ЕНКМ_4 часть

ты. В 1985 г. два советских межпланетных корабля «Вега-1 и -2», направлявшиеся к комете Галлея, сбросили на Венеру спускаемые зонды, которые провели подробные исследования атмосферы, поверхности и грунта этой планеты.

Из-за непрозрачности атмосферы в оптических лучах, полное изучение поверхности Венеры возможно только в радиодиапазоне. Такие исследования с возрастающим качеством провели орбитальные аппараты «Пионер-Венера-1» (1978 г.), «Венера-15 и -16» (1983 г.) и зонд США «Магеллан» (1990 г.). В ноябре 2005 г. к этой планете после 15-летнего перерыва был отправлен новый космический аппарат «Венера-Экспресс», который уже несколько лет работает на орбите планеты. Он позволил получить много интересных данных об атмосфере и поверхности планеты. Неудачной оказалась экспедиция японского аппарата «Акатцуки», который не смог выйти на орбиту Венеры.

Полет к Марсу сложнее, чем к Венере: перелет длится дольше, большее расстояние усложняет связь, а удаленность от Солнца требует большие размеры солнечных батарей. Первой АМС, пролетевшей вблизи Марса 15 июля 1965 г., является американский зонд «Мари- нер-4». Другие марсианские аппараты этой серии «Маринер-6 и -7» в 1969 г. пролетели на расстоянии около 3 000 км, а «Маринер-9» в 1971 г. оказался первым искусственным спутником Марса. Советский Союз в 1960-х - начале 1970-х гг. запустил семь пролетных, орбитальных и спускаемых аппаратов серии «Марс», так, «Марс-3» в 1971 г. совершил первую мягкую посадку на планету, однако почти все из них считаются не очень удачными, так как они не смогли полностью выполнить задачи экспедиции. Но даже эти первые американские и советские аппараты прислали на Землю много интересных фотоизображений поверхности планеты, кардинально изменив представления ученых о ее рельефе и геологии.

Летом 1976 г. на поверхность Марса опустились посадочные модули межпланетных зондов «Викинг-1 и -2», которые проработали там 6 и 2 года. Главной целью этой экспедиции был поиск жизни, а

51

также исследование грунта и попытка зарегистрировать сейсмическую активность планеты. Однако три разных прибора, установленных на «Викингах» не нашли признаков жизни.

Следующим марсианским проектом стали две АМС серии «Фобос», которые были запущены летом 1988 г. и должны были исследовать спутники планеты, однако радиоконтакт с ними был потерян при подлете к Фобосу (они успели передать небольшое количество пробных снимков). Еще с одним зондом, «Марс Обсервер», отправленным США в 1992 г., была утеряна связь перед самым подлетом. Аналогичная судьба в конце 2003 г. постигла и японский аппарат «Нозоми», полетевший к Марсу еще в 1998 г., а также в 1999 г. два американских микрозонда «Дип Спейс-2». Из-за неудачного старта в 1996 г. не вышла на орбиту и упала в Тихий океан российская станция «Марс-96», в которой была собрана аппаратура из разных стран. При выводе на марсианскую орбиту разрушился небольшой аппарат «Марс Клаймит Орбитер» (Европа-США-Россия), запущенный в 1998 г. При посадке на поверхность планеты потерпели аварию американский зонд «Марс Полар Лэндер» (1999 г.) и британский посадочный модуль «Бигль-2» европейской станции «Марс Экспресс» (2003 г.). Серьезной неудачей последнего времени стал аварийный запуск 9 ноября 2011 г. российской АМС «Фобос-Грунт», которая должна была исследовать спутник Марса – Фобос и доставить образцы его грунта на Землю. Из-за нештатной ситуации в системе управления аппарата он не смог выйти на нужную орбиту, все попытки связаться с аппаратом и «оживить» его остались безуспешными, поэтому 15 января 2012 г. «Фобос-Грунт» сгорел в атмосфере Земли над Тихим океаном.

