Текст книги "Что ищут «археологи космоса»?"
Автор книги: Александр Николаев
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)
Знак вопроса 1989 № 12
Александр Николаев
Что ищут «археологи космоса»?
К читателю
С момента запуска первого межпланетного аппарата «Венера-1», открывшего эру межпланетных полетов, минуло чуть больше четверти века. В истории человечества – это миг, в космической эре – целая эпоха. С тех пор десятки космических роботов уже посетили семь [1]1
Когда вы будете читать этот сборник, таких планет, мы надеемся, станет восемь. В августе этого года телевизионные камеры находящегося на пролетной траектории «Вояджера-2» возьмут в перекрестья своих объектов далекий Нептун – восьмую по счету планету Солнечной системы.
[Закрыть]из девяти планет Солнечной системы. Тысячи спутников бороздят просторы ближнего, околоземного космоса. И в бесстрастной лунной пыли на миллионы лет впечатан шаг астронавта Нейла Армстронга – первого человека, ступившего на Луну. «Один небольшой шаг для человека – огромный скачок для человечества». Ну а в нашу жизнь вошли глобус Луны и карты Венеры, в учебниках появились панорамы каменистых пустынь Марса, фотографии таинственных лун и колец Юпитера, Сатурна, Урана… Но стартуют все новые космические зонды, унося в своей компьютерной памяти и новые, и вечные старые вопросы землян: откуда берутся кометы? Есть ли жизнь на Марсе? А не искусственного ли происхождения Фобос? Существует ли десятая планета Солнечной системы – таинственная планета «X»?
Изучая лунный грунт, исследуя состав пылинок из пышного кометного шлейфа или анализируя данные, переданные научными приборами с раскаленной поверхности Венеры, «археологи космоса» пытаются воссоздать миллиарде летний путь эволюции нашей и других планет.
Но планеты огромны, они всегда «на виду» у Солнца, им трудно сохранить первозданным то изначальное правещество, из которого миллиардолетия назад образовались Вселенная, Галактика, звезды, планеты, мы… Другое дело – кометы и астероиды, так называемые малые тела Солнечной системы. Удаленные от испепеляющего жара нашего светила, они могли законсервировать в себе то изначальное вещество Вселенной, в котором, как в космическом холодильнике, должна сохраняться важнейшая информация об эволюции планет, а может быть, и о происхождении жизни. На многие вопросы уже даны ответы, однако космос задает исследователям все новые загадки.
Когда вы будете читать этот сборник, таких планет, мы надеемся, станет восемь. В августе этого года телевизионные камеры находящегося на пролетной траектории «Вояджера-2» возьмут в перекрестья своих объектов далекий Нептун – восьмую по счету планету Солнечной системы.
Александр НИКОЛАЕВ – выпускник Московского энергетического института, специальность – инженер-теплофизик. Автор многих очерков и статей по отечественной и зарубежной космонавтике, опубликованных в центральной печати.
Космическая Одиссея: Земля – Венера – комета Галлея
1. Навстречу «летающему айсбергу»
«Вижу Землю, покрытую голубой дымкой», – передавал с орбиты Гагарин 12 апреля 1961 года. И миллионы землян, прильнувших к своим телевизорам, как бы взглянули на планету глазами первого своего космонавта. А тот, не удержавшись, добавил чисто по-гагарински: – Красота-то какая…
Четверть века спустя телевизионные автоматические камеры космороботов вели прямые репортажи из космической «глубинки» Солнечной системы, взяв в перекрестья своих «телевиков» одну из самых малых и наиболее загадочных планет Солнечной системы – комету Галлея.
6 марта 1986 года ученые и журналисты из многих стран мира прильнули к мониторам, установленным в зале отображения Института космических исследований АН СССР. Они первыми из землян увидели в условных цветах сменных светофильтров яркие, сочные краски «небесной странницы», доселе скрываемой плотной газо-пылевой дымкой.
Поразила деталь: в рампе из дюжины мониторов, напрямую принимавших межпланетный репортаж, затесался телеприемник, на экране которого почему-то транслировалась одна из программ Центрального телевидения. Да простят меня телевизионщики, но качество межпланетных съемок, производившихся в 170 млн. км от Земли, по сочности и звучности красок превосходило ту, что была в Останкино…
«Время сигнала в пути 8 мин 53 с, – бесстрастно высвечивал информацию дисплей. – Расстояние до кометы 14 млн. км.»
