«Армада Галлея»: як людство вивчило найвідомішу комету в історії

Березень 1986 року пройшов під знаком дуже знаменних подій, що відбулися в глибокому космосі: флотилія з цілих п’яти космічних апаратів наблизилася до комети Галлея. З нагоди 40 років від дня цих історичних подій розповідаємо, чому вчені обрали саме комету Галлея для дослідження, як проходив візит земних посланців і що він дав науці.

Найвідоміша комета в історії

Почнемо з відповіді на питання, чому саме комета Галлея отримала честь бути дослідженою цілою космічною флотилією. Все досить просто — це найвідоміша комета в історії.

Все почалося в 18 столітті, коли англійський астроном Едмунд Галлей виконав розрахунки орбіт декількох десятків відомих комет і звернув увагу на схожість деяких з них. Проміжки між їх появою становили 75–76 років. Галлей висунув сміливе припущення, що мова йде про один і той же об’єкт. У 1716 році він опублікував докладні розрахунки, передбачивши, що наступного разу комета повернеться в 1758 році.

Сам Галлей не дожив до цієї дати. Але 25 грудня 1758 року астроном Йоганн Паліч дійсно виявив передбачену ним комету. Ця подія стала першим тріумфальним підтвердженням закону всесвітнього тяжіння Ньютона. Не дивно, що комету назвали на честь Галлея.

Вже одного цього було б достатньо, щоб закарбувати комету Галлея в анналах науки. Але коли вчені спробували відшукати свідчення її минулих появ, з’ясувалося, що вона буквально супроводжує людство протягом всієї його історії. За деякими підрахунками, приблизно одна восьма всіх згадок про хвостатих зір у різних письмових джерелах так чи інакше пов’язана з нею.

Подібна «популярність» пояснюється її унікальними характеристиками. Попри те, що кожного століття спостерігається набагато більше яскравих довгоперіодичних комет (тобто таких, що мають період обертання понад 200 років), комета Галлея — єдина, добре видима неозброєним оком короткоперіодична комета, яка з’являється на земному небі через невеликі (за історичними масштабами) проміжки часу.

Перша вірогідна згадка про комету Галлея в китайських історичних записах датована 240 роком до н. е. Під час наступних візитів її спостерігали вавилоняни, греки, римляни. З огляду на регулярність появи комети, не дивно, що багато з них збігалися за часом з важливими подіями в історії Землі. Поява комети в 451 році н. е. збіглася з навалою Атілли та битвою на Каталаунських полях. Інший знаменитий візит комети відбувся в 1066 році н. е. незадовго до битви при Гастінгсі, під час якої нормани завоювали Англію. А деякі вчені навіть пов’язують появу комети Галлея в 12 році до н. е. з Вифлеємською зорею.

«Армада Галлея»

Останній на сьогодні візит комети Галлея відбувся в 1986 році. До цього моменту людство вже розпочало активне вивчення космосу. Вченим, звичайно ж, не хотілося втрачати унікальну можливість. Тож різні країни почали активно готувати проєкти місій з вивчення комети Галлея.

Японія зробила ставку на пару зондів, які отримали назву «Сакігаке» і «Суйсей». «Сакігаке» став першим в історії міжпланетним апаратом, побудованим не в СРСР і не в США. Його маса становила 138 кг, корисне навантаження було представлено приладами, призначеними для вивчення параметрів міжпланетного середовища.

«Суйсей» мав аналогічну конструкцію, але ніс інший набір наукових інструментів. Зонд був оснащений приладом для вивчення сонячного вітру та ультрафіолетовою камерою, призначеною для отримання зображень водневої корони комети Галлея.

Радянський Союз направив до комети Галлея пару апаратів «Вега». Цікаво, що спочатку проєкт місії передбачав виключно вивчення Венери з використанням посадкових платформ і аеростатів. Але пізніше конструктори внесли істотні зміни в їх архітектуру: після Венери пролітні модулі «Вега» повинні були попрямувати до комети.

«Вега» мали складну конструкцію. Повна маса апаратів становила 4920 кг. З них 3170 кг припадало на пролітний модуль, 1750 кг — на призначений для Венери спускальний апарат. Пролітний модуль був оснащений набором інструментів, що включав камери, спектрометри, магнітометр, датчик пилу та аналізатор плазмових хвиль.

Не залишилося осторонь і Європейське космічне агентство (ESA), яке побудувало для вивчення комети зонд Giotto. 960-кілограмовий апарат отримав комплект з 10 наукових інструментів: камеру, мас-спектрометри, аналізатори плазми, фотополяриметри, аналізатори частинок, а також магнітометр.

Всі згадані вище п’ять апаратів неофіційно назвали «армадою Галлея». Але як щодо NASA? Невже аерокосмічна адміністрація залишилася осторонь від вивчення комети Галлея і не запустила до неї власного апарата?

