Межпланетные станции, которые не вернутся на Землю

Межпланетные станции, которые не вернутся на Землю

Где-то на поверхности Титана, под плотным покровом токсичных углеводородных облаков, находится одно из величайших технологических достижений человечества. Крохотный космический зонд "Гюйгенс", нашпигованный научными приборами, никогда не вернется на нашу планету. Другие космические станции навсегда останутся на пыльной поверхности Луны и Марса.

Спускаемый аппарат "Филы" летит сейчас по направлению к Солнцу на комете 67P/Чурюмова-Герасименко со скоростью 55000 км/ч.

"Эти аппараты — своеобразные памятники человечеству, - говорит Джон Зарнеки, директор Международного института космических исследований, расположенного в швейцарском городе Берн.

Зарнеки - почетный профессор британского Открытого университета и, возможно, единственный ученый в мире, кому довелось поработать в трех программах автоматических космических станций. Один из этих аппаратов — это "Филы", другой находится на Марсе, а третий — на спутнике Сатурна Титане.

Как и в случае других невозвращаемых станций, этих космических представителей земного прогресса, разработка и строительство этих аппаратов заняло долгие годы. Они выдержали длительные и полные опасностей перелеты, и некоторым из них было суждено проработать считанные минуты перед тем, как замолчать навсегда.

Трудно не испытывать симпатию к этим творениям человеческой мысли и, возможно, даже определенное чувство вины из-за того, что мы оставили их на произвол судьбы.

"После того как ты посвящаешь им годы своей жизни, ешь и спишь с мыслями о них, неизбежно эмоционально к ним привязываешься", - говорит Зарнеки.

Вот что произошло с некоторыми из этих аппаратов.

"Гюйгенс"

14 января 2005 года зонд Европейского космического агентства (ЕКА) "Гюйгенс", напоминающий формой круглую коробку из-под печенья диаметром 2,7 м, начал спуск сквозь 400-километровую толщу углеводородного смога, окутывающего Титан — один из спутников Сатурна. Во время снижения под куполом парашюта, пережившего семилетний полет на расстояние в 3,5 млрд км, аппарат сделал первые в истории снимки поверхности далекого небесного тела.

"Гюйгенс" совершил на сегодняшний день наиболее удаленную от Земли посадку на небесное тело

Через два с половиной часа "Гюйгенс" приземлился и начал передавать данные на Землю посредством материнского корабля — станции "Кассини" на орбите Сатурна. А еще через 72 минуты "Гюйгенс" замолчал — заряд бортового аккумулятора кончился и контакт с Землей прервался навсегда.

"Мы полагаем, что "Гюйгенс" передавал данные еще около 10 минут после того, как "Кассини" скрылся за горизонтом, но принимать их было уже некому, - говорит Зарнеки. - Последние биты отправленных зондом данных все еще летят где-то в нашей Галактике".

Сейчас, 10 лет спустя, можно только гадать, в каком состоянии находится зонд. "Я представляю себе его, - говорит Зарнеки. - На Титане туманы и дожди, выпадающие в виде органической жижи. Вероятно, "Гюйгенс" покрыт толстым слоем этой жижи, но его все равно можно было бы опознать".

Зарнеки не теряет надежды когда-нибудь снова увидеть крохотный зонд, хотя бы на фотографиях: "Возможно, на Титан отправят исследовательский атмосферный шар. Есть некоторая вероятность, что нам удастся получить снимки "Гюйгенса" еще при моей жизни".

"Бигль-2"

Поверхность Марса усеяна спускаемыми аппаратами. Два из них — марсоходы НАСА "Оппортьюнити" и "Кьюриосити" – все еще катаются по Красной планете, пополняя наши знания о ней новыми сведениями.

За исключением зондов, пролетевших мимо цели, как советский "Марс-7", или разбившихся при посадке, как американский Mars Polar Lander, большинство аппаратов успешно проработали несколько дней, недель или месяцев, прежде чем выйти из строя под воздействием агрессивной окружающей среды.

Однако один зонд — британский "Бигль-2" - не проработал ни минуты, несмотря на успешную посадку на марсианской поверхности. Судя по сделанным недавно снимкам, аппарат цел. Возможно, он даже начал фотографировать и снимать показания бортовых приборов. Проблема в том, что панели, за которыми расположен передатчик, не раскрылись, что сделало связь с Землей невозможной.

"Чтобы раскрыть панели, нужно просто хорошенько пнуть аппарат, - говорит Зарнеки, который принимал участие в работе над программой. - Можно было бы отправить экспедицию для его починки, хотя я не думаю, что космические агентства одобрили бы подобный план".