Достаточно успешными марсианскими экспедициями являются орбитальный зонд «Марс Глобал Сервейор» (США), который с 1997 г. провел картографию поверхности всей планеты, посадочный аппарат «Марс Пасфайндер», который в 1997 г. доставил на Марс первый автоматический марсоход «Соджорнер», в течение несколько месяцев изучавший свойства грунта на небольшой площади. В настоящее время планета исследуется с помощью американских орбитальных

52

станций «Марс Одиссей», «Mars Reconnaissance Orbiter» («Марсиан-

ский орбитальный разведчик»), европейского зонда «Марс Экспересс», а также двух небольших марсоходов («Спирит» и «Оппортьюнити»), опустившихся на поверхность в январе 2004 г. (с марта 2010 года связь с марсоходом «Спирит» утеряна). Постоянно в Интернете публикуются новые фотоснимки, сделанные этими аппаратами. Наконец, в конце ноября 2011 г. к Марсу отправилась станция «Любо-

пытство» («Curiosity»).

При разработке экспедиций к более далеким планетам Солнечной системы кроме задачи создания более надежного зонда, способного работать много лет, специалистов тревожило то, что он должен проходить через пояс астероидов, где сосредоточено довольно много метеорных тел, которые могут повредить его. Но уже первый американский аппарат «Пионер-10», запущенный к Юпитеру в 1972 г. благополучно прошел через пояс астероидов и в декабре 1973 г. находился в 130 тыс. км от планеты. Под действием гравитационного поля Юпитера этот аппарат отправился за пределы Солнечной системы, став первым искусственным объектом, «улетевшим от Солнца». Другая АМС «Пионер-11» в 1974 г. пролетела вблизи Юпитера, а в 1979 г. – рядом с Сатурном. Аппараты впервые провели съемку этих пла- нет-гигантов с близкого расстояния и изучили состояние внешней атмосферы этих планет.

В конце 1970 - начале 1980-х гг. взаимное положение Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна оказалось таким, что запущенный с Земли корабль мог по очереди посетить их. Такая ситуация случается раз в 179 лет. Для реализации этой программы были созданы два космических аппарата «Вояджер». Они были запущены США в середине 1977 г. «Вояджер-1» встретился с Юпитером в 1979 г., а с Сатурном в 1980 г. «Вояджер-2» пролетев мимо Юпитера в 1979 г. и Сатурна в 1981 г., встретился с Ураном в январе 1986 г. и с Нептуном в августе 1989 г. (рис. 4.1). Эти АМС получили множество прекрасных изображений этих планет и их спутников, на которых видно много деталей, которые просто невозможно увидеть с Земли. Были открыты действую-

53

щие вулканы на спутнике Юпитера – Ио, несколько новых спутников планет, кольца Юпитера и Нептуна. Эти зонды и сейчас передают информацию об окружающем пространстве.

Рис. 4.1: Схема движения космического аппарата «Вояджер-2».

В 1989 г. НАСА отправило космический зонд – «Галилео», построенный для изучения галилеевых спутников Юпитера. В 1995 г. он прибыл к планете и направил на него спускаемый атмосферный зонд, который до разрушения в плотной юпитерианской атмосфере передавал информацию о ее параметрах. Сам зонд в течение восьми лет неоднократно приближался к Юпитеру и его спутникам и передал огромное количество уникальных снимков превосходного качества. С помощью «Галилео» на спутнике Европа под поверхностными льдами обнаружен жидкий океан, в котором может существовать жизнь. Постепенно аппаратура зонда начала выходить из строя, и в сентябре 2003 г. он был направлен на Юпитер, в атмосфере которого сгорел.

5 августа 2011 г. в направлении Юпитера отправился новый космический зонд «Юнона» (Juno), который доберется до газового гиганта лишь в 2016 г. и будет изучать магнитное поле и атмосферу планеты.