По командам центра косморобот, как опытный телеоператор, искусно чередовал дальние и ближние планы, делал наплывы и наезды на кометное ядро, менял фильтры и экспозицию съемки, добиваясь наибольшей контрастности то ядра, то атмосферной оболочки «хвостатой звезды». Словом, демонстрировал столь изобретательную технику съемки, словно межпланетная мизансцена развертывалась по заранее отработанному сценарию.
Впрочем, сценарий и впрямь был. А автором его выступил большой коллектив ученых ИКИ АН СССР совместно с их коллегами из Австрии, Болгарии, ГДР, Польши, США, Франции, ФРГ и Чехословакии.
Но начнем по порядку.
Итак, ее появления, как всегда, ждали. К встрече с ней тщательно, как никогда, готовились.
Уже с 1977 года самые большие телескопы планеты зондировали небо вблизи созвездия Ориона. Астрономы высматривали комету Галлея, каждые 76 лет появляющуюся вблизи Солнца. Но лишь 16 октября 1982 года на крупнейшей в США Маунт-Паломарской обсерватории удалось получить снимки звездообразного объекта 24-й величины.
– Это она! – уверенно объявили наблюдатели, разглядев на рекордном удалении, в 11 раз превышающем расстояние от Земли до Солнца, еле различимую точку. Ее блеск был в десятки миллионов раз слабее, чем у звезд, наблюдаемых невооруженным глазом.
Сравнив данные о появлениях кометы Галлея с 11 года до н. э. по 1910 год, астрономы установили, что расположение ближайшей к Солнцу точки кометной орбиты – перигелия – в феврале 1986 года наиболее… неблагоприятно для наблюдений за ней в последние 2000 лет. Но это – лишь с Земли! А вот что касается наблюдений кометы 1986 года с помощью автоматических межпланетных станций, среди которых две советские АМС «Вега», то они-то как раз и должны были произвести революционный переворот в наших знаниях о Вселенной.
Впрочем, ученым грех жаловаться на недостаток или неинтересность информации к размышлению, до сих пор периодически им поставляемой малыми телами Солнечной системы и, в частности, кометами. Восхождение «косматой звезды» – а именно так звучит в переводе с греческого слово «кометос», – которая своей фантастически яркой, подчас пугающей красотой превращало «королеву ночи» – Луну во второразрядное небесное тело, всегда было бы только эмоциональным, сильно действующим на созерцающую публику зрелищем. Как правило, это оказывалось заметным событием и в науке, сопровождавшимся скачком в небесной механике, астрономии, планетологии, космогонии и других отраслях знаний.
Особенно велико число открытий, так или иначе связанных с появлением кометы Галлея. Блистательный каскад догадок, гипотез и открытий сопровождал кометные наблюдения еще три века назад; например, в XVII в. средневековыми учеными, вычислившими параметры ее орбиты, были заложены основы теории движения комет.
В 1704 году, готовя к печати свой ставший впоследствии знаменитым «Обзор кометной астрономии», профессор геометрии из Оксфорда Эдмунд Галлей заметил, что 3 из 24 им описанных по архивным источникам комет, имея довольно близкие орбиты, были обнаружены на земном небосклоне со средним интервалом в 74–76 лет. Уж не шла ли речь об одном и том же небесном теле?
Углубившись в исторические хроники, Галлей находит еще доказательства своей правоты: в 1301, 1378, 1456 годах «косматые звезды» также появлялись на небе и примерно с таким же интервалом.
Объяснив небольшую разницу в их периодах тем, что крупные планеты могут возмущать траектории малых небесных тел, Галлей делает вывод, обессмертивший его имя: «…с уверенностью решаюсь предсказать возвращение той же кометы в 1758 году. Если она вернется, нет более никакой причины сомневаться, что и другие кометы должны возвращаться».
Галлей умер, не дождавшись подтверждения своего прогноза, пожалуй, одного из самых ярких в истории науки. «Вычисленная» же им «космическая странница» пожаловала лишь в 1759 году (задержавшись в пути вследствие возмущающих воздействий других планет, которые невозможно было учесть из-за недостаточно разработанного тогда математического аппарата). С тех пор она носит имя открывателя – Галлея. Ее восхождение, подтвердив правильность кометной теории, оказалось главным доказательством ньютоновского закона всемирного тяготения.