Однако учитывая всеобщее пристальное внимание к Марсу и большую вероятность пилотируемой экспедиции к нему, вполне можно представить себе, что когда-нибудь люди доберутся до места посадки "Бигля-2". И не исключено, что какой-нибудь астронавт и впрямь захочет дать зонду пинка. Впрочем, по словам Зарнеки, в этом вопросе следует проявлять осторожность.

Советские луноходы стали первыми мобильными космическими аппаратами

"Места посадки космических зондов можно сравнить с местами археологических раскопок, - говорит он. - Если человечество достигнет Марса и, к примеру, развернет там работы по добыче ископаемых, местам посадки "Бигля-2" и других аппаратов будет необходимо придать статус охраняемых, чтобы марсианские поселенцы не растащили их на запчасти".

"Луноход-2"

Многие высказывают подобные опасения и относительно сохранности следов ранней исследовательской деятельности на Луне.

Луна буквально усеяна свидетельствами нашего к ней интереса - включая советскую станцию "Луна-9", которая первой успешно опустилась на лунную поверхность; аппараты программы "Аполло"; а также китайский автоматический луноход, запущенный совсем недавно.

Удивительно, что один из самых старых аппаратов, 40-летний советский "Луноход-2", используется и поныне. Вместе с однотипным "Луноходом-1" этот круглый восьмиколесный агрегат открыл эпоху мобильных исследовательских станций, способных отправлять на Землю изображения ландшафта иных планет и результаты анализа грунта.

"Луноход-2" прилунился в январе 1973 года. Через четыре месяца он перегрелся и вышел из строя. В 1993 году аппарат выставили на аукцион, несмотря на то, что никто точно не знал, где именно на Луне он находится. Покупателем, заплатившим 68500 долларов, стал разработчик компьютерных игр Ричард Гэрриот (который впоследствии, в 2008 году, побывал на Международной космической станции в качестве туриста).

В 2010 году НАСА обнаружило "Луноход-2" при помощи автоматической станции Lunar Reconnaissance Orbiter на лунной орбите. Сегодня астрономы пользуются зеркальной поверхностью корпуса аппарата в качестве ориентира для измерения расстояния между Землей и Луной.

Гэрриот, тем временем, утверждает, что не только луноход, но и клочок лунной поверхности под аппаратом принадлежат ему.

"Мой луноход не просто исследовал в свое время многокилометровые участки поверхности Луны, он до сих пор активно используется, - сказал он в прошлом году. - Поскольку владельцем лунохода являюсь я, то и мои претензии на этот участок Луны представляются весьма правомерными".

"Филы"

Еще один аппарат, чья песенка пока не спета, сейчас находится на расстоянии в 322 млн км от Земли, на поверхности кометы Чурюмова-Герасименко. После не вполне штатной посадки спускаемый аппарат "Филы" в течение 56 ч 15 мин передавал на Землю данные, в том числе впечатляющее селфи, а затем вошел в режим низкого энергопотребления — заряд аккумуляторов иссяк, а Солнце было слишком далеко, чтобы обеспечить аппарат питанием при помощи солнечных батарей.

По прогнозам ученых, зонд "Филы" не переживет сверхнизких температур открытого космоса после того, как комета, на которой он находится, покинет Солнечную систему

Ученые рассчитывали, что по мере приближения кометы к Солнцу аппарат "проснется" и продолжит исследования. Технический менеджер команды "Филы" Коэн Гертс отмечал не так давно, что вероятность этого весьма велика.

"До середины августа наши шансы будут расти с каждым днем", - сказал он.

Так и произошло - "Филы" пробудились 13 июня.

Однако после того, как комета обогнет Солнце и, следуя своей эллиптической орбите, направится в сторону Юпитера, чтобы покинуть Солнечную систему, с аппаратом, по всей видимости, придется проститься навсегда. Хотя комета Чурюмова-Герасименко и возвращается к Солнцу каждые семь лет, вряд ли "Филы" когда-нибудь заработают снова.

"Вояджер-1", запущенный в 1970-х годах, уже покинул пределы Солнечной системы

"К сожалению, аппарат не сможет выдержать чрезвычайно низкие температуры открытого космоса", - говорит Зарнеки, который работал над созданием одного из приборов на борту.

Если же говорить о полном одиночестве, ни одна из вышеперечисленных экспедиций не сравнится с зондами серии "Вояджер". "Вояджер-1" сейчас находится на расстоянии в 19,5 млрд км от Земли. Вряд ли нам когда-нибудь доведется снова его увидеть.