После семилетнего путешествия 1 июля 2004 г. следующей планеты, Сатурна, достиг «Кассини» – еще один проект НАСА, целью которого является подробное изучение атмосферы Сатурна, а также

54

его спутников. На нем находился спускаемый аппарат «Гюйгенс», который 14 января 2005 г. опустился на поверхность самого большого его спутника – Титана – исследовал грунт и атмосферу этого небесного тела. Исследования «Кассини» продолжаются. За все время работы он выполнил несколько десятков близких сближений (до десятков километров от поверхности) с главными спутниками Сатурна (Титаном, Энцеладом, Дионой и др.) Важнейшим результатом его работы является открытие жидкой воды на Энцеладе, которая проявляется в виде мощных извержений – гейзеров.

Необычным проектом является АМС «Новые горизонты», впервые запущенная к Плутону 19 января 2006 г. Это самое быстрое созданное человеком техническое средство, которое пролетит расстояние в 6 млрд. км примерно за десять лет с рекордной скоростью почти 20 км/с.

Еще во время полета к Юпитеру в 1991 г. аппарат «Галилео» встретился в поясе астероидов с малой планетой Гаспра и сделал первый снимок такого тела с близкого расстояния, а встреча его в 1993 г. с астероидом Ида привела к сенсационному открытию у нее спутника. В 1996 г. в США был запущен специализированный зонд для изучения астероидов – «NEAR-Шумейкер». Он пролетел вблизи астероида Матильда, а в 1999 г. вышел на орбиту вокруг малой планеты Эрос. После детального изучения рельефа поверхности и выработки энергетического ресурса 14 февраля 2001 г. он совершил управляемую мягкую посадку на поверхность этого астероида, названного в честь бога любви, где проработал еще несколько дней определяя его химический состав.

Космические исследования другого астероида проводил японский межпланетный зонд «Хаябуса», который в сентябре 2005 г. приблизился и вышел на орбиту вокруг малой планеты Итокава. Задачей этого аппарата являлась сборка частиц вещества, находящихся на поверхности этого астероида. 13 июня 2010 г. он вернулся к Земле, вошел в ее атмосферу и сбросил спускаемую капсулу, которая успешно приземлилась в Австралии, подобрана поисковыми группами и дос-

55

тавлена в Японию. Спустя пять месяцев специалисты выяснили, что значительная часть доставленных на Землю частиц действительно являются образцами инопланетного вещества.

Кроме «Хаябуса» образцы вещества внеземного происхождения на нашу планету доставляли автоматические станции «Луна-16», «Луна-20», «Луна-24», «Дженезис» и «Стардаст».

Целями еще одного американского автоматического межпланетного зонда «Рассвет» (Dawn), запущенного 27 сентября 2007 г., являются крупные тела, находящиеся между Марсом и Юпитером – астероид Веста и карликовая планета Церера. Весту он уже начал исследовать в конце 2011 г. для построения точной карты и определения элементного состава вещества объекта. А затем он полетит к Церере, куда прибудет только в 2015 г.

Комета Галлея, которая в 1986 г. приблизилась к Солнцу, стала объектом исследования нескольких космических аппаратов: «Вега-1 и -2» (Советский Союз), «Сакигаке» и «Суйсей» (Япония) и европейской станции «Джотто», подлетевшей к ядру кометы на расстояние 605 км. В 1985 г. через хвост кометы Джвакобини-Циннера пролетел зонд «ISEE-3», в 2001 г. аппарат «Deep Space-1» («Дальний космос- 1») оказался вблизи ядра кометы Боррелли, а в начале 2004 г. АМС «Стардаст» («Звездная пыль») взял пробы космической пыли из хвоста кометы Вилда 2, а также в течение полета собирал частицы межпланетной пыли. 15 января 2006 г. капсула с образцами собранного вещества вернулась на Землю. Оказалось, что в течение полета было собрано несколько десятков частиц космического вещества. Уникальный космический эксперимент был проведен 4 июля 2005 г., когда аппарат «Дип Импакт» («Глубокое воздействие») подобно космическому снаряду столкнулся с ядром кометы Темпеля 1. При взрыве на поверхности ядра появился кратер размером 150 м, и было выброшено кометное вещество, исследованное при наблюдениях с Земли. В феврале 2011 г. аппарат «Стардаст», продолжая свою работу, был направлен к комете Темпеля 1 для дополнительных наблюдений и сфотографировал место прошлого искусственного столкновения. В 2010

56

г. с ядром кометы Хартли сблизился американский зонд EPOXI. В феврале 2004 г. с помощью европейской ракеты-носителя «Ариан-5»,

вкосмос отправлен межпланетный аппарат «Розетта», который примерно через 10 лет должен долететь до кометы ЧурюмоваГерасименко и опуститься на поверхность ядра кометы.