В 1835 году выдающийся астроном из Дерпта (ныне Тарту) В. Я. Струве, наблюдая в телескоп необычайно развитую атмосферу кометы, обратил внимание на поразительное подобие в процессах ее свечения с северным сиянием.
Заметив тогда же, что две небольшие звезды, хотя и оказались закрытыми пышным кометным хвостом, но тем не менее своего первоначального блеска почти не ослабили, ученый сделал вывод о необычайно малой плотности кометного вещества.
Это довольно тонкое наблюдение было подтверждено инструментально в 1910 году – тогда комета Галлея перемещалась перед солнечным диском. Едва появившись на фоне Солнца, она исчезла! Во всяком случае, ни в мощные длиннофокусные рефракторы, ни в зеркальные рефлекторы с метровыми зеркалами, которыми к тому времени были оснащены Пулковская и другие обсерватории, наблюдатели не заметили на фоне светила ни малейшего следа.
Выходит, что огромная, в треть миллиона километров голова кометы оптически прозрачна, а ее твердое ядро столь невелико, что разглядеть его даже с помощью лучших астрономических инструментов невозможно?! По сделанным тогда оценкам (ныне, как мы увидим ниже, использованным при построении инженерной модели кометы Галлея), ее ядро не должно превышать нескольких километров в диаметре.
Кстати, в том же 1910 году произошло довольно редкое событие, о котором накануне много и с большим волнением писалось и говорилось: Земля должна была пройти сквозь хвост кометы.
Высказывались самые невероятные предположения, в пророчествах и предсказаниях не было недостатка. «Погибнет ли Земля в текущем году?» – вопрошали броские заголовки газет. В сияющем газовом шлейфе, мрачно предрекали всезнающие газетчики, имеются ядовитые цианистые газы, ожидаются метеоритные бомбардировки и другие экзотические явления в атмосфере. Кое-кто стал под шумок подторговывать таблетками, которые якобы обладают антикометным действием.
Страхи оказались пустыми. Ни вредоносных сияний, ни бурных метеорных потоков, ни каких-либо других необычных явлений отмечено не было. Даже в пробах воздуха, взятых из верхних слоев атмосферы, не обнаружено ни малейших изменений. Выходит, кометные хвосты даже при непосредственном контакте не способны губительно воздействовать на земную атмосферу?
2. Кометы на модели и в жизни
И по сей день этот вопрос принадлежит к разряду дискуссионных. Ряд ученых, например, считают, что вместе с космическими «осадками» на Землю могут выпадать и микроорганизмы. Случаются же вспышки эпидемий в глобальном масштабе, особенно в период, когда Земля обильно орошается метеорными потоками!..
Разумеется, категорически утверждать, что вирусы и бактерии прописаны на кометных и других малых небесных телах, было бы преждевременно. Но то, что «хвостатые звезды» содержат метилцианид, этилалкоголь и другие, более сложные органические молекулы, подтверждали спектры ряда комет. Больше того, эксперименты, предварительно проведенные советскими учеными на физико-химической модели кометы, позволили установить, что органические молекулы могут образовывать определенные структуры, соединяться химической связью и даже вступать в обменные реакции, что подчас напоминало процессы, происходящие в живых клетках.
Но это – на модели. А на «живой» комете? Что происходит там, в ее ледяных недрах, в пышном светящемся хвосте наконец? Последний, как известно, может простираться на сотни миллионов километров. Также известно, скажем, что он, как правило, направлен в сторону, противоположную Солнцу, из-за давления, оказываемого излучением. Шлейфы «косматых звезд» отличаются большим разнообразием – как по форме и цвету, так и по содержанию. Одни из них – газовые, прямолинейные – светятся ярким голубым цветом, другие – пылевые, искривленные, как турецкие ятаганы, – имеют слабый желтоватый отблеск.
Встречаются, впрочем, «космические странницы» и с двумя такими типами хвостов сразу. Интересно, что механизм свечения газовых хвостов примерно тот же, что и у ламп дневного света. Правда, в люминесцентных лампах свечение газа вызывают электроны, ускоряемые электрическим полем, а холодную люминесценцию вызывает поток солнечных фотонов. Поглотив энергию фотона, молекула газа сразу же ее переизлучает.
