27 сентября исполнилось 8 лет с момента запуска американского зонда Dawn, отправленного в полет для детального исследования астероидов Весты и Цереры. С 13 августа 2015 г. он выполняет картографирование Цереры с круговой полярной орбиты, проходящей на высоте 1470 км над поверхностью карликовой планеты.
    Напомним, что в течение июня Dawn работал на обзорной орбите на высоте 4400 км над поверхностью Цереры. Восемь лет в космосе дают о себе знать: участились сбои. 15 и 27 июня, на 4-м и 8-м проходах над дневной стороной астероида, компьютер спектрометра VIRS обнаруживал нештатные ситуации и останавливал работу прибора, на что главный бортовой компьютер реагировал командами закрыть защитную крышку и снять питание. Кроме того, 27 июня за три часа до сбоя VIRS аналогичная проблема случилась с компьютером основной камеры.

КАРЛИКОВЫЕ ПЛАНЕТЫ: ЦЕРЕРА

    30 июня в 22:32:19 PDT (1 июля в 05:32:19 UTC) аппарат включил ионный двигатель №3, чтобы начать 35-суточный переход на высокую орбиту картографирования HAM0 (High Altitude Mapping Orbit). Однако вскоре после этого компьютер обнаружил отклонение ориентации Dawn от ожидаемой и через 17 минут, когда оно достигло 10°, перевел аппарат в защитный режим, остановил работу двигателя и запросил инструкции у Земли. 1 и 2 июля операторы миссии работали над устранением сбоя, переводя аппарат в штатный режим функционирования со связью с Землей через главную антенну.
    К 13 июля инженеры разобрались с причиной неполадок: как оказалось, неправильно работал привод карданного подвеса ионного двигателя №3. Операторы переключились на ионный двигатель №2, который установлен на другом карданном подвесе, и 14-16 июля протестировали его работу, после чего Dawn возобновил спуск. Раз в неделю он выключал двигатель, ориентировался главной антенной на Землю, «отчитывался» и получал новый недельный план работы. Снижение шло с некоторым опережением графика, так что 9-10 августа в течение 23 часов аппарат летел без тяги.
    Вечером 13 августа Dawn благополучно достиг орбиты HAM0, третьей по счету в его программе исследования Цереры, на высоте 1470 км. На ней аппарат выполняет один виток за 19 часов, а Церера вращается под ним вокруг своей оси, делая один оборот за 9.5 часов. Орбита HAM0 спроектирована с таким расчетом, чтобы за 12 проходов над освещенной стороной Dawn смог отснять всю поверхность карликовой планеты. В то же время требовалось целых 14 витков, чтобы еще и передать все полученные данные на Землю - в реальном масштабе времени делать это не удается из-за ограничений на переориентацию КА. Этот интервал, занимающий 11 земных суток, или 29 суток Цереры, команда Dawn называет «циклом».
    После навигационных измерений и точного определения параметров орбиты 17 августа в 19:54 PDT начался первый цикл съемки, во время которого камеры Dawn смотрели вертикально вниз. Один кадр охватывал квадрат со стороной около 140 км. Разрешение по сравнению с обзорной орбитой улучшилось втрое и составило примерно 140 м на пиксель. Как написал в своем блоге главный инженер миссии Dawn Марк Рейман (Marc D. Rayman) - кстати, родоначальник этого жанра, публиковавший регулярные «путевые заметки» еще во время полета экспериментального аппарата Deep Space 1 в 1998-2000 гг., - чтобы получить такие же снимки с околоземной орбиты, «нам понадобился бы космический телескоп с зеркалом диаметром, в 217 раз большим диаметра зеркала "Хаббла"».
    28 августа начался второй цикл, во время которого камера зонда смотрела немного назад и налево относительно направления в надир. Третий цикл стартовал 9 сентября, последующие - 19 сентября, 30 сентября и 12 октября. В этих циклах съемка также велась с различной ориентацией камеры Dawn по отношению к местной вертикали. В ходе наземной обработки это позволит получить стереоскопические снимки и построить точную 3D-модель Цереры.
    Единственный сбой за время съемки с орбиты HAM0 произошел 13 сентября: компьютер решил, что камера работает нештатно, и выключил ее. Это случилось во время седьмого прохода третьего цикла картографирования. Спустя несколько часов инженеры миссии, проанализировав телеметрию, определили, что камера в рабочем состоянии, и снова ее включили.
    Поскольку ось вращения Цереры отклонена от нормали к плоскости орбиты всего на 4°, смены времен года там почти не происходит. Формально, однако, 24 июля наступило летнее солнцестояние в северном полушарии (и зимнее солнцестояние - в южном), а равноденствие наступит 13 ноября 2016 г. Добавим, что 22 июля Земля и Церера находились на минимальном расстоянии друг от друга - 1.94 а.е., или 290 млн км.
    В конце октября, после завершения шести циклов глобальной съемки Цереры, зонд снова включит ионный двигатель и начнет спуск на низкую орбиту картографирования LAMO (Low Altitude Mapping Orbit) на высоте всего 375 км над поверхностью Цереры. Ожидается, что аппарат достигнет LAMO 15 декабря.