Зарнеки предлагает задуматься об уникальности автоматических космических станций и о гении тех, кто их создал.

Наша Солнечная система: неужели мы одни такие?

Есть четыре внутренние планеты, расположенные ближе всего к Солнцу, они называются планетами земной группы (или твердотельными планетами). Твердая поверхность позволяет ходить по ним или осуществлять посадки космических аппаратов. Есть четыре внешние планеты (за исключением относительно небольшого, состоящего из скальных пород и льда Плутона, планетный статус которого относительно недавно был пересмотрен - теперь он считается карликовой планетой), они представляют собой гигантские газовые шары, окруженные кольцами. А между внутренними и внешними планетами расположен пояс астероидов.

Такая стройная конфигурация, правда? Собственно, около столетия у нас ничего и не было, кроме нее. Но в 1995 г. ситуация изменилась. 20 лет назад астрономы обнаружили первую экзопланету - планету, обращающуюся вокруг звезды, но не Солнца, вне Солнечной системы. Это был газовый гигант, похожий по массе на Юпитер, который назвали 51 Пегаса b.

В последующие два десятилетия удалось открыть тысячи других планет. По некоторым оценкам, в нашей Галактике их сотни миллиардов. Таким образом, Солнечная система не уникальна.

И все-таки, несмотря на такое большое количество планетных систем, астрономы считают, что в определенном смысле Солнечная система стоит особняком. Как так?

"Становится все более очевидно, что Солнечная система нетипична", - говорит Грегори Лафлин, планетолог из Калифорнийского университета в Санта-Крузе.

Пока еще не совсем понятно, насколько велика эта нетипичность (ведь одно дело - панк, забредший на вечер встречи ветеранов колхозного движения, совсем другое – лепрекон, скачущий по улице на единороге), но ученые уже пытаются объяснить причины особенностей Солнечной системы.

Если она окажется космологической аномалией, то, возможно, таковой является и Земля — а с нею и жизнь на нашей планете.

Иными словами, нельзя исключать нашу уникальность во Вселенной.

Уникальная система?

Стоит только примириться с мыслью о том, что планеты в космосе встречаются не реже звезд, как перед нами возникает новое открытие - поразительное разнообразие их параметров. "Мы всегда питали надежду на то, что планет в космосе много, - говорит Лафлин. - И оказалось, что это действительно так. Но найденные нами экзопланеты разительно отличаются от планет Солнечной системы".

Астероиды исчезли из внутренних районов Солнечной системы

При помощи орбитальной обсерватории "Кеплер" астрономам удалось обнаружить тысячи экзопланет самых разнообразных составов и размеров. Оказывается, существуют совсем миниатюрные планетные системы, сравнимые по размерам с Юпитером и четырьмя из крупнейших его спутников. В других системах плоскость обращения планет находится под большим углом к плоскости вращения звезд. Некоторые планеты обращаются вокруг двух звезд сразу — наподобие планеты Татуин с двумя солнцами из фильма "Звездные войны".

В нашей Солнечной системе есть два типа планет - маленькие каменистые и крупные газообразные. Но астрономы пришли к выводу, что большинство экзопланет не вписывается ни в одну из этих категорий. По размерам они, чаще всего, представляют собой нечто среднее: меньше Нептуна, но крупнее Земли.

Самые маленькие из обнаруженных экзопланет могут быть каменистыми – их иногда называют сверхземлями (не совсем корректный термин, поскольку сверхземля вовсе необязательно схожа с Землей - это всего лишь планета чуть большего размера). Более крупные экзопланеты, известные как горячие нептуны, в основном состоят из газов.

Удивительно то, что многие из этих планет находятся на очень малом удалении от своих звезд - меньшем, чем расстояние между Меркурием и Солнцем. В 2009 г., когда астрономы впервые обнаружили такие близкие к звезде орбиты, большинство ученых были настроены скептически. "Это казалось совершенно невероятным, люди просто не могли поверить, что такое бывает", - говорит Лафлин. Однако впоследствии при помощи обсерватории "Кеплер", запущенной в том же году, удалось подтвердить, что такой феномен не просто существует, а и весьма распространен. По всей видимости, в нашей Галактике суперземли вращаются на близких к звездам орбитах чуть ли не половине случаев.

Юпитер и одна из его лун

В этом, говорит Лафлин, заключается одно из самых важных отличий Солнечной системы: "Внутри орбиты Меркурия (между Меркурием и Солнцем) нет вообще ничего. Даже астероидов".

