4 июля 2005 года в 05:52:24 UTC (01:52:24 EDT) импактор американской автоматической межпланетной станции Deep Impact массой 372 кг на скорости 10.3 км/с врезался в ядро кометы Темпеля-1. В момент удара комета находилась в 133.6 млн км от Земли, и радиосигнал от нее шел 7 мин 26 секунд. В действительности удар произошел в 05:44:58 UTC, но здесь и далее по традиции приводится время прихода сигнала на Землю.
    Подобный метод исследования комет был применен впервые – и это позволило с минимального расстояния изучить образовавшееся после удара облако из первозданного вещества кометы, скрывавшегося в ее недрах. Миссия Deep Impact’а завершилась грандиозным успехом: на Землю была передана уникальная и доселе неизвестная информация о комете Темпеля-1, которая поможет ученым приблизиться к разгадке тайны возникновения и эволюции нашей Солнечной системы. Далее мы расскажем об этом уникальном эксперименте с «бомбардировкой» кометы более подробно. А пока – хроника.

Художественное представление ядра кометы Темпеля-1

DEEP IMPACT и КОМЕТА 9P/TEMPEL 1

    С момента запуска АМС Deep Impact – 12 января 2005 г. – прошло полгода, и за это время аппарат преодолел огромное расстояние в 431 млн км, чтобы приблизиться к своей цели. Почти половину этого срока заняла приемка служебных систем и научной аппаратуры станции, которую удалось закончить к 25 марта. Все было в порядке за одним исключением: камера высокого разрешения HRI не дала точной фокусировки.
    Сначала предположили, что при прогреве камеры не удалось полностью удалить из нее лишнюю влагу, которая впиталась в элементы конструкции прибора во время нахождения КА на старте и при выведении.
    Позже, однако, выяснилось, что ошибка произошла во время испытаний камеры на фирме Ball: использованное при проверке плоское зеркало при охлаждении становилось… не совсем плоским! Специальная комиссия пришла к заключению, что математической обработкой снимков можно будет достичь проектного разрешения.

Активная фаза работы аппарата Deep Impact

DEEP IMPACT и КОМЕТА 9P/TEMPEL 1

    11 февраля станция провела первую коррекцию траектории TCM-1 с приращением скорости 28.57 м/с и погрешностью не более 1% от заданного. Благодаря высокой точности первого маневра, второй, планировавшийся на 31 марта, был отменен, и аппарат остался «в режиме дрейфа».
    Коррекция TCM-3A состоялась 5 мая в 19:00 UTC. Включение двигателей на 95 секунд дало приращение скорости 5.05 м/с и погрешность менее 0.2%. С этого дня началась фаза подлета к комете и окончательного тестирования и калибровки научной аппаратуры. Однако еще 25 апреля, за 69 суток до встречи, камера MRI сумела обнаружить цель с расстояния 64 млн км.
    По мере того, как комета становилась все четче видна в объективах камер Deep Impact’а и ее видимый размер увеличивался, группа управления полетом перешла на ее непрерывный мониторинг. В конце мая с помощью инструмента MRI Deep Impact получил первые детальные снимки ядра кометы. Его яркость, которая была определена по этим снимкам, практически соответствовала данным, ранее полученным приборами телескопов «Хаббла» и «Спитцера».

Снимок комы кометы. В это время были сделаны первые исследования химического состава вещества комы. Инфракрасный спектрометр обнаружил "отпечатки" молекул воды, углеводородов, двуокиси углерода и моноксида угдерода. Слева – снимок кометы Темпеля-1, сделанный инструментом среднего разрешения MRI. Справа – спектр вещества комы кометы, полученный ИК-спектрометром в составе инструмента высокого разрешения HRI.

DEEP IMPACT и КОМЕТА 9P/TEMPEL 1

    14 и 22 июня научными инструментами Deep Impact'а, а также аппаратурой телескопа имени Хаббла были зарегистрированы два массивных выброса льда или другого вещества из недр кометы Темпеля-1, что временно привело к увеличению яркости и размеров ее комы. Следует отметить, что последний выброс был в 6 раз массивнее первого, однако рассеялся сравнительно быстро – примерно за 12 часов. По оценкам специалистов, при выбросе вещества 22 июня концентрация водяного пара в коме увеличилась вдвое, а содержание других газов, включая двуокись углерода, возросло еще больше.

Серия изображений показывает выброс льда кометы Темпеля-1 22/23 июня 2005 года. Выброс привел к значительному увеличению комы кометы, это видно на последнем снимке.

DEEP IMPACT и КОМЕТА 9P/TEMPEL 1

    За двое суток до «удара», 2 июля в 08:34 UTC, был зарегистрирован еще один кратковременный выброс частиц пыли и льда из активного региона ядра кометы, вследствие чего размер и яркость комы также временно увеличились. Комета Темпеля-1 находилась вблизи своего перигелия, поэтому неудивительно, что выбросы из ее недр происходили с завидной регулярностью, однако в таких деталях их удается пронаблюдать крайне редко. Активность кометы оказалась сильнее, чем предполагали ученые: выбросы возникали даже из тех областей, которые в этот момент не были повернуты к Солнцу. Забегая вперед скажем, что еще до столкновения по корпусу «снаряда» ударили две частицы из комы.

