ЧАСТЬ №1        -        ЧАСТЬ №2

    Спуск на поверхность ядра с высоты 22.5 км занял около семи часов, в течение которых посадочный зонд Philae регистрировал параметры среды рядом с ним. За час до расчетного момента касания камера ROLIS начала подлетную съемку с разрешением 3 м и лучше.
    Подтверждение посадки ожидалось в 16:02 с возможным отклонением в 40 минут. Однако все было сделано очень точно, и сигнал о касании достиг Земли в 16:03 UTC. Его приняли станция ЕКА Маларгуэ в Аргентине и дублирующая ее станция NASA под Мадридом. Доказательством послужила информация о ходе амортизаторов посадочных опор на 43 мм.
    В Дармштадте началось вполне понятное ликование. Через несколько минут пришла информация о том, что оба гарпуна были выстрелены, а их тросики подтянуты. В соответствии с бортовой программой прошло выключение маховика. Казалось, все прошло штатно, и Philae должен был начать съемку панорамы камерой CIVA и измерить состав летучих веществ анализаторами COSAC и Ptolemy.

Снимок, сделан в последние минуты спуска, с высоты 40 м, был официально опубликован лишь 13 ноября, но еще накануне «утек» через твиттер. Он показал, что поверхность ядра кометы покрыта пылью и твердыми обломками размером от миллиметров до метров.

ПОСАДКА НА КОМЕТУ

    Однако через 40 минут после касания, когда закончилась посадочная циклограмма, пошли неприятные новости. Специалисты в Кёльне выяснили, что не сработал не только двигатель прижима, но и гарпуны не выстрелили, и вообще непонятно - стоит лэндер или движется! Сигнал с зонда проходил нестабильно, с перерывами. В 17:05 в твиттере зонда Philae появилось сообщение: «Я на поверхности, но моя удерживающая система не сработала. Команда пытается определить - почему».
    В 18:12 твиттер Финского метеорологического института сообщил, что два из трех шурупа-ледобура все-таки вкрутились в грунт и зафиксировали Philae.
    Наконец, в 19:00 руководители полета вышли на брифинг с прессой. Экс-астронавт Томас Райтер, ныне руководитель Директората пилотируемых полетов и космических операций, сообщил, что сигнал о касании пришел в 16:03:30. Стефан Уламек сказал, что зонд, возможно, осуществил посадку дважды, поскольку после первой мог отскочить от поверхности и сесть повторно с разворотом. Последнее было видно по характеру сигнала и по переменности тока от солнечных батарей, а также по данным магнитометра R0MAP. Вращение наблюдалось в течение двух часов, а потом прекратилось, и с 17:32 связь стала устойчивой.
    С точки зрения физики ничего удивительного: сила тяжести на ядре примерно в 50000 раз меньше, чем на Земле, и вес Philae составляет лишь примерно 2 грамма. К счастью, при первом касании скорость была в значительной степени погашенной, и скорость отскока оказалась меньше отлетной. Вращение же аппарат приобрел за счет торможения маховика по циклограмме - ведь при ее составлении рассчитывали на фиксацию к поверхности!
    Основные системы Philae - питание от основного аккумулятора, управление, устройство хранения информации - на спуске и после посадки работали штатно. Зонд получал питание от солнечной батареи Wall №2, однако во время устойчивого приема телеметрии с поверхности некоторые его части находились в тени.
    Rosetta ушла за горизонт в 17:59 UTC - из-за особенностей рельефа это произошло на час раньше расчетных 19:03. Контакт с посадочным зондом был потерян, но наземная команда уже получила много информации для обработки - снимки камеры ROLIS, хорошие данные от Ptolemy и COSAC, информацию от приборов для определения свойств грунта SESAME и MUPUS. А вот посадочная панорама с набора камер CIVA не получилась: вместо «картинки» на Земле приняли набор черных полос.

