сроком работы и компактностью. Эта сыграло важную роль в миссии «Дип Спейса».

Пролет «Deep Space 1»

Джеты бьющие из кометы

Джеты бьющие из кометы

И несмотря на все препятствия, 22 сентября 2001 года «Дип Спейс» выполнил пролет мимо кометы на расстоянии 2490 километров. Были задействованы все научные приборы зонда — анализировалась магнитосфера Борелли вместе с ионными частица комы и хвоста кометы. Были также сделаны монохромные и спектральные снимки Борелли. Фотографий получилось не так много. Причин на то было несколько:

  • Солнце находилось под прямым углом относительно аппарата и кометы. Это ограничивало возможный диапазон съемки, но позволяло получить больше данных — что было немаловажно при средней детальности снимков в 100 метров на пиксель.
  • Камера могла делать только один снимок в 30 секунд — 20 секунд снимок передавался с цифровой матрицы в компьютер, и еще десять секунд сжимался и обрабатывался программой.
  • «Дип Спейс» не мог развернуться в сторону Борелли после пролета, дабы фотографировать в процессе отдаления от кометы. Причиной этому была нехватка топлива в химическом двигателе. Ради экономии, он использовался только для разворота аппарата вокруг оси — в том числе для ориентации антенны «Дип Спейса» на Землю. Каждый грамм топлива стоил потерей связи с зондом — и ученые решили не рисковать.

И даже в таких ограниченных условиях зонд сумел сделать фотографии с 45 метрами поверхности кометы на одном пикселе — в два раза детальнее, чем ожидалось! Магнитометрия Борелли тоже удалась, хотя была полностью кустарной — для нее использовались приборы, первоначально установленные для калибровки ионных двигателей. «Дип Спейс» достойно справился со своей задачей — по оценкам астрономов, он перевыполнил заложенный план в три раза.

Особенности Борелли

Снимок кометы полученный во время близкого пролета

Снимок кометы полученный во время близкого пролета

Как уже было сказано, результаты исследований Борелли стали революцией в представлениях о кометах для своего времени. Это было всего второе кометное ядро в истории, которое удалось снять, и первое — которое так детально исследовали. Сегодня, после первой мягкой посадки зонда на комету Чурюмова-Герасименко, многие загадки кометы Борелли стали вполне обычными явлениями для астрономов. И, тем не менее, в Борелли остались свои особенности:

  • Астрофизики обнаружили, что магнитное поле кометы сильно смещено в сторону, противоположную Солнцу — также как и кома Борелли. Однако, некоторые из мест выделения газов на Борелли были направлены в сторону светила, что не вписывается в существующую концепцию комет.
  • На поверхности кометы Борелли находится множество борозд и горных хребтов — признаки космической эрозии, усиленной испарением льдов на комете. Но главным источником пыли для комы Борелли являются не они — ее питают гладкие области на боках кометы. На комете астрономы обнаружили также достаточно крупный кратер.
  • «Шея» Борелли, из-за которой комета похожа на кегль для боулинга или отпечаток человеческой ноги, является эпицентром газовыделения. За время подлета зонда, в этом секторе было обнаружено три мощных выброса из ядра, джета в астрофизической терминологии. Также «шея» кометы покрыта глубокими скважинами. Активное выделение газов и магнитное смещение кометы рано или поздно приведут к тому, что перешеек развалится — и «голова» Борелли оторвется от ядра.
  • Такой процесс типичен для многих комет — например, Хартли-2 и Галлея имеют подобную форму, говорящую о постепенном «стачивании» части ядра кометы. Но на Борелли есть еще один признак грядущего разрушения — крупные трещины. Приблизившись однажды слишком близко к Солнцу, комета Борелли может разорваться на куски под давлением изнутри.

Интересный факт напоследок — зонд «Дип Спейс» был достаточно дешевым как для космического аппарата. Вместе с запуском из космодрома и зарплатами персонала, проект обошелся в 150 миллионов долларов.


comments powered by HyperComments

Подпишись на рассылку лучших статей от Spacegid.com. Без спама.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 695
Система Orphus