Подарок, который NASA преподнесло комете Темпеля-1 ко Дню независимости, обошелся американскому налогоплательщику в $320 млн

4 июля, в День независимости США, Национальное аэрокосмическое агентство (NASA) устроило для своих сограждан грандиозный фейерверк. Отделившийся от космического зонда Deep Impact 300-килограммовый снаряд врезался в комету Темпеля-1 и вызвал взрыв, который был виден на Земле с расстояния 134 млн км даже в простой бинокль.

Кометы (в переводе с греческого — "волосатые") интересовали людей всегда. В древности с ними связывали смерть королей, неудачные войны, эпидемии чумы, неурожаи. В средние века кометы изображали как отрубленные головы с развевающимися волосами. А в новейшее время многие стали задумываться, что случится с Землей, если она столкнется с подобным небесным объектом. Сначала идею отработали писатели и кинематографисты, внушавшие читателям и зрителям мысль, что землянам стоит бояться не только вторжения инопланетян, стремящихся поработить нашу планету. Все могло быть значительно прозаичнее: Земля сталкивается с крупной кометой, и порабощать больше некого.
В конце XX века появились системы контроля космического пространства, и предсказывать столкновение Земли с кометами и астероидами стало возможным. К этому времени у человечества в распоряжении уже были мощные ракеты и атомное оружие. Появилась идея противокометной обороны.
Расчеты показали, что Земля может столкнуться с крупным небесным телом, способным уничтожить человечество, раз в 120 млн лет. То есть шанс крайне мал. Объекты меньшего размера, способные уничтожить, например, миллионный город, могут падать раз в 10-20 млн лет. Тоже нечасто. Но чтобы успокоить обывателей, с 1999 года в мире ведется реестр особо опасных астероидов и комет. Была даже введена 10-балльная шкала астероидной опасности — от 0 (никакого риска) до 10 (столкновение, способное привести к глобальной катастрофе). В настоящее время в реестре значатся несколько тысяч небесных тел, но до недавнего времени ни один из известных астероидов не получал более 1 балла.
Однако в январе 2005 года космическому объекту 2004 MN4 было присвоено сразу 4 балла. По первым расчетам вероятность его столкновения с Землей 13 апреля 2029 года составляла 1 к 38. Столкновение с астероидом, имеющим длину около 400 м, было бы равносильно взрыву атомной бомбы мощностью 1600 мегатонн. Такой астероид запросто мог стереть с лица Земли крупный город: кратер, в котором не осталось бы ничего, кроме пыли, оказался бы диаметром 4 км.
Однако дополнительные исследования показали, что астероид 2004 MN4 пролетит значительно дальше от Земли, чем предполагали первые расчеты. Страсти поутихли, но проблема защиты Земли от комет и астероидов осталась. Поэтому американская "бомбардировка" кометы Темпеля-1 выглядела скорее не как научный эксперимент, а как первое испытание противокометного оружия.

Противокометную оборону американцы для начала испытали на объекте, орбита которого не пересекается с земной

Комета Темпеля-1 интересует NASA уже давно. В середине 90-х годов NASA начало разработку автоматической станции Space Technology 4, чтобы впервые "прикометиться" и исследовать ее ядро. Стартовав в апреле