В апреле этого года зонд "Кассини", проработавший в космосе почти 20 лет, официально вступит в последнюю стадию своей жизни, получившую имя "Финал оперы". Вспоминим, как этот ветеран космоса поменял наши представления об облике Сатурна и раскрыл тайны его удивительных лун.
Флагман НАСА
Зонд "Кассини" является одним из самых дорогих и при этом самых долгоживущих и успешных проектов НАСА, создававшихся в прошлые, более денежные для космического агентства годы в рамках программы так называемых "флагманских" миссий. В нее, помимо "Кассини", входят зонды "Вояджер", "Викинг", автоматическая станция "Галилео", изучавшая Юпитер, а также телескоп "Чандра" и марсоход Curiosity.
"Кассини" был одним из первых проектов НАСА, в котором принимали участие ученые и инженеры не только из США, но и специалисты из Европейского космического агентства и итальянского космического ведомства ASI. Международная кооперация позволила НАСА реализовать этот проект без задержек и запустить его в первоначально запланированное время, в октябре 1997 года, несмотря на противодействие Конгресса США и активистов экологических движений, которых пугал радиоизотопный источник питания зонда.
Этот источник, 33 килограмма радиоактивного плутония-238, позволил "Кассини" проработать в космосе и на орбите Сатурна в 2,5 раза дольше запланированного срока миссии, и совершить массу открытий, которые просто невозможно сделать, наблюдая за Сатурном и его спутниками с Земли.
По оценкам специалистов НАСА, "Кассини" смог бы проработать на орбите Сатурна еще несколько лет при постепенном отключении приборов, однако руководители миссии приняли решение завершить ее более захватывающим образом – путем совершения множества пролетов через кольца Сатурна и столкновения с планетой-гигантом в сентябре этого года. Этот "последний аккорд" миссии, получивший имя "Финал оперы", начнется в апреле, когда "Кассини" сблизится с Титаном в последний раз и выйдет на траекторию сближения с Сатурном.
Во время этих пролетов через кольца, которые "Кассини" начал совершать в ноябре прошлого года, зонд успел получить множества фотографий этих структур с рекордно близкого расстояния, а также рассмотрел много новых деталей на поверхности Титана и ряда других спутников Сатурна. Эти снимки и научные данные, как ожидают ученые, заметно поменяют наши представления об устройстве недр Сатурна и жизни его колец, однако и прошлые открытия "Кассини" заставили ученых радикально пересмотреть свои представления об их природе.
Сатурн преображенный
Одной из главных заслуг "Кассини", безусловно, является то, что этот зонд и спускаемый модуль "Гюйгенс", построенный силами итальянской ASI, заставили планетологов совершенно иначе смотреть на луны и другие небольшие планеты.
Когда "Кассини" прибыл в систему Сатурна и получил первые фотографии Титана, непримечательной крупной луны планеты-гиганта, покрытой вечной дымкой из желтого тумана, ученые были удивлены тем, что их взору открылся своеобразный двойник Земли, почти неотличимый в черно-белых тонах от пустынных регионов нашей планеты.
На Титане, как показали снимки "Кассини" и данные с "Гюйгенса", существуют времена года, облака, дожди, реки, горы, озера и даже целые моря, а поведение потоков воздуха в его атмосфере, как показали дальнейшие наблюдения на протяжении более 13 лет, в целом описывается теми же формулами и законами, что и на Земле. Сегодня многие химики серьезно рассуждают о возможности существования жизни в холодных углеводородных морях Титана, основанной на принципиально иной химии, нежели углеродная жизнь на Земле.
Конечно, Титан не только похож на Землю, но и обладает своими собственными уникальными и причудливыми чертами. В его атмосфере, как обнаружил "Кассини", периодически возникают странные структуры, похожие на гигантские белые стрелы, а в углеводородных морях Титана могут возникать своеобразные "острова" из гигантских пузырей азота, возникающих в толще их "вод" сами по себе при росте температур.