Еще одна странность Солнечной системы — это Юпитер. Крупные экзопланеты встречаются не так часто, и по большей части они обращаются по орбитам, сравнимым с земной или венерианской. Только примерно у двух процентов изученных звезд есть планеты размером с Юпитер на орбитах, сравнимых с юпитерианской.

"Полное отсутствие каких-либо небесных тел внутри орбиты Меркурия и массивный Юпитер на значительном удалении от Солнца — вот те два фактора, которые отличают Солнечную систему", - отмечает Лафлин.

Никто точно не знает почему это так, но у Лафлина есть одна сложная теория — он считает, что Юпитер в свое время "блуждал" по Солнечной системе, уничтожая нарождающиеся планеты и, в конечном итоге, создав условия для формирования Земли.

Не такая уж редкость?

Насколько же необычна Солнечная система? "Судя по тем данным, которыми мы располагаем, системы, подобные Солнечной, встречаются нечасто", - говорит Уолш. С другой стороны, по его словам, еще рано делать окончательные выводы, поскольку поиск экзопланет только начинается.

Обнаружение крупных экзопланет требует длительных наблюдений

Тому, что до сих пор астрономам удалось обнаружить лишь несколько экзопланет, похожих на планеты Солнечной системы, есть свое объяснение. "Системы, сходные с нашей, труднее найти при помощи существующих методов обнаружения экзопланет, - говорит Джим Кастинг, планетолог из Университета штата Пенсильвания. - Из того, что мы пока не нашли много систем, похожих на Солнечную, не следует, что они не распространены".

В частности, экзопланеты диаметром меньше земного пока еще находятся вне пределов чувствительности телескопов. Даже TESS не будет способен обнаружить планеты размером с Землю на сходных с земной орбитах вокруг звезд солнечного типа.

Да и задача обнаружения более крупных планет, схожих с газовыми гигантами Солнечной системы, потребует длительных наблюдений. Один из наиболее широко применяемых методов обнаружения экзопланет (он используется в работе "Кеплер" и будет применяться в работе TESS) - метод транзитной фотометрии, при котором по ослаблению блеска звезды во время прохождения планеты на фоне ее диска можно определить параметры планеты. Периоды обращения планет с отдаленными от светила орбитами очень велики (период обращения Сатурна, например, составляет 29 лет), так что астрономам придется ждать несколько десятилетий, прежде чем они смогут обнаружить такой транзит.

Однако в случае с суперземлями на орбитах  уже меркурианской, да и с суперземлями вообще, собранных данных уже достаточно для того, чтобы сделать определенные выводы. "Нам известно, что такие планеты весьма распространены", - говорит Лафлин. Астрономы также знают, что газовые гиганты на орбитах, подобных юпитерианской, встречаются не так часто. А звезды солнечного типа составляют лишь 10% от всех звезд Галактики. Так что по крайней мере в этом смысле Солнечная система довольно редка.

Вероятно, Млечный Путь насчитывает сотни миллиардов планет

Разумеется, "редкость" в данном случае - субъективный термин. По некоторым оценкам, у одной пятой всех звезд солнечного типа в Галактике есть планетные системы, схожие с нашей. Это всего пара процентов от всех звезд Млечного Пути - казалось бы, ничтожно малая величина, но следует помнить, что в Галактике насчитываются сотни миллиардов планетных систем. Один процент от этого числа все равно равен десяткам миллиардов систем, похожих на Солнечную.

"Я бы очень удивился, если бы Солнечная система действительно оказалась уникальной, - говорит Джек Лиссауэр, планетолог из Исследовательского центра Эймса в Калифорнии. - При таком количестве звезд даже один их процент не дает повода назвать это редкостью".

Возможно ли в других звездных системах существование похожих на Землю планет, на которых могла бы зародиться жизнь? Это еще более сложный вопрос. "У нас нет доказательств распространенности планет с условиями, похожими на земные, - говорит Лафлин. - Доказательств тому, что жизнь во Вселенной распространена, не имеется".

Но Лиссауэр верит в закон больших чисел: "Я думаю, что похожие на Землю планеты, на которых могла бы зародиться и развиваться жизнь, существуют".

Более привычный нам мир...

Кастинг разделяет его оптимизм: "Я не думаю, что Солнечная система уникальна. Скорее всего, существуют другие планетные системы, не особо отличающиеся от нашей. Разумеется, достоверно мы этого не знаем, вот почему нам нужно строить телескопы и проводить наблюдения".

И тогда вместо необычности мы, возможно, обнаружим что-то очень знакомое.