Космические лилипуты или мир астероидовю Часть 4

Космические миссии к астероидам

Первой миссией к астероидам стал КА «Галилео», который был запущен (18. 09. 1989) с борта космического корабля Атлантис для исследования системы Юпитера. Траектория аппарата была выбрана таким образом, что он два раза сближался с Землёй и, вследствие гравитационных манёвров, после первого из них достигал пояса астероидов, а после второго – пересекал пояс. Для исследования были выбраны два среднеальбедных астероида: 243 Ида и 951 Гаспра. Первая встреча состоялась 29 октября 1991г. с астероидом Гаспра. Получено 57 изображений, по результатам анализа изображений определены размеры астероида, альбедо поверхности, координаты полюса и прямое направление вращения. Астероид виден как объект неправильной формы, с кратерами и бороздами на поверхности и может являться обломком большего тела, которое развалилось в результате столкновения.

Встреча Галилео и Иды произошла 28 августа 1993 г. По результатам обработки изображений удалось определить размеры, координаты полюса, альбедо, плотность астероида и некоторые другие физические характеристики.

Объект оказался неправильной формы со многими кратерами на поверхности, что свидетельствует о значительной столкновительной истории этого астероида. В отличие от Гаспры, Ида имеет кратеры недавнего происхождения. Открыт спутник Иды, получивший название Дактиль. Он находится на расстоянии 85-ти км. Альбедо Дактиля почти такое же, как у Иды, но показатели цвета отличаются. Это первый спутник астероидов, открытый космическими методами.

Второй КА, отправленный к астероидам, имел название NEAR и был запущен 17 февраля 1996 г.

В дальнейшем, по прибытии к Эросу КА получил название «NEAR- Shoemaker», в честь известного американского планетолога Юджина Шумейкера. Главная цель запуска данного аппарата – исследование приближающегося к Земле астероида 433 Эрос, а дополнительная – исследование низкоальбедного астероида главного пояса 253 Матильда. Траектория полёта была выбрана так, что первая встреча произошла с астероидом Матильда. Аппарат прошёл на расстоянии 1212 км от астероида. Получено более 500 изображений этого астероида. По результатам их обработки удалось определить альбедо, размеры и форму Матильды. Из изображений также видно, насколько значительны столкновительные процессы в поясе астероидов и их роль в становлении формы астероида. На поверхности Матильды обнаружено более четырёх кратеров, диаметры которых превышают средний радиус астероида. Это значение пока является наибольшим по сравнению с другими астероидами, которые исследовались с помощью КА. В настоящее время данный астероид считается одним из наиболее тёмных и наименее плотных объектов Солнечной системы. Однако, главной целью этого космического эксперимента был Эрос – один из крупнейших астероидов, сближающихся с орбитой Земли. Первое сближение КА с Эросом произошло в конце декабря 1998 года. Аппарат прошел на расстоянии 4100 км от Эроса и передал свыше 1000 изображений. На изображениях Эрос виден удлиненным объектом неправильной формы и, по всей вероятности, является обломком большего тела, которое разрушилось вследствие столкновения. Это первые изображения астероидов, которые сближаются и пересекают орбиту Земли и представляют угрозу реального столкновения с Землей. Основная встреча с Эросом произошла в феврале 2000 года, аппарат перешел на орбиту вокруг астероида и в течение года производил детальное изучение этого объекта. Во время работы аппарат находился на высоте 35-50 км над поверхностью Эроса. Удалось определить основные физические свойства Эроса: массу, размеры, координаты полюса, период вращения, альбедо. Переданные данные показывают, что в целом Эрос является сплошным твердым телом, прошедшим тепловой разогрев поверхности. Поверхность астероида округлая и имеет достаточно гладкие участки, в отличие от других астероидов. На поверхности Эроса обнаружены не только кратеры, но и различного вида гребни, желоба, впадины, отдельные каменные блоки и камни. В феврале 2001 года КА «NEAR- Shoemaker» перешел с круговой орбиты на траекторию спуска и через 4. 5 часа благополучно сел на поверхность Эроса. Последний снимок поверхности был сделан с расстояния 120 метров. После посадки в течение 7 дней аппарат передавал данные непосредственно с поверхности Эроса. Это первая посадка КА на поверхность таких малых космических тел. Переданный аппаратом гигантский массив данных еще долгое время будет востребован специалистами в различных областях науки для детального изучения.

КА DS-1 запущен в 1998 году к комете Боррелли, прошел возле астероида 9969 Брайле на расстоянии 14000 км. Были получены изображения и спектры данного объекта.