Поиск иголки в мартовском сугробе

    Что же произошло на самом деле? Как ни удивительно, наиболее подробно события удалось восстановить по измерениям магнитометра ROMAP. Еще вечером 12 ноября его команда сообщила, что всего было три касания - в 15:33, 17:26 и 17:33 по бортовому времени. Более подробная и уточненная информация была опубликована 28 ноября.
    Итак, ROMAP представляет собой магнитометр и монитор плазмы и в норме используется для регистрации магнитного поля ядра кометы и изучения его взаимодействия с солнечным ветром. Он также улавливает собственные слабые магнитные поля «Розетты» и ее зонда, которые они генерируют при работе различных электронных схем на борту. Для измерения космических полей это - помеха, которую нужно уметь исключить из основного сигнала.
    Однако во время десанта на комету собственные магнитные поля представляли самостоятельный интерес и позволяли контролировать, что происходит с Philae по мере снижения. «Любое движение зонда Philae в магнитном поле, даже самое маленькое, может быть замечено по изменениям в измеренном направлении поля», - пояснил Ганс-Ульрих Аустер (Hans-Ulrich Auster) из Брауншвейгского технического университета, один из научных руководителей эксперимента ROMAP.
    По данным ROMAP было установлено следующее:

    • После разделения уровень помехи в магнитном поле уменьшался по мере увеличения расстояния от «Розетты». Было также видно, что Philae медленно вращается, делая один оборот примерно за 5 минут;
    • Когда были развернуты ноги посадочного устройства, угловая скорость вращения уменьшилась и составила один оборот за 8.5 минут;
    • Развертывание стойки ROMAP сопровождалось уменьшением измеряемого уровня помехи за счет удаления датчика от корпуса Philae;
    • Первое касание было зарегистрировано в 15:34:04 UTC по бортовому времени;
    • После касания и отскока скорость вращения Philae стала увеличиваться и росла в течение примерно 40 минут, когда отключенный и замедляющий свое вращение маховик передавал угловой момент зонду в целом. К 16:10 Philae делал один оборот примерно за 13 секунд, сохраняя правильную ориентацию по отношению к ядру кометы;
    • В 16:20 Philae столкнулся с элементом рельефа, возможно, с кромкой кратера.

    Г.-У. Аустер пояснил, что это событие нельзя назвать посадкой, так как в данных не читается никаких признаков вертикального ускорения, в отличие от первого и последнего касания. «Мы думаем, что Philae, вероятно, коснулся поверхности лишь одной ногой... и после этого начал кувыркаться. Теперь мы видели не просто вращение вокруг оси Z, а намного более сложное движение, сильно влияющее на измерения магнитного поля», - сказал он. После столкновения вращение замедлилось, и основной период теперь составлял один оборот за 24 секунды;
    • В 17:25:26 Philae коснулся поверхности снова, первоначально одной опорой, а затем и всеми тремя;
    • В 17:31:17 Philae сел на грунт в третий раз и встал на все три опоры.
    Информацию ROMAP о трех последовательных посадках Philae подтвердили также данные теплового картографа-анализатора MUPUS и радиоданные аппаратуры CONSERT.
    Следующий вопрос заключался в том, где же после двух прыжков оказался аппарат и в каком состоянии. Продолжительность полета после первого отскока превышала 110 минут. Гравитационная модель ядра кометы подсказывала, что скорость при отскоке составила около 0.38 м/с, что позволило Philae пролететь приблизительно километр. Во второй раз зонд отскочил со значительно меньшей скоростью - порядка 0.03 м/с - и улетел максимум на несколько метров.
    Самое первое касание произошло в запланированной эллиптической области приземления. Это подтвердили снимки камеры ROLIS на спуске, которые уже вечером 12 ноября удалось надежно привязать к данным камеры OSIRIS на аппарате Rosetta. Измерения приборов CONSERT говорили о том, что зонд мог переместиться к большой депрессии, названной в сентябре Site В, и может находиться на ее кромке.
    14 ноября в Дармштадте наконец получили с «Розетты» снимки, сделанные навигационной камерой во время посадки зонда с высоты 15.5 км с разрешением 1.3 м. Два из них были сделаны в 15:30:32 и в 15:35:32 UTC - за 214 секунд до первого касания (в это время Philae был на высоте приблизительно 250 м) и через 86 секунд после него. На втором снимке вблизи расчетной точки было замечено темное пятно - скорее всего, поднятое при касании облако пыли.

Полет Philae над ядром кометы был заснят камерой OSIRIS аппарата Rosetta

ПОСАДКА НА КОМЕТУ

    Самое смешное, что на снимке присутствовал сам зонд Philae и его тень, однако обнаружили его не сразу. Лишь 16 ноября эта новость была опубликована в блоге миссии с указанием имен первооткрывателей.
    17 ноября на Землю наконец-то пришли снимки района посадки камерой OSIRIS, имеющей на высоте 15.5 км разрешение 0.28 м. На трех из них было прекрасно видно движение Philae с юго-запада к точке посадки, а на четвертом, сделанном в 15:43, - след от опор зонда в точке первого касания и сам посадочный аппарат, отклонившийся после отскока почти на 45° и летящий в сторону востока со скоростью около 0.5 м/с. К сожалению, вне этого района съемка не велась.