По мере приближения к Солнцу поверхность «космического айсберга» постепенно преображается. На расстоянии 3 а. е. (за одну астрономическую единицу (1 а. е.) принимают расстояние между Землей и Солнцем, равное 150 млн. км) из нагретого ядра начинают бить реактивные струи – джеты, скорости истечения которых подчас достигают звуковых. Это испаряются замороженные углекислый газ и вода, переходя сразу из твердой фазы в газообразную. Из-за большой плотности газа «родительские молекулы» тут же вступают друг с другом в химические реакции. Образуются вторичные, так называемые дочерние молекулы, их легко опознать по кометным спектрам и, таким образом, получить хотя бы опосредованную, косвенную информацию о ядре. Но только косвенную. Ибо пролить свет на природу родительских молекул могут только измерения, проведенные на борту космического аппарата. С Земли эту тайну не разгадать. Возможно, среди этих молекул есть аминокислоты или молекулярные комплексы другого сложного типа?.. Окончательный ответ может получить межпланетный космический зонд, когда он заглянет за газовую вуаль «космической странницы» и приступит к непосредственному исследованию кометного ядра.
Еще одна загадка связана с ионизацией выходящего с поверхности кометы газа. Под действием ультрафиолетового излучения Солнца – а именно оно, по существующим представлениям, «отвечает» за ионизационные процессы во внутренних областях кометы – может возникнуть лишь вдесятеро меньше ионов, чем наблюдается; и опять-таки, чтобы выяснить причины столь бурной ионизации кометного газа и механизм его взаимодействия с солнечной радиацией, без непосредственных экспериментов в космосе, в атмосфере «косматой звезды» не обойтись.
«…Ну а все-таки, что же еще может быть интересного в ледяной глыбе, закутанной в вуаль собственных испарений и потому недоступной взорам земных наблюдателей?» – может спросить читатель, которого не убедили приведенные доводы и который со школьной скамьи знаком с такими, в общем-то справедливыми, определениями кометы, как «грязные снежные комья» или «дымящие глыбы пыльного льда». Насколько оправдано это дорогостоящее, длительное и необычайно сложное в техническом отношении предприятие, как посылка сверхтяжелых космических роботов навстречу «косматой звезде»? Стоит ли это делать после того, как на лабораторные столы планетологов легли десятки килограммов лунных камней, а чувствительные приборы и аппараты неутомимых космических зондов уже исследовали и марсианские грунты, и венерианскую атмосферу, сфотографировали кольцо Сатурна, спутники Юпитера и даже построили радиопортрет окутанной облаками Утренней звезды?
Стоит. Хотя бы потому что приоткрыть завесу тайны об изначальных кирпичиках мироздания, из которых несколько миллиардов лет назад образовались большие и малые небесные тела, можно, только заглянув под таинственные покровы кометы, пробившись как можно ближе к ее ядру, в котором, как в космическом холодильнике, сохраняется в первозданном виде протопланетное вещество тех далеких эпох, когда шло зарождение нашей Солнечной системы, планет, жизни…
Вот для этого-то в марте 1986 года в 150 млн. км от Земли и был проведен большой «космический слет» целой эскадры космических роботов.
Несколько космических аппаратов с дальним, как говорится, прицелом были загодя запущены в один из «уголков» Солнечной системы: японские «Пионер» и «Планета», две советские автоматические станции «Вега», а также космический зонд «Джотто» Европейского космического агентства (ЕКА).
Время и место слета космических аппаратов выбраны были, разумеется, не случайно. Дело в том, что имевшиеся космические транспортные средства позволяли запускать АМС подобной массы лишь на такие орбиты, что близки земной орбитальной плоскости. Поскольку кометная орбита наклонена по отношению к ней под углом в 18°, то лишь в окрестности двух точек кометной орбиты АМС могли встретиться с кометой. Либо в так называемом восходящем узле орбиты – перед появлением кометы в перигелии, либо в нисходящем, то есть после того как «косматая звезда», побывав в перигелии, опять устремится к окраинам Солнечной системы. Предпочтение было отдано второму варианту. Ведь после максимального сближения с Солнцем оттаявший от вечного холода «космический айсберг» во всю ширь развернет свои атмосферу и хвост перед приборами и фототелевизионными камерами посланцев Земли.