КА Stardust запущен к комете Вильда-2 для сбора вещества комы кометы и доставки на Землю. 2 ноября 2002г. аппарат пролетел вблизи астероида 5535 Аннефранк на расстоянии 3078,5 км. По полученным изображениям удалось определить размеры (диаметр 5 км) и альбедо (0,24) астероида.

КА MUSES-C запущен в марте 2003 г. японским Институтом космоса и астрономических наук совместно с американской Лабораторией реактивного движения к астероиду 25143 Итокава. Это небольшой астероид, относящийся к группе астероидов, сближающихся с Землёй. Аппарат встретился с астероидом летом 2005 г. и в течение двух месяцев находился возле него для детального исследования. После минимального сближения был произведён обстрел поверхности и сбор образцов грунта с целью доставки на Землю.

КА Rosetta запущен 2 марта 2004 г.

Главная цель проекта – исследование кометы Чурюмова–Герасимова, с которой аппарат должен встретиться в 2014 г. на расстоянии 600 млн. км от

Солнца. После перехода на орбиту кометы на поверхность должен быть сброшен посадочный модуль, который выполнит исследование ядра кометы.

Дополнительными целями при пролёте через пояс астероидов являются астероиды 2867 Штейнс и 21 Лютеция

Полёт КА проходит успешно.

С первого гравитационного маневра у Земли 4 марта 2005 г. аппарат целый год - с июля 2005 по июнь 2006 г. - находился в пассивном режиме полёта.

Основные события происходили до и после этого.

Период с марта по июль 2005 г. выдался достаточно активным:

Rosetta готовилась к наблюдениям кометы Темпеля-1 во время столкновения с нею американской АМС Deep Impact. Перед наблюдениями удалось избавиться от проблем с крышкой камеры OSIRIS: 31 мая механизм ее открытия протестировали в присутствии разработчиков прибора, 14-15 июня на борт передали новый вариант ПО для него, и нормальная работа крышки была восстановлена.

28 июня Rosetta нацелилась на комету Темпеля-1 и сопровождала ее до

14 июля. Три прибора (камера OSIRIS, УФ-спектрометр ALICE, микроволновой инструмент MIR0) работали постоянно, а картирующий спектрометр VIRTIS был включён лишь на несколько часов 4 июля, непосредственно во время удара по комете. Наблюдения прошли успешно и дали хороший опыт планирования и осуществления научной программы.

8-9 сентября станция попала под солнечную вспышку, которая нарушила работу активного звёздного датчика (второй остался в резерве). Шесть суток до очередного сеанса аппарат определял ориентацию по гироскопам, и в общем-то удачно: дрейф составил 0. 7°, отклонение оси антенны HGA - 0. 3°. Входу в связь с Землей это не помешало, и 15 сентября звёздные датчики «привели в чувство».

11-12 марта 2006 г. состоялся 37-часовой цикл наблюдений астероида (2867) Стейнс. «Розетте» предстоит близкий пролёт около него 5 сентября 2008 г. , и учёные предложили провести предварительный сеанс съёмки цели с помощью камеры OSIRIS, пусть и с большого расстояния (159 млн км).

Данные были переданы на Землю 15-16 марта и содержали более точную кривую блеска астероида, чем предшествующие наблюдения с Земли. Ошибки не превышали 2% от полного блеска.

С 15 марта по 18 мая аппарат проходил за Солнцем, находясь в соединении со светилом. Минимальное угловое расстояние между ними было 13 апреля - всего 0. 55°. Сеансы сопровождения аппарата антенной Нью-Норсия проводились ежедневно, что позволило сделать радиопросвечивание солнечной короны.

С 24 мая до 26 июля Rosetta находилась в режиме «спячки».

Тем не менее с 4 по 8 июля проводились научные наблюдения с помощью плазменного комплекса RPC – станция проходила вблизи ионного хвоста кометы 45Р Хонда - Мркоса - Пайдушаковой. Соответствующие данные сняли с борта уже в августе.

28 июля 2006 г. началась «официальная» подготовка к пролёту Марса

3/4. 01. 2007 г. в течение 36 часов Rosetta проводила камерой OSIRIS наблюдения астероида 21 Лютеция, мимо которого она должна пройти 10. 07. 2010г. Лютеция не такой уж маленький астероид: d ~ 100км, но на снимках пока – это туманное пятнышко, однако для астрономов и оно много расскажет о массе, плотности, составе и t 0(ж. НК, №5, 2005, №7, 2005, № 4, 2007 г. )

КА Dawn («Рассвет») стартовала 27. 09. 2007 г. (проектная дата запуска – 27. 05. 2006г. ) к двум крупнейшим астероидам 4 Веста и 1 Церера. Прибытие к Весте предполагается в июле 2010 г. В течение 11 месяцев аппарат будет находиться на орбите вокруг Весты, а затем будет осуществлён перелёт к Церере. Ни один из астероидов 1-го десятка не исследовался КА с близкого расстояния. С 24. 08. 2006г. (по классификации МАС) Церера (1) считается карликовой планетой, т. е. - это протопланета, которая не сумела стать планетой.

