В четверг, 25 августа, в журнале Science появилось сразу шесть статей, посвященных одному и тому же вопросу – во всех публикациях приведены первые итоги анализа пыли, собранной на астероиде (25143) Итокава и доставленной на Землю аппаратом “Хаябуса”.
По форме астероид похож на гигантский клубень картофеля – его длина 535 м. Изображение JAXA
Факт того, что ученые получили в руки образцы небесного тела, удаленного от нашей планеты на сотни миллионов километров, впечатляет сам по себе. А если учесть, сколько раз миссия “Хаябусы” грозила закончиться полным провалом, то его можно воспринимать почти как чудо.
Одно к одному
Разработчики аппарата "Хаябуса" из Японского космического агентства (JAXA) с самого начала поставили перед собой очень амбициозную задачу – они решили создать зонд, который сможет долететь до астероида, обращающегося между Марсом и Землей, трижды коснуться его поверхности, отобрать образцы грунта и привезти их ученым. До запуска "Хаябусы" в 2003 году ни один космический аппарат не выполнял все эти задачи вместе. Общее время полета зонда должно было составить чуть более четырех лет.
Старт аппарата состоялся 9 мая 2003 года, и совсем скоро "Хаябуса" столкнулась с первыми трудностями – из-за мощной солнечной вспышки оказались повреждены ее солнечные батареи. В итоге рандеву с Итокавой было перенесено с июня на сентябрь 2005 года.
После этой неприятности некоторое время все шло относительно гладко, но 31 июля 2005 года у аппарата внезапно отказал один гироскоп – устройство, при помощи которого зонд определяет свою пространственную ориентацию. Спустя неполных три месяца из строя вышел второй гироскоп – при том, что всего их у "Хаябусы" три. Это была уже серьезная поломка, приведшая с существенному урезанию списка задач, которые предстояло выполнить зонду. Курирующие миссию ученые уменьшили количество свиданий аппарата с астероидом с трех до двух, но, тем не менее, оставались полны решимости осуществить их.
Фото 3dnews.ru
Первое сближение было назначено на 20 ноября 2005 года. Планировалось, что "Хаябуса" сбросит на поверхность астероида небольшой шар, на котором был установлен отражатель для лазерного дальномера. Внутри шара находилась пластинка с выгравированными на ней именами 877490 людей из 149 стран, которые предусмотрительно зарегистрировались на сайте миссии перед ее стартом. Кроме того, аппарат должен был выпустить на поверхность Итокавы миниатюрного (массой чуть больше 500 граммов) робота под названием "Минерва" – оснащенный тремя фотокамерами и блоком солнечных батарей робот должен был фотографировать ландшафт астероида вплоть до мельчайших пылинок.
Hayabusa in the JAXA
Зонд приблизился к Итокаве на расстояние 40 метров, сбросил на поверхность астероида шар с отражателем, снизился еще на 23 метра, после чего связь с аппаратом была потеряна (основная антенна "Хаябусы" на последних этапах сближения не работает). Спустя три часа (которые, должно быть, показались разработчикам миссии бесконечными) "Хаябуса" вышла на связь с Землей, а вот следов "Минервы" обнаружить не удалось. Учитывая слабую гравитацию астероида, наиболее вероятным кажется предположение о том, что робот улетел в открытый космос.
Вторая попытка сближения зонда с астероидом состоялась через пять дней. Из-за перебоев со связью точно восстановить последовательность событий, произошедших 25 ноября 2005 года, невозможно, но, как выяснилось позже, в контейнер "Хаябусы" все же попало какое-то количество пыли с Итокавы. Опасения, что зонд не собрал ни единого фрагмента внеземного объекта, у ученых оставались вплоть до недавнего времени – в норме перед забором образцов зонд должен был сбросить на Итокаву болванку, которая подняла бы пыль вверх, но в итоге выяснилось, что "обстрела" астероида не состоялось.
Зонд "Хаябуса"(Hayabusa в переводе с японского — "сокол") над астероидом глазами художника. Изображение JAXA
И хотя было неясно, сумел ли зонд выполнить свою главную задачу, он, как и было запланировано, отправился обратно к Земле. Через четыре дня после начала обратного пути выяснилось, что в одном из ионных двигателей происходит утечка газа. Позже специалисты заключили, что аппарат повредил двигатель во время сближения с астероидом – так как "Хаябуса" потеряла способность нормально ориентироваться в пространстве, такой сценарий представлялся еще не самым худшим.