Основные рабочие орбиты зонда Dawn вокруг Цереры.

КАРЛИКОВЫЕ ПЛАНЕТЫ: ЦЕРЕРА

    На низкой орбите зонд проработает по крайней мере до марта 2016 г. - на этот срок рассчитана научная программа аппарата. В то же время команда миссии надеется, что работу станции удастся продлить до июня и даже дальше.
    Техническое состояние аппарата удовлетворительное. Из четырех маховиков системы ориентации в рабочем состоянии осталось только два, иногда сбоит бортовой компьютер и отказывают механические устройства, но сомнений в возможности полного выполнения программы нет.
    Проблема с маховиками заставляет беречь их остаточный ресурс для работы на LAMO в условиях максимальных гравитационных возмущений. Поэтому сейчас Dawn поддерживает ориентацию с помощью микро-ЖРД. В момент запуска в баках станции находилось 45 кг гидразина. К настоящему моменту его запас уменьшился до 21 кг, и еще 15 кг операторы миссии планируют потратить до конца номинальной программы. Остаток в 5-6 кг позволит продлить миссию еще на несколько месяцев, если, конечно, руководство NASA примет такое решение.


    Новые карты Цереры были представлены в конце сентября на Европейской планетной научной конференции в Нанте. В видимых лучах поверхность Цереры выглядит равномерно темно-серой с небольшими вкраплениями загадочных ярких пятен. Чтобы выявить тонкие различия в оттенках различных участков Цереры, вызванные различным химическим составом вещества или степенью его измельченности, исследователи построили цветную карту карликовой планеты в искусственных цветах.

Карта Цереры, сделанная с помощью спектральных фильров в диапазоне с длиной волны 440 нм (синий), 750 нм (красный) и 920 нм (ближний ИК-диапазон). Снимки для карты получены в августе и сентябре 2015 года. Ученые используют этот метод съемки для того что бы подчеркнуть тонкие различия на поверхности Цереры. В диапазоне человеческого зрения поверхность Цереры однородно серая. Карта в перспективе, после всестороннего изучения, обеспечит ценные научные данные о минеральном составе поверхности.