(ж. НК, № 11, 2007 г. )

Планируемые исследования астероидов с помощью космических аппаратов

В последнее время активно обсуждаются ещё несколько космических программ по изучению астероидов. Это, прежде всего, проект по исследованию и открытию астероидов и комет, сближающихся с орбитой Земли и представляющих потенциальную угрозу столкновения. Самым первым в этом списке является АСЗ 99942 Апофиз (откр. 19. 06. 2004г. в обс. Kitt Peak, США. См. раздел «Знаете ли вы, что» данной работы). Разрабатывается также проект по исследованию внутренней структуры сближающихся с орбитой Земли астероидов с возможной посадкой исследовательских модулей.

Заключение

На протяжении последних 35 лет активно проводились исследования астероидов с помощью различных КА, что позволило получить очень важные данные о свойствах этих малых тел. Результаты проведённых исследований дают возможность решать как чисто прикладные задачи (отработка методов гравитационных манёвров для запуска аппаратов к любым объектам Солнечной системы, проверка новых навигационных систем, сближение и посадка аппарата на небольшие космические тела, поиск объектов для будущих космических баз и пр. ), так и выяснению фундаментальных научных вопросов (формирование и эволюция пояса астероидов и Солнечной системы в целом).

Решающее значение для понимания тех процессов, которые имели место как на ранних этапах формирования Солнечной системы, так и происходящих в настоящее время будут иметь образцы вещества, взятого с поверхности астероидных тел. Всё это определяет важность и целесообразность исследования астероидов с помощью космических аппаратов.

Знать и познавать – вот радость в жизни человека.

А. Гумбольдт.

Мы даже чуть-чуть почувствовали себя участниками «небесной полиции», созданной в 1776 году пятью европейскими астрономами во главе с венгерским учёным

(и придворным астрономом герцога Саксен-Кобург-Готского в Готе) Францем Цахом (1754-1832) с целью «выследить и поймать беглого подданного Солнца» - планету, которая должна быть между Марсом и Юпитером (по правилу Тициуса-Боде, ей уже даже было дано имя - Фаэтон). Астрономы тогда поделили небо между собой на участки и готовились к долгому утомительному «выслеживанию» планеты («беглянка», правда, вдруг нашлась), а мы постарались результаты своего исследования уложить в эту таблицу:

Год Количество

(период наблюдений) занумерованных Примечания астероидов

1. 01. 1801г. Церера № 1 ( 7m) Джузеппе Пиацци (11. 10. 1758 – 2. 03. 1840) в Близнецах на S = 2,8 а. е. от Солнца

Генрих Ольберс открыл 3 астероида: переоткрыл «пропавшую» Цереру, Палладу и Весту. За что «новую

1802г. Церера № 1 гипотетическую планету – Фаэтон (по предложению московского астронома С. В. Орлова)» стали называть ещё

28. 03. 1802г. Паллада № 2 ( 8m) его именем – планета Ольберса.

29. 03. 1807г. Веста № 4 ( 5,7m) Карл Гардинг (1765-1834)

1. 09. 1804г.

Юнона № 3 ( 8m)

В 1845 «родилась» Астрея № 5 (9,5 m ; откр. 8. 12. - Карл Генке),

1845 – 1848 9 в 1947 – Геба № 6 ( 1. 07. - К. Генке),

Ирис - Ирида № 7 ( откр. 13. 08. - Джон Хайнд),

Флора № 8 ( откр. 18. 10. 1848г. - Джон Хайнд),

Метида № 9 (25. 04. 1848г. , Грэхэм)

1800 – 1849гг. 10 № 10 Гигея (откр. 12. 04. 1849г. - Аннибал де Гаспарис)

1850г. 13 № 11 Партенопа (11. 05. 1850г. , Аннибал де Гаспарис),

№12 Виктория (откр. 13. 09. 1850г. - Джон Хайнд),

№ 13 Эгерия (откр. 2. 11. 1850г. А. Гаспарис),

. - Аннибал де Гаспарис открыл ещё 7 астероидов из первых 100),

1852г. 20 № 18 Мельпомена (24. 06. 1852г. - Дж. Хайнд) и т. д

№ 17 Фетида (17. 04. 1852г. откр. Р. Лютер, которому принадлежит открытие ещё 13 малых планет из первой сотни).

1860г. 62 -14 астероидов за 9 лет (1852-1861) открыл немецкий художник Герман Майер Гольдшмидт.