Курирующие миссию ученые пытались понять, насколько серьезно поврежден двигатель, и что можно сделать для исправления ситуации, однако постоянные перебои со связью здорово усложняли инженерам жизнь. Наладить регулярную коммуникацию с зондом удалось только к марту 2006 года. В бортовой компьютер "Хаябусы" загрузили новое программное обеспечение, которое позволяло относительно контролировать перемещения зонда. После долгих ухищрений специалисты перезапустили двигатель зонда и направили аппарат к Земле.
Сбои и аварии удлинили миссию "Хаябусы" на три года, но в июне 2010 года зонд все-таки достиг земной атмосферы и сбросил спускаемую капсулу, в которой, как надеялись ученые, все же содержались образцы пыли с Итокавы. Хотя к этому моменту надежда оставалась совсем призрачной, так как в дополнение ко всем прочим неприятностям выяснилось, что во время старта с Земли контейнер был закрыт не полностью.
О расколе и загаре
Проанализировав содержимое контейнера, ученые обнаружили в нем около 1,5 тысяч пылинок, средний размер которых варьировался от несколько десятков до нескольких сотен микрометров. Чтобы не допустить загрязнения образцов земной пылью, специалисты приняли решение доставать наиболее "подозрительные" частицы (специалисты были совсем не уверены, что хотя бы часть принесенного "Хаябусой" груза действительно образовалось за пределами нашей планеты) из контейнера по одной. Извлечение и исследование пылинок затянулось на много месяцев, но в итоге ученые опубликовали сразу шесть статей в одном из самых топовых научных журналов.
Изображение пылинки, полученное от сканирующего электронного микроскопа (SEM) Фото jaxa.jp
Анализ пылинок позволил специалистам, в частности, выяснить, что Итокава, диаметр которой составляет около 500 метров, – не "самостоятельный" астероид, а обломок куда более крупного камня. Структура и состав некоторых частичек указывают, что в прошлом они нагревались до температуры около 800 градусов Цельсия, после чего медленно (со скоростью около 0,5 градуса в тысячелетие) остыли до 600 градусов. Такой температурный режим характерен для небесных тел, "отапливающихся" за счет происходящего в их недрах распада радиоактивных изотопов.
Итокава слишком мала, чтобы вместить в себя достаточное количество таких изотопов – согласно расчетам ученых, она откололась от "материнского" астероида диаметром около 20 километров примерно 10 миллионов лет назад. Эту версию дополнительно подтверждают обнаруженные на некоторых песчинках трещины – предположительно, они появились при столкновении большого камня с другим астероидом, и это же событие привело к рождению Итокавы. Ученые также смогли установить структуру "исходного" астероида – судя по характеристикам доставленных "Хаябусой" пылинок, он был пористым и примерно треть его объема занимали пустоты.
Кроме того, ученые выяснили, что поверхность Итокавы – и других астероидов — покрывается "загаром: под воздействием микрометеоритов и высокоэнергетических частиц, летящих от Солнца, с поверхности камней "стирается" тонкая светлая пленка оксида железа, а вместо нее остается более темный слой железа. Еще одно необычное заключение, которое ученые сделали, проанализировав крошечные частички пыли – каждый миллион лет Итокава "худеет" на несколько десятков сантиметров, теряя вещество, из которого она состоит. Удерживать собственное "тело" в целости астероид не может из-за недостаточной массы и, соответственно, гравитации.
Выше перечислена только малая часть тех сведений, которые удалось "выудить" из анализа доставленной "Хаябусой" пыли. Скептики могут заметить, что миссия, на которую возлагалось столько надежд, могла бы принести и более существенные результаты. Но, с другой стороны, если вспомнить о том, что неудачи преследовали зонд практически с самого начала его путешествия, можно восхититься упорством разработчиков и пожелать, чтобы в будущем ученые так же стойко двигались к поставленным целям несмотря ни на что.
Ирина Якутенко