Что еще более удивительно, в недрах Титана, как обнаружили ученые пять лет назад, опираясь на данные с радаров "Кассини", скрывается гигантский подледный океан. Он расположен на глубине в примерно 100 километров от поверхности луны Сатурна, а его воды напоминают по своим свойствам и составу Мертвое море на Земле. Его открытие указало на небольшую, но возможность существования знакомых нам форм жизни на Титане.
Кипящая внеземная жизнь
Гораздо более высокие шансы на обнаружение жизни на другом спутнике "властелина колец" – на небольшой ледяной планете Энцелад. Когда "Кассини" только прибыл в систему Сатурна, ученые заметили, что одно из его колец состоит почти полностью из частичек льда, и что саму планету опоясывает большое количество своеобразных космических "рек" из молекул воды. Лед и молекулы воды постепенно разрушаются в космосе под действием солнечных лучей, что заставило НАСА искать их источник.
Им оказался Энцелад – на его южном полюсе находится целая "батарея" гейзеров, периодически выбрасывающих гигантское количество воды в космос и пополняющих ее запасы в кольце Е, где ее изначально нашел "Кассини". В некоторых случаях сила этих извержений была такой высокой, что 100 километровые столбы воды, выбрасываемые в космос недрами Энцелада, были успешно сфотографированы телескопом "Хаббл" с расстояния в примерно 1,5 миллиарда километров в сентябре прошлого года.
Эти гейзеры, которые ученые стали называть "тигровыми полосами", позволили НАСА совершить одно из самых главных открытий, касающихся Сатурна и Энцелада. Анализ химического состава их выбросов, через которые несколько раз пролетел "Кассини" в прошлом году, позволил ученым сделать потрясающий вывод – океан Энцелада, в отличие от Титана, является теплым и обладает почти "земным" химическим составом.
Как сегодня предполагают планетологи, недра Энцелада остаются постоянно горячими благодаря тому, что их постоянно "сжимает" и "растягивает" притяжение Юпитера, что подогревает его океан, и, как выяснили специалисты НАСА еще в 2011 году, запускает химические реакции между породами каменного ядра Энцелада и водой в океане. Все это, по мнению участников миссии и многих других ученых, делает Энцелад наиболее вероятным кандидатом на роль прибежища внеземной жизни.
* * *
Последние мгновения жизни "Кассини" и смерть зонда в гравитационных объятиях Сатурна с "закрытыми глазами" помогут инженерам НАСА подготовить зонд "Европа-Клипер" к жизни в суровых условиях орбит Юпитера и Европы, заявили руководители и участники миссии на пресс-конференции в Лаборатории реактивного движения НАСА.
"Успех "Кассини", как мы надеемся, восстановил престиж программ флагманского класса, миссий, буквально напичканных инструментами. Благодаря "Кассини" мы всесторонне изучили Сатурн и его спутники на всех длинах волн, начиная с инфракрасного излучения и заканчивая ультрафиолетом. Самые удивительные открытия "Кассини" мы получили в самых неожиданных местах благодаря такому набору инструментов. Подобный подход дорог, но научная отдача делает его более чем оправданным", — заявил Эрл Мейз (Earl Maize), руководитель миссии "Кассини".
Жизнь и смерть в космосе
В минувший вторник представители НАСА рассказали о том, что будет происходить с зондом "Кассини" на последнем этапе его жизни, получившим имя "Финал оперы". Как ожидается, автоматическая станция совершит 22 пролета через промежутки между кольцами Сатурна и через "дыру" между Сатурном и кольцами, и упадет в верхние слои атмосферы планеты 15 сентября этого года.
Как отметили участники миссии и Джим Грин (Jim Green), глава планетологического отделения НАСА, эти пролеты "Кассини" и гибель зонда помогут не только получить массу уникальных научных данных, но и подготовиться к запуску следующего "флагманского" проекта НАСА – зонда "Европа-Клипер". Он отправится искать следы жизни на Европе, спутнике Юпитера, во второй половине 2020 годов, и опыт "Кассини" по изучению спутников Сатурна с дистанции поможет, по мнению Грина, подготовить оптимальную программу изучения Европы.