 Расчетная хронология событий

 Дата     Время,    Событие                                                    Время 
(чч:мм)    UTC                                                           до столкновения
 29.06    18:00     Навигационная съемка (1 снимок/9 мин)                     Т-4 суток
 03.07    00:07     Коррекция. Выход АМС на траекторию попадания              Т-29:45
          01:57     Активация аккумуляторной батареи импактора                Т-27:55
          06:07     Отделение импактора                                       Т-23:45
          06:14     Первая телеметрия с импактора в автономном полете         Т-23:38
          06:19     Маневр увода пролетного аппарата (ПА)                     Т-23:33
 04.07    03:53     Активация системы AutoNav импактора                       Т-01:59
          04:22     1-я коррекция траектории импактора                        Т-00:90
          05:17     2-я коррекция траектории импактора                        Т-00:35
          05:39     3-я коррекция траектории импактора                        Т-00:13
          05:52     Столкновение
          06:05     Разворот ПА для защиты от пыли                            Т+00:13
                    при прохождении сквозь кому
          06:06     Максимальное сближение ПА с ядром кометы                  Т+00:14
          06:51     Разворот ПА для съемки удаляющейся кометы                 Т+00:59

    Для специалистов это не было неожиданностью. Удары на мгновение нарушили ориентацию импактора, пока не сработала система управления, вернувшая «снаряд» в правильное положение.


    А тем временем Deep Impact все ближе подлетал к своей цели. 23 июня в 19:00 UTC аппарат успешно выполнил коррекцию траектории TCM-3B. Предыдущий маневр почти полностью устранил боковой промах, а основной целью этого было обеспечить требуемое время столкновения импактора с кометой – 05:44:34 UTC по бортовому времени, или 05:52:00 по земному. По допплеровскому смещению было определено, что приращение скорости после выполнения маневра составило 6.0 м/с, а погрешность не превысила 1%.
    Этап встречи начался 29 июня, когда частота навигационной съемки была увеличена до 9 минут. 3 июля за 6 часов до отделения импактора Deep Impact успешно выполнил маневр наведения «снаряда» на цель. Двигатели аппарата отработали 30 сек и обеспечили приращение скорости всего 0.28 м/с, но этого было достаточно для очень близкого пролета. После этого группа управления занялась последними операциями перед отделением. В 05:12 UTC прошла активация аккумуляторной батареи импактора. Ее емкость – 250 А·ч – была выбрана из того расчета, чтобы обеспечить электроэнергией все системы «снаряда» при автономном полете в течение суток.

Температурная карта поверхности кометы Темпеля-1 незадолго до столкновения. Солнце освещает комету справа. Данные получены ИК-спектрометром аппарата Deep Impact.

DEEP IMPACT и КОМЕТА 9P/TEMPEL 1

    В 06:07 UTC на расстоянии около 880000 км от кометы произошло отделение импактора от пролетного аппарата. Сработали пирозаряды – и посредством пружин «снаряд» получил приращение линейной скорости 0.35 м/с. Через 12 минут после этого пролетный аппарат успешно выполнил маневр увода: его ДУ отработала 14 минут, обеспечила замедление скорости пролетного аппарата (ПА) по отношению к импактору на 102 м/с и отсрочила прибытие ПА к ядру также на 14 минут. Затем специалисты проверили наличие связи между импактором и ПА – все шло штатно.

Для корреции траектории импактор выполнил три маневра (ITM – Impactor Targeting Maneuvers): ITM-1, ITM-2 и ITM-3. Точками показаны траектории движения «снаряда» после выполнения коррекций (снимок сделан системой AutoNav)

DEEP IMPACT и КОМЕТА 9P/TEMPEL 1

    4 июля за два часа до столкновения, в полном соответствии с графиком полета, на борту импактора активировалась программа автонаведения AutoNav, которая приступила к съемке ядра кометы с 15-секундным интервалом. Затем этой же программой осуществлялась обработка кадров, расчет орбиты и вычисление времени специально предусмотренных коррекций «снаряда». Они были выполнены за 90, 35 и 12.5 мин до удара (в первоначальном варианте эти цифры выглядели как 100, 35 и 7.5 мин соответственно), причем после выполнения первой коррекции оказалось, что «снаряд» движется по намеченной траектории с ошибкой в 7 км «вниз» от точки прицеливания. «Это не стало для нас неожиданностью, хотя мы такого и не ожидали», – заметил навигатор из JPL Шиям Бхаскаран (Shyam Bhaskaran). Импактор вновь вышел на траекторию попадания после проведения второй и третьей коррекций. Оставалось только ждать…