Полет Philae над ядром кометы был заснят камерой OSIRIS аппарата Rosetta

ПОСАДКА НА КОМЕТУ

    21 ноября свою оценку дали постановщики эксперимента CONSERT. Используя данные, полученные его двумя частями на «Розетте» и на зонде как в периоды прямой видимости, так и при радиопросвечивании ядра, они указали две возможные зоны посадки - основную шириной 30 м и длиной 350 м и вторую, небольшую, которая получается при определенных допусках на геометрическую модель ядра.

Зона посадки на поверхность кометы (по данным CONSERT).

ПОСАДКА НА КОМЕТУ

    Казалось, дополнительные съемки с помощью OSIRIS'a в этих зонах позволят быстро определить, где именно Philae закончил свой путь, однако специальная кампания 12-14 декабря не принесла успеха. Вероятно, одна из причин неудачи - то, что Philae слишком редко и плохо освещен Солнцем. Поиски планируется возобновить в январе.

Работа на ядре

    Но вернемся от поиска Philae к нему самому. Второй сеанс связи с зондом начался 13 ноября в 06:01 UTC, когда в результате вращения ядра Rosetta вновь «увидела» район посадки. В начале линия связи Rosetta - Philae была неустойчива, но после подъема орбитального аппарата над горизонтом качество связи улучшилось, и Philae смог передать телеметрию, снимки и другие данные с поверхности. Сеанс продолжался до 09:58, когда Rosetta вновь скрылась под горизонтом.
    Подготовленную программу работы второго сеанса пришлось переделать. Неясность положения аппарата заставила отложить взятие образцов грунта буровым устройством SD2 до лучших времен. Вместо этого во второй раз запустили съемку посадочной панорамы.
    Уже утром ЕКА опубликовало первый снимок камеры CVA-P на поверхности ядра, а ближе к вечеру - панораму из семи кадров. На них попали концы трех посадочных опор, одной из штанг научной аппаратуры и антенны прибора CONSERT, позволив не только увидеть, что именно находится вокруг зонда, но и оценить его ориентацию. Поскольку на одном из кадров было видно небо, а на другом - близкая скала, можно было предположить, что аппарат стоит во впадине рельефа с большим наклоном - порядка 30° или даже больше. Казалось также, что одна из его опор зависла над пустотой. «Балкончик», где размещались контактные инструменты, оказался на высоте 25-30 см над грунтом.

Панорама места посадки Philae

ПОСАДКА НА КОМЕТУ

    На брифинге 13 ноября глава Центра управления ЕКА Паоло Ферри (Paolo Ferri) объявил: «Philae находится на поверхности и делает отличную работу. Он работает очень хорошо, и мы можем сказать, что Philae - везунчик». Руководитель полета Игнасио Танко (Ignacio Tanko) объявил, что следующее «окно» откроется в 19:27 и продлится до 23:47 бортового времени.
    Добавим, что вечером 12 ноября и затем 14 ноября Rosetta корректировала свою орбиту, чтобы оптимизировать график сеансов. Орбитальный аппарат передавал информацию на Землю со скоростью около 28 кбит/с, из которых служебная телеметрия составляла 1-2 кбит/с, а весь остальной поток приходился на научные данные.
    Стефан Уламек сообщил, что зонд оказался в очень неблагоприятных условиях по освещенности. В первоначально выбранной точке продолжительность «дня» должна была быть около 7 часов из 12.4-часовых местных «суток». В реальности оказалось, что аппарат попал в тень высокой скалы и что лишь одна из солнечных батарей зонда освещена в течение 80 минут каждого оборота ядра, а еще на две свет падает по 20-30 мин. Это означало, что баланс по питанию отрицательный: потребности лэндера намного превышали приход энергии, направляемый на заряд дополнительного аккумулятора.
    Нужно было спешить с научной программой, пока еще оставалась энергия в основной батарее. Восемь приборов из десяти уже провели измерения полностью или частично, и было принято решение задействовать вечером 13 ноября два контактных эксперимента, пусть даже с риском опрокинуть зонд.
    Команды были отправлены на борт и исполнены: головка спектрометра APXS опустились на грунт, а пенетратор прибора MUPUS был в него забит.
    Результаты измерений были получены утром 14 ноября. К счастью, ориентация аппарата не изменилась, и в этом же сеансе - помирать, так с музыкой! - было запущено бурение грунта до глубины 250 мм.
    Для питания зонда задействовали не только основной аккумулятор, уже почти опустошенный, но и дополнительный, подзаряжаемый от солнечных батарей. Аппарат успел передать информацию об успешной работе бурильного устройства SD2 и все научные результаты, включая данные измерений, проведенных анализаторами COSAC (грунта на органику) и Ptolemy (газовой среды на изотопный состав).
    В ходе сеанса по заложенной программе PhiLae изменил свою ориентацию - повернулся вокруг вертикальной оси на 35° и приподнялся на 4 см. Смысл операции был в том, чтобы повернуть к Солнцу большую солнечную батарею Wall №1 и увеличить количество получаемой энергии. Сделав последний снимок камерой ROLIS и выполнив измерения радиозондом CONSERT, с падением напряжения до 20 В он погрузился в сон.
    В будущем, когда комета подойдет ближе к Солнцу и снимаемая с солнечной батареи мощность увеличится, Philae сможет набрать заряд и возобновить работу. Прогноз данных о температуре оборудования зонда показывает, что он не будет остывать настолько сильно, чтобы выйти из строя. Интересно, что по мере приближения к Солнцу затененное положение Philae может оказаться преимуществом: зонд будет защищен от перегрева и, быть может, окажется работоспособен даже в перигелии. Поэтому каменную стену, около которой он нашел приют, так и назвали - Скала Перигелия (Perihelion Cliff).