Кроме планет ведутся космические исследования и Солнца. Еще

в1974 и 1976 гг. американская ракета-носитель вывела на орбиту вокруг Солнца два западногерманских зонда «Гелиос», которые изучали его с близкого расстояния. Еще один совместный американоевропейский аппарат «Улисс» в течение 90-х гг. прошлого века наблюдал изменения активности Солнца в околополярных областях, которые невозможно исследовать с Земли. Активность Солнца также изучалась со спутников «SMM» (США) и «Йоко» (Япония). Самой мощной космической солнечной обсерваторией стала автоматическая станция SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), которая была за-

пущена в 1995 г. Она получает самые лучшие изображения поверхности и короны Солнца в различных диапазонах спектра и позволяет исследовать активность солнечной атмосферы и короны, глубинные слои звезды и солнечный ветер. Также при анализе изображений, полученных SOHO, открыто более 2 000 комет. В настоящее время кроме SOHO различные исследования Солнца и солнечной активности проводятся в рамках миссий США: STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory) и SDO (Solar Dynamics Observatory), Европей-

скго космического агентства: PROBA-2, Японии: «Хинодэ» («Восход солнца»). Не очень удачной оказалась работа российской АМС «Ко- ронас-Фотон», предназначенной для наблюдения солнечных вспышек, изучения идущих от Солнца потоков частиц и взаимодействия их с магнитосферой Земли. Космический аппарат, запущенный 30 января 2009 г., проработал всего 9 месяцев и перестал передавать сигналы на Землю из-за проблем с электропитанием, но и за это короткое время он успел получить важные результаты, в частности, именно с помощью «Коронас-Фотона» были открыты солнечные микровспышки. Также из-за ошибки при сборке посадочного аппарата НА-

57

СА Genesis во время приземления в 2004 г. разбилась посадочная капсула с собранными образцами солнечного ветра.

Космические аппараты активно используются для изучения и других небесных тел. Лидером среди них считается космический телескоп им. Хаббла (Hubble Space Telescope – НАСА), который успешно работает на орбите вокруг Земли более 20 лет. За это время он получил множество уникальных снимков галактик, туманностей, звезд и т.д., которые невозможно получить ни на одном наземном телескопе. Среди важнейших результатов работы этого телескопа можно отметить открытие протопланетных дисков вокруг звезд, наблюдения поверхности далеких карликовых планет (Плутона и Эриды), открытие малых спутников Плутона, полярных сияний на планетахгигантах, оптических гамма-вспышек, уточнение постоянной Хаббла и возраста Вселенной, получение уникальных «глубоких» снимков полей галактик. В области астрометрии в начале 1990-х гг. превосходные результаты были получены европейским спутником «Гиппарх», который смог получить положения, движения, расстояния и яркости нескольких сотен тысяч звезд. Космическое излучение в областях электромагнитного спектра, которые не пропускает земная атмосфера, можно изучать только из космоса. В ультрафиолетовом диапазоне в течение 18 лет (1978-1996 гг.) работал спутник IUE (International Ultraviolet Explorer), созданный совместно США-

Европа-Англия, а с 1999 г. по 2007 г. на орбите работал американский телескоп-спектрограф FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer). В

рентгеновских лучах исследования космических тел представляют наибольший интерес, поэтому было создано несколько космических рентгеновских обсерваторий, наиболее успешными из них считаются «Эйнштейн» (НАСА), ROSAT (Германия-США-Англия), «Гранат» (Россия). Все эти аппараты открыли большое количество новых интересных объектов и позволили установить природу некоторых загадочных тел Вселенной. Инфракрасное излучение, приходящее из космоса, хорошо изучено благодаря работе американского спутника «IRAS» и европейской «Инфракрасной космической обсерватории»