КАРЛИКОВЫЕ ПЛАНЕТЫ: ЦЕРЕРА

    Карта составлена по снимкам, полученным с орбиты НАМO. Использовались кадры, сделанные в лучах с длиной волны 440 нм (синие), 750 нм (красные) и 920 нм (ближний ИК-диапазон). Эти кадры сформировали соответственно синий, зеленый и красный цветовые каналы построенного изображения.
    Области поверхности Цереры, получившиеся на карте красными, лучше всего отражают солнечный свет в ИК-диапазоне; синие зоны - в коротковолновой части спектра; в зеленых областях альбедо поверхности быстрее всего меняется в зависимости от длины волны.
    Команда ученых представила также топографическую карту Цереры. Диапазон высот поверхности меняется от 7.5 км ниже среднего уровня (на топографической карте такие области показаны темно-синим цветом) до 7.5 км выше среднего уровня (красно-коричневый и белый цвет). Загадочные яркие пятна, обнаруженные в кратере Оккатор, были оставлены белыми, хотя их высота соответствует «условно-зеленому» цвету дна кратера.
    Основными деталями рельефа на Церере являются ударные кратеры, однако форма их явно отличается от правильной чашеобразной формы кратеров Весты. Ударные образования на Церере имеют неправильную угловатую форму, напоминающую кратеры Реи, спутника Сатурна. В чем причина этих различий - еще предстоит выяснить.
    Еще один сюрприз преподнес спектрометр нейтронов и гамма-лучей GRaND. Инструмент обнаружил три всплеска энергичных электронов, которые могут быть результатом взаимодействия поверхности Цереры с солнечной радиацией. Природа этих всплесков пока не ясна - их появление оказалось полной неожиданностью.
    «Церера занимает уникальное положение в Солнечной системе, - говорит Кристофер Расселл (Christopher Russell), научный руководитель миссии Dawn. - Она находится посередине между холодными ледяными телами внешней части Солнечной системы, на поверхности которых лед устойчив и достаточно тверд, чтобы вести себя как горная порода, и более теплыми планетами Землей и Марсом, где на поверхности возможно существование жидкой воды».


    На темной поверхности Цереры встречаются яркие пятна, самые известные из которых расположены в 90-километровом кратере Оккатор.
    На основе многочисленных снимков, сделанных еще с обзорной орбиты высотой 4400 км при разных ракурсах и разных углах Солнца над горизонтом, была построена его топографическая карта. Выяснилось, что разница высот между самыми высокими точками на валу кратера и самыми низкими на его дне достигает 6 км; при этом на валу есть несколько почти вертикальных обрывов высотой около 2 км. Самое яркое из пятен находится в центре кратера, вторая группа смещена к краю.

Топографическая карта Цереры, с названием кратеров на ее поверхности. Названия кратеров уже утверждены Международным Астрономическим Союзом. Цветовая гамма демонстрирует перепад высоты на Церере. Белым цветом показаны возвышенности, достигающие 7,5 км над средним уровнем поверхности, а цветом индиго отмечены понижения рельефа на глубину до 7,5 км. Карта в цилиндрической проекции.

КАРЛИКОВЫЕ ПЛАНЕТЫ: ЦЕРЕРА

    Для объяснения природы этих пятен ученые рассматривают две основные гипотезы - водяной лед и отложения солей. В целом «ледяная» гипотеза нравится исследователям меньше «солевой»: в условиях Цереры на широте Оккатора водяной лед должен быстро сублимировать.
    С высокой орбиты картографирования Dawn смог измерить альбедо ярких пятен Оккатора. Оно оказалось близко к 50%, и это свидетельствует в пользу «соляной» природы светлых отложений. Предполагается, что из недр Цереры на поверхность просачивалась соленая вода, которая потом сублимировала, а соли остались. Аналогичный процесс происходит при испарении соленых озер на Земле.

Кратер Оккатор. Снимок сделан 6 июня 2015 года с высоты в 4400 км над поверхностью Цереры. Разрешение изображения 410 метров на пиксель.

КАРЛИКОВЫЕ ПЛАНЕТЫ: ЦЕРЕРА

Кратер Оккатор в ложных цветах демонстрирует различия в сосатве пород поверхности. Кратер Оккатор 90 км в диаметре. Снимок сделан с помощью спектральных фильтров: ближний ИК диапазон (красный, 0,97 мкм), красный видимый свет (зеленый, 0,75 мкм) и синий видимый свет (синий, 0,44 мкм). Синий цвет на снимке связан с яркими породами, найденными в более чем 130 местах на Церере.

КАРЛИКОВЫЕ ПЛАНЕТЫ: ЦЕРЕРА

    Не ясно, как глубоко под поверхностью Цереры находятся резервуары с соленой водой, являются ли яркие пятна результатом геотермальной активности в далеком прошлом, или эти процессы идут и в настоящее время. Каков химический состав солей светлых пятен? Это тоже пока не выяснено. Научная группа Dawn только приступила к получению и анализу инфракрасных спектров этих областей.

Кратер Оккатор и его белые пятна. Пятна гораздо ярче остальной поверхности Цереры. Обзор представляет совокупность двух снимков зонда Dawn. Первый снимок был сделан с короткой экспозицией для фотографирования мельчайших деталей ярких пятен. Второй снимок сделан с нормальной экспозицией, который демонстрирует весь остальной рельеф вокруг пятен в кратере Оккатор. Разрешение изображения 140 метров на пиксель, орбита HAMO.