ВОЗВРАТ К ЖИЗНИ

14 июня 2015 г. зонд Philae вышел из сна. Исследовательский модуль Philae, находящийся на поверхности кометы Чурюмова-Герасименко, вышел из спящего режима, сообщил президент Национального космического агентства Франции (КНЕС) Жан-Ив Ле Галль.     Модуль «проснулся» в ночь на воскресенье. «Мы получили новые сигналы от Philae в течение двух минут, порядка 40 секунд важной информации».

ВОЗВРАТ К ЖИЗНИ

Что под поверхностью?

    Говоря о результатах Philae, нужно подчеркнуть: у операторов и ученых не было никакого резерва времени, и по каждому из контактных экспериментов они могли рассчитывать только на одну попытку.
    Итак, 14 ноября представитель французского CNES Филипп Годон (Philippe Gaudon) с сожалением сообщил, что единственный замер альфа-протон-рентгеновского спектрометра APXS показал наличие меди и титана. Очевидно, у головки прибора не открылась крышка.
    18 ноября ученые из германского DLR сообщили предварительную информацию о работе прибора MUPUS. Блок формирования тепловой карты ТМ, расположенный на корпусе посадочного зонда, исправно работал как во время спуска, так и во время трех касаний поверхности, показав очень низкую тепловую инерцию верхнего слоя грунта. Тепловой зонд MUPUS'a в начальном положении зафиксировал температуру -153°С, а после опускания датчиков на грунт было отмечено охлаждение еще на 10° в течение примерно получаса. «Мы считаем, что это произошло либо в результате излучения тепла в направлении холодной соседней стены... или потому что датчики были погружены в кучу холодной пыли», - прокомментировал Йорг Кнолленберг (Jorg Knollenberg), разработчик инструмента MUPUS.
    14 ноября пенетратор MUPUS легко вошел в поверхность на несколько миллиметров, но нижележащий слой оказался гораздо тверже, чем можно было предположить. Внедрение в грунт началось на самом слабом из трех имеющихся режимов. Убедившись, что датчик глубины не меняет показаний, прибор переключил ударный механизм на «вторую скорость», а затем на третью, но и это не помогло продвинуться. Дело дошло до самого мощного, нештатного, «отчаянного» режима. В результате ориентация Philae заметно изменилась, но после семи минут работы «молоток» сломался, не справившись с неожиданным препятствием!
    «Невозможность получить [тепловые] данные подповерхностных слоев - это грустно, - отметили ученые. - Обнаружение очень твердой коры - это отличная находка, которую орбитер не смог бы сделать». По их оценке, прочность поверхности, в которую уперся отбойный молоток, составила более 2 МПа. «Если сравнивать эти данные с лабораторными измерениями, становится ясно, что мы столкнулись с твердой поверхностью, по прочности сопоставимой с замерзшим льдом», - пояснил Тильман Слон (Tilman Spohn), научный руководитель MUPUS.
    Объединив информацию от теплового картирующего устройства и от пенетратора, ученые пришли к предварительному выводу о том, что верхние слои поверхности ядра кометы Чурюмова-Герасименко состоят из пыли толщиной 10-20 см, под которой располагается очень твердый лед или смесь льда и пыли. На больших глубинах лед, вероятнее всего, становится более пористым, так как по данным приборов «Розетты» средняя плотность ядра ниже.
    Забор грунта с помощью итальянской установки SD2 и его анализ на органику прибором COSAC был самым интересным и сложным во всем проекте. 19 ноября постановщик эксперимента Амалия Эрколи Финци (Amalia Ercoli Finzi) подтвердила, что бур успешно отработал, пройдя до отметки 560 мм от условного нуля и 469 мм ниже дна «балкончика». Он был извлечен штатно, и правильно отработал карусельный механизм, сгрузив содержимое в печку и поместив ее в COSAC.
    Однако к этому моменту оставалось неизвестным, был ли в действительности взят грунт. Из-за жестких ограничений по массе установка SD2 не имела никаких средств контроля, и могло случиться так, что бур уперся в твердый слой и приподнял край Philae вместо того, чтобы пройти глубже. Что же касается анализатора, то известно, что газовыделение в ходе работы было недостаточным, но постановщики пока не готовы признать, что прибор отработал вхолостую.
    Точно известно, однако, что и COSAC, и Ptolemy провели после посадки анализы газовой среды вблизи поверхности ядра. Анализ этих данных продолжается.