И вот тут оказалось, что природа подготовила исследователям космоса приятный сюрприз. Они могут воспользоваться удачным расположением Венеры и кометы Галлея вблизи перигелия последней. Дело в том, что «Веги», направляясь к нисходящему узлу орбиты для встречи с кометой Галлея, будут пролетать почти рядом с Венерой. Решено было совместить программу сверхдальнего полета к комете и научного десанта к Утренней звезде, главная цель которого – изучение с помощью аэростатного зонда невиданных на Земле ураганов и циклонов, бушующих в венерианской атмосфере.
Таким образом единым запуском одновременно решались сложнейшие научно-технические задачи по исследованию сразу двух интереснейших объектов Солнечной системы. Кстати, именно эта двойная цель научно-космической миссии отражена в названии международного проекта: Вега – звезда первой величины на небосводе; в то же время это слово составлено из начальных слогов названий ключевых пунктов этого необычного космического маршрута – «Венера – Галлей».
Тут возникает резонный вопрос: зачем понадобилось запускать две «Венеры», две «Веги», а позже и два «Фобоса»?.. Одна из причин та, что эффективного способа избежать непредсказуемых сюрпризов дальнего космоса пока не существует. Недавний выход из строя «Фобосов», успевших выполнить лишь часть запланированных экспериментов, – печальное тому подтверждение. Поэтому главный принцип разработчиков космической техники – принцип дублирования – вряд ли когда-нибудь будет снят с повестки дня. Причем, для повышения надежности и живучести рукотворных космических объектов делаются дубли не только отдельных узлов, агрегатов, систем, но и целых космических комплексов. Ну а что касается свидания с кометой Галлея, выпадающего раз в 76 лет, его, ясно, упустить никак нельзя: в жизни нынешнего поколения такого случая больше не представится.
Формы космороботов, автономно работающих в космосе, предельно просты и выразительны.
Действительно, что может быть проще цилиндра топливного бака, сопряженного с усеченным конусом и увенчанного сферой спускаемого аппарата?
В огромном ряду образцов космической техники «Веги» не являются исключением, скорее правилом: они созданы с использованием той же геометрической формулы, что и их предшественницы «Венеры». Нет в них ни позлащенной мишуры оберток, ни вычурных деталей – совершенно не нужных в космосе зализов, выступов и т. д. Их силовые каркасы имеют предельно обобщенную и в то же время выразительно-простую индивидуальную форму.
Они построены по принципу афоризма: в них отсечено все лишнее. Оставшееся и есть главное.
По традиции в качестве конструктивной основы АМС использованы баки двигательной установки (ДУ). К конической юбке примыкает приборный отсек, выполненный в виде тора. К верхнему и нижнему шпангоутам баков прикреплены ферменные конструкции солнечных батарей. Поверх баков ДУ смонтирована коническая подставки – в ее ложбинку укладывается шар спускаемого аппарата.
В центре баков расположена остронаправленная параболическая антенна. Она строго ориентирована в сторону Земли при пролете Венеры и кометы Галлея. На солнечной стороне приборного отсека смонтирован блок астронавигационных приборов с датчиками ориентации: на Солнце, а также на звезду Канопус и Землю.
Характерная для космороботов деталь: уже по одному тому, как расположены на борту АМС научные приборы, можно судить об их назначении, характере проводимых с их помощью экспериментов.
Вот, например, магнитометр и анализаторы плазменных волн. Чтобы измерить невозмущенные магнитные и электрические поля, их датчики вынесены на специальных штангах как можно дальше от корпуса космического аппарата. В то же время датчики у тех приборов, что предназначены для контактных измерений частиц и плазмы кометы, смонтированы с той стороны корпуса АМС, которая обращена к набегающему потоку кометной пыли.
Особняком держатся оптические средства наблюдения за ядром кометы – трехканальный и инфракрасный спектрометры, телевизионные камеры и аналоговый датчик наведения, они установлены на автоматической стабилизированной платформе (АСП).
Ниже мы еще посмотрим, что представляет и откуда появилась платформа, а пока, вернемся к космическому тандему, приближающемуся к Венере.