КАРЛИКОВЫЕ ПЛАНЕТЫ: ЦЕРЕРА

    Наблюдения, проведенные приборами Dawn, свидетельствуют в пользу продолжающейся дегазации Цереры. В частности, над кратером Оккатор периодически возникает дымка, указывающая на современную активность. По словам К. Расселла, дымка лучше всего заметна в местный полдень, если смотреть на кратер под острым углом. Она может заполнять половину кратера, но никогда не перетекает за его кромку.
    На состоявшейся 21 июля научной конференции в Исследовательском центре имени Эймса, Калифорния, Кристофер Расселл заявил, что выход водяных паров (а возможно, и других газов) происходит в областях ярких пятен, являющихся, скорее всего, обнажениями водяного льда.

Топографическая модель кратера Оккатор. Синим цветом выделены самые низкие области в кратере, а коричневым цветом, соответственно, самые высокие детали рельефа. Сам кратер Оккатор с белыми пятнами в диаметре достигает 90 километров.

КАРЛИКОВЫЕ ПЛАНЕТЫ: ЦЕРЕРА

    В 2014 г. европейский инфракрасный космический телескоп Herschel также обнаружил, что Церера является источником водяного пара. Кроме того, моделирование внутреннего строения Цереры с учетом ее средней плотности показывает, что примерно четверть ее массы приходится на водяной лед.


    б июня Dawn получил несколько снимков сравнительно молодых участков поверхности Цереры, практически лишенных ударных кратеров и демонстрирующих явные следы тектонических процессов. Среди интересных геологических структур можно видеть огромный ударный бассейн с затопленным плоским дном, одинокую конусообразную гору со светлыми склонами и морфологическую структуру, возможно, являющуюся частью вулканической кальдеры.

«Пирамидальная» гора. Фото 6 июня 2015 г. сделано с расстояния в 4400 км. Разрешение снимка 410 метров на пиксель.

КАРЛИКОВЫЕ ПЛАНЕТЫ: ЦЕРЕРА

    «Пирамидальная» гора крайне заинтересовала ученых. Ее высота примерно равна б км - как у вулкана Килиманджаро на Земле. Специалисты полагают, что это уникальное образование - «потухший» криовулкан.
    Подобная форма рельефа не наблюдалась пока нигде, кроме Земли и Цереры.
    При высоте в 6 км диаметр горы составляет всего 10-11 км. Склоны ее очень круты, но у подножия горы практически не встречаются валуны. Ученые полагают, что гора моложе соседнего кратера. Но чтобы установить это точно, потребуются детальные снимки с меньшей высоты и анализ результатов работы спектрометров, которые позволят уточнить химический состав поверхности.

Топография "пирамидальной" горы. Голубым цветом выделены самые низкие области, а коричневым cамые высокие точки. Разрешение 140 метров на пиксель.

КАРЛИКОВЫЕ ПЛАНЕТЫ: ЦЕРЕРА

    «Эта гора является одним из самых высоких объектов, которые нам удалось разглядеть на Церере на сегодняшний день, - говорит Пол Шенк (Paul М. Schenk), геолог из Лунного и планетного института в Хьюстоне и член научной группы миссии Dawn. - Необычно то, что она никак не связана с кратером. Почему она находится не в центре кратера? Мы пока не знаем, но надеемся получить ответ на данный вопрос после более близких наблюдений».
    Специалисты считают, что верхушка «пирамидальной» горы представляет собой плоское плато. Поверхность плато очень похожа на поверхность у основания горы. Отмечается также, что яркие склоны, возможно, образованы потоками какого-либо вещества.

«Пирамидальная» гора. Фото 19 августа 2015 г. сделано с расстояния в 1470 км. Разрешение снимка 140 метров на пиксель.

КАРЛИКОВЫЕ ПЛАНЕТЫ: ЦЕРЕРА

    Наиболее интересный из уже опубликованных снимков горы был сделан 19 августа: на нем можно рассмотреть блестящие полосы на склонах «пирамиды».

---