Откуда взялась вода?

    В то время как всеобщее внимание было приковано к работе Philae, был получен и опубликован чрезвычайно интересный результат работы спектрометра ROSINA на основном аппарате. По измерениям, проведенным в первый месяц после прибытия к комете Чурюмова-Герасименко, удалось установить, что присутствующая в ее веществе вода существенно отличается по изотопному составу от земной.

ПОСАДКА НА КОМЕТУ

    Теоретическое моделирование процессов при образовании Солнечной системы показывает, что отношение дейтерия к водороду D/И должно зависеть от расстояния до Солнца, а в первые несколько миллионов лет оно еще и менялось со временем.
    Однако из-за сложной динамики Солнечной системы разобраться в процессе переноса вещества непросто. Долгопериодические кометы, которые прилетают к нам из облака Оорта, первоначально были сформированы в области Урана и Нептуна. Это достаточно далеко от Солнца, чтобы водяной лед мог сохраниться в своем первоначальном виде. (Впоследствии эти кометы были выброшены на задворки Солнечной системы из-за гравитационного воздействия газовых гигантов.) А вот короткопериодические кометы семейства Юпитера, в том числе и комета Чурюмова-Герасименко, формировались еще дальше, в Поясе Койпера за пределами орбиты Нептуна, да так там и остались.
    Соотношение D/H измерено уже у нескольких комет и, как оказалось, лежит в достаточно широких пределах. Из 11 исследованных комет до сих пор только одна соответствовала составу земной воды. Это комета 103Р/Хартли-2 из семейства Юпитера, которую наблюдал космический телескоп Herschel в 2011 г.
    Так вот, по данным ионного спектрометра ROSINA, соотношение D/H у вещества кометы Чурюмова-Герасименко превышает земное в три раза. Этот коэффициент оказался выше, чем для любой из долгопериодических комет, прибывших к нам из Облака Оорта. Следовательно, первичное вещество на периферии Солнечной системы существенно отличалось от земного.

Струи вещества и газов по мере приближения к Солнцу.

ПОСАДКА НА КОМЕТУ

    Но тогда мы вновь получаем вопрос: откуда тогда на нашей планете появилось такое большое количество воды? Первичную воду Земля утратила на начальном этапе своей жизни, когда на ее поверхности было еще очень жарко. Гипотеза о ее вторичном заносе кометами на протяжении миллиардов была хороша всем, кроме торо, что она неверна.
    Правда, остаются еще астероиды, для которых отношение D/H полностью соответствует земному. И хотя воды в их веществе меньше, чем в кометном, все же можно представить себе формирование океанов из воды, занесенной астероидами.
    «Это неожиданное открытие может указывать различное происхождение комет из семейства Юпитера: возможно, они сформировались в более широком диапазоне расстояний от Солнца, чем мы думали ранее, -заявила Катрин Альтвегг (Kathrin Altwegg), научный руководитель R0SINA. - Наше открытие также исключает идею, что все кометы семьи Юпитера содержат воду земного типа, и добавляет веса моделям, которые указывают на астероиды как основной механизм поставки воды для океанов Земли».