"Сейчас мы планируем запустить еще одну миссию, которая будет называться "Европа-Клипер". На поверхности Европы, как показывают снимки "Хаббла", периодически происходят извержения гейзеров, изучение и обнаружение которых станут главной задачей миссии. Европа находится внутри радиационных поясов Юпитера, и поэтому мы будем изучать ее так же, как "Кассини" изучал Титан – зонд будет вращаться вокруг Юпитера и периодически пролетать мимо Европы", — пояснил Грин.
По его словам, подобный подход позволит продлить жизнь "Клиперу" и даст ему возможность совершить открытия, аналогичные по своему влиянию и значению тем, которые "Кассини" совершил на Титане и Энцеладе. Многие из открытий, как отмечает Грин, были совершены лишь через 5-6 лет после прибытия "Кассини" в систему Сатурна, и "Клиперу" может понадобиться аналогичное время и десятки пролетов рядом с Европой для того, чтобы понять, есть ли в ее недрах жизнь или нет.
Смерть с широко закрытыми глазами
Как уже раньше заявляли в НАСА, уничтожение "Кассини" связано с тем, что ученые опасаются падения отключенного зонда на поверхность этих лун Сатурна, в недрах которых может скрываться жизнь, и заражения их потенциально обитаемых зон земными микробами.
Эти опасения, как объяснила Джули Вебстер (Julie Webster), один из пилотов "Кассини", связаны не с деградацией радиоизотопных источников питания зонда, а с тем, что в баках зонда осталось всего 20 килограмм топлива и окислителя. Этого не хватит на долговременное поддержание его орбиты в том виде, в котором он вращался вокруг Сатурна осенью прошлого года. Поэтому руководство миссии решило использовать остатки топлива для совершения "рисковых" пролетов через кольца Сатурна и прочих компонентов "Финала оперы".
Линда Спилкер (Linda Spilker), научный руководитель миссии, отметила, что "Кассини" будет умирать с "закрытыми глазами" – камеры зонда будут отключены в последние мгновения его жизни, тогда как все остальные инструменты – спектрометры, магнетометры и детекторы пыли — будут продолжать работать до самого конца.
Это связано с одной простой причиной – "Кассини" будет лететь навстречу своей гибели со скоростью в 33 километра в секунду (122 тысячи километров в час), из-за чего все фотографии, которые мог бы получить зонд в последние мгновения жизни, будут слишком размазаны для того, чтобы увидеть на них что-то понятное.
В качестве "компенсации" НАСА сделает последний "семейный портрет" Сатурна и его лун в последний день жизни "Кассини", когда зонд удалится на максимальное расстояние от планеты-гиганта.
Ныряя в неизвестность
По словам Мейза, существует ненулевая вероятность того, что зонд может выйти из строя при столкновении с частицами пыли при пролете через "дыры" между кольцами Сатурна, однако специалисты НАСА уверены, что крупных фрагментов материи там нет. Тем не менее, НАСА планирует использовать тарелку антенны "Кассини" в качестве своеобразного "щита" при первых пролетах через этот регион для защиты научных инструментов от повреждений. В любом случае, как отмечает Мейз, подобное действие является рисковым, хотя и оправданным шагом со стороны НАСА.
Первый символический шаг в сторону гибели "Кассини", как рассказали ученые, произойдет уже 11 апреля, когда на зонд будут загружены команды по изменению его орбиты, которые он исполнит 22 апреля во время последнего "рандеву" с Титаном. Эта встреча и последующие пролеты "Кассини" через щели между кольцами, как надеются ученые, помогут НАСА подготовиться к более сложным и интересным планетологическим миссиям, таким как "Европа-Клипер".
Спилкер отметила, что главным наследием "Кассини", помимо научных открытий, стало и то, что теперь НАСА и планетологи знают, какие инструменты понадобятся нам в будущем для изучения Энцелада, Титана и других лун Сатурна, в недрах которых может прятаться жизнь. По ее мнению, зонды, подобные "Кассини" необходимы для изучения Урана и Нептуна, о которых мы сегодня фактически ничего не знаем, и их отправка к этим планетам стала бы отличным наследием для самого успешного зонда НАСА.
Комментариев нет:
Отправить комментарий