- Жан Шакорнак (1823-1873) открыл 6 астероидов из первой сотни: № 25 Фокея (6. 04. 1853г. ),

№ 33 Полигимния (1. 10. 1854г. )

1870г. 110 № 100 Геката откр. 11. 07. 1868г. Дж. Уотсон, которому принадлежит открытие ещё № 79 Эвринома и № 93

Минерва (из первой сотни).

1876г. 150 № 147 Протогенея (10. 07. 1875г. ),

1880г. 211 К 1. 02. 1980г. сотрудниками Крымской группы КрАО (рук. гр. – научный сотр. Н. С. Черных; Л. В. Журавлёва;

Л. Г. Карачнина;

Л. И. Черных, Т. М. Смирнова) было открыто 117 астероидов. Открытия стали появляться всё реже

(крупные иссякли) - это уже тела 13-14 зв. величины. Исключением оказалась 471 Папагена (8m), открытая

7. 06. 1901г.

1891г. 417 Список Франсуа Тиссерана (13. 01. 1845-20. 10. 1896)

1850-1899гг. 452

(Конец ХIХ века) В 1898г. был открыт во время его противостояния (на S = 22 млн. км от Земли) 433 Эрос (31*13) км, Густав

1900-1949гг. 1566 № 914 Пализана (откр. 4. 07. 1919г. в Гейдельберге, Герм. )

. № 995 Штернберга (откр. 8. 06. 1923г. в Сим. , С. Белявский)

- Эжен Жозеф Дельпорт (1882-1955) открыл 64 астероида

14. 03. 1913г 748 Симеиза – 1-ый русский астероид, открыт Григорием Неуйминым в Симеизской обс. (Крым)

- С 1913 по 1941гг. в Симеизе было открыто 547 астероидов.

Г. Н. Неуймин (1886-1946) – директор Симеизской обс. открыл 74 малых планеты (его первый астероид –

Симеиза № 748).

1916г. № 827 Вольфиана (откр. 29. 08. 1916 г. в Вене)

- Макс Вольф (1863-1932) – нем. астроном открыл 577 астероидов.

1950 - 2000гг. - 1735 ИТА (откр. 10. 09. 1948г. , КрАО, П. Шайн)

Сент. - окт. 1960г. 2200 В Маунт-Паломарской обс. открыто с помощью фотографии на участке (8 * 12)0 около точки вес. равноденствия до 20 m ,около 1811 из них определены орбиты.

Карл Рейнмут (1892-1979) в Гейдельбергской обс. (Герм. ) открыл 370 малых планет.

10. 11. 1992г. ок. 5383 Официально зарегистрирован астероид № 5383.

28. 03. 1998г. ок. 8603 Юджин и Каролина Шумейкеры открыли 800 малых планет и 20 комет

(именованных)

Конец ок. 100000, - 28. 07. 1999 г. КА «Deep Space 1» США прошёл на расстоянии около 25 км от астероида 9969 Брайль.

ХХ века (больше

10 000 - 10000 Мириостос , именованных) - под руководством Н. С. Черных открыто с 1964г. 1100 новых астероидов. Все они числятся в Международном каталоге.

1 янв. 2006г. к. 320592 , - 11709 Евдокс.

(ок. 120437 нумерованных) - 2001 год – 1-ый год ХХI века и 3-го тысячелетия ознаменовался любопытным астрономическим явлением: на весеннем небе наблюдалась приблизившаяся к Земле малая планета № 4962 Вечёрка, космический двойник газеты

«Вечерний Петербург».

- На 1. 01. 2003г. нашими отечественными астрономами было открыто 1500 новых астероидов, которые на все времена включены в Международный каталог малых планет.

Приложение. - Крупнейшие астероиды

Астероиды Класс Диаметр (в км)

Номер Название

1 Церера с 1025

2 Паллада u 608

4 Веста u 538

10 Гигия с 450

31 Евфросиния с 370

704 Интерамния с 350

511 Давида с 323

65 Кибела с 309

52 Европа с 289

451 Пациенция с 276

15 Эвномия s 272

16 Психея м 250

48 Дорис с 250

92 Ундина с 250

3 Юнона s 247

324 Бамберга с 246

532 Геркулина s 243

24 Фемида с 234

95 Аретуза с 230

45 Евгения с 226

13 Эгерия с 224

19 Фортуна с 215

107 Камилла с 211

409 Аспазия с 211

88 Тисбе с 210

7 Ирис s 209

747 Винчестер с 205

702 Алауда с 205

41 Дафна с 204

6 Геба u 201

241 Германия с 200

(Коротцев О. Н. Астрономия. Популярная энциклопедия. )

Гаспра № 951

Ида №243

Матильда № 253