58

(Infrared Space observatory). В результате изучены множество холодных звезд и галактик, распределение вещества в Галактике и Вселенной. Наконец, космическое гамма-излучение наблюдалось в 1970-е гг. на спутнике «CosB» (Европа) и гамма-обсерватории «Комптон» (США). Основные объекты исследований – загадочные гаммавспышки (взрывы очень далеких сверхновых звезд), открытые еще в 60-е гг. XX в., природа их начала проясняться лишь в последние годы

сприменением более совершенным методов наблюдений.

В2000-е начались запуски космических телескопов нового поколения. Перечислим наиболее важные миссии (по диапазонам длин волн, в которых они работают) и основные задачи, которые перед ними ставятся.

Внастоящее время высокоэнергичное гамма-излучение от астрофизических объектов получают 4 гамма-телескопа: AGILE (Италия), «Свифт» и «Ферми» (НАСА) и европейский спутник «Интеграл», запущенный в 2002 г. с помощью российской ракеты «Протон». В работах по изучению объектов, открытых этим телескопом участвуют и сотрудники кафедры астрономии и космической геодезии Казанского университета. Основными задачами этих аппаратов является наблюдение компактных объектов нашей Галактики (белых карликов, нейтронных звезд и черных дыр), ядер активных галактик и регистрация гамма-вспышек.

Врентгеновском диапазоне проводят наблюдения, как упомянутые выше телескопы AGILE, «Свифт», «Интеграл», так и специализированные аппараты «Чандра» (НАСА) и «Ньютон» (ЕКА), запущенные на орбиту еще в 1999 г. Рентгеновские телескопы кроме открытия и долговременных наблюдений гамма и рентгеновских источников могут получать их изображения. В январе 2012 г. завершил свою работу американский рентгеновский телескоп «Росси» (RXTE), который за 12 лет работы сделал несколько важных открытий в области исследований нейтронных звезд, построил лучшие карты рентгеновского неба.

59

Специализированным телескопом для наблюдений ультрафиолетового излучения от космических тел является орбитальный теле-

скоп НАСА GALEX (Galaxy Evolution Explorer - «Исследователь эво-

люции галактик»), который был отправлен в полет весной 2003 г., и первые его наблюдения были посвящены экипажу погибшего шаттла «Колумбия». Основной задачей аппарата является наблюдения большого числа далеких галактик, на основе которых было составлено несколько обзоров неба в ультрафиолетовых лучах. Также в этом диапазоне снимки получают космические телескопы «Хаббл» и «Свифт».

Сейчас на околоземной орбите находится 4 оптических телескопа, которые выполняют разные исследования. Наиболее известным и долгоживущим орбитальным телескопом является, конечно, космический телескоп им. Хаббла, который стартовал с Земли в шаттле «Дискавери» 24 апреля 1990 г.; четыре раза проводились специальные экспедиции по ремонту этого телескопа на орбите. В 2003 г. на орбиту полетел первый канадский орбитальный телескоп

MOST (Microvariability and Oscillations of Stars – «звѐздные микрова-

риации и осцилляции»), который предназначен для изучения активных процессов на звездах, поиска планет у других звезд (экзопланет),

работает на орбите с 2007 г., наблюдает две противоположные области неба и занимается астросейсмологией (поиском изменений на звездах, вызванных акустическими волнами) для определения массы и возраста звезд, а также поисками экзопланет и карликовых звезд. Специально для поиска экзапланет в марте 2009 г. с американского космодрома на мысе Канаверел был запущен космический оптический телескоп «Кеплер», который постоянно наблюдает лишь небольшую область неба в созвездии Лебедя и следит за изменениями блеска около 4 миллионов звезд этой области. За три года наблюдений этот телескоп открыл более 60 планет, и более 2 300 кандидатов в планеты.

60