Насправді в надрах NASA було розроблено кілька проєктів місій з вивчення комети, в тому числі й спільних з ESA. Однак вони не отримали необхідного фінансування. Власне кажучи, саме тому ESA й прийняло рішення відправити до комети Галлея власний зонд.

Проте NASA все ж планувала взяти участь у дослідженні комети Галлея, запустивши кілька супутників. Але катастрофа шаттла Challenger, що сталася в січні 1986 року, перекреслила ці плани.

Зустріч з кометою Галлея

Першою до комети Галлея дісталася «Вега-1». 6 березня 1986 року вона пролетіла на відстані 8890 км від її ядра, зробивши кілька десятків знімків і провівши низку вимірювань. Вже 8 березня до комети Галлея наблизився японський «Суйсей». Він пролетів на відстані 151 тисячі км від її ядра. Зондом було відзначено два зіткнення з пилинками кометного хвоста. 9 березня настала черга «Веги-2». Вона пролетіла на відстані 8030 км від хвостатої гості. Ще через два дні далекий проліт комети виконав «Сакігаке». Дистанція максимального зближення склала 7 млн км.

Кульмінацією став візит Giotto. Команда, що керувала ним, використала знімки апаратів «Вега» для точнішої навігації зонда, на який було покладено досить амбітне завдання: пролетіти на мінімально можливій відстані від ядра і пережити цей візит.

14 березня Giotto наблизився до комети. Апарат передавав інформацію в штатному режимі, але на відстані приблизно 1200 кілометрів від ядра в нього потрапила пилова частинка. Удар вивів з ладу камеру і закрутив зонд. Giotto втратив зв’язок із Землею, а його захисний екран перестав укривати наукові інструменти.

Попри це Giotto вижив, пролетівши на відстані всього 596 кілометрів від комети Галлея. За 32 хвилини йому вдалося відновити стабілізацію, після чого він передав зібрані під час прольоту дані, включно з найдетальнішими знімками ядра.

Виявилося, що ядро комети Галлея має розміри 15×7,2×7,2 км. Зовні воно трохи нагадує арахіс (це досить поширена форма серед астероїдів і комет). На поверхні комети є височини, хребти, западини та кратери. Середня щільність ядра становить близько 0,55 г/см³. Це свідчить про те, що значну частину внутрішнього об’єму займають порожнечі. Ядро комети Галлея обертається, роблячи один оборот за 53 години.

Також з’ясувалося, що поверхня комети Галлея дуже темна. Вона відбиває всього 4% світла, що падає на неї, що можна порівняти з вугіллям. При цьому лише десята частина поверхні ядра проявляла активність. Судячи з усього, це пов’язано з тим, що під час численних візитів у внутрішню частину Сонячної системи комета втратила більшу частину (за деякими оцінками, до 90%) своєї початкової маси.

Аналіз виявив наявність в ядрі комети таких речовин, як водяний лід, метан і аміак. Також було знайдено безліч складних органічних сполук. Це поставило під сумнів раніше поширені уявлення про комети як про «брудні сніжки». Насправді комета Галлея виявилася скоріше кулею з бруду з деякими домішками льоду і снігу.

Спадщина «армади Галлея»

«Армада Галлея» стала дуже важливою подією в історії науки. Вперше в історії космічні апарати здійснили близький проліт комети та зазнімкували її ядро. «Армада Галлея» проклала шлях для більш просунутих космічних місій, під час яких людство влаштувало рукотворне бомбардування кометного ядра (Deep Impact), доставлення на Землю частинок її хвоста (Stardust) і першу в історії посадку на поверхню (Rosetta).

«Армада Галлея» також стала переломним моментом у світовій космонавтиці. Giotto став першим в історії апаратом, самостійно побудованим і запущеним ESA в міжпланетний простір. Щодо Японії те саме можна сказати про «Сакігаке» і «Суйсей». З того часу Європа і Країна висхідного Сонця істотно зміцнили свою космічну незалежність, запустивши ще безліч міжпланетних місій, які істотно збагатили скарбничку наших знань про космос.

Для СРСР, навпаки, «Веги» фактично стали лебединою піснею його космічної програми. Це останні в історії радянські міжпланетні апарати, чия місія завершилася успіхом.

На завершення варто зазначити, що вже через кілька років ми цілком можемо побачити своєрідне повторення «Армади Галлея». 13 квітня 2029 року астероїд Апофіс пролетить на відстані всього 31 тисячі км від Землі. Настільки близькі візити таких великих астероїдів відбуваються раз на кілька тисяч років. Не дивно, що багато космічних агентств і приватних компаній не хочуть втрачати таку унікальну можливість і вже активно готують різні місії з вивчення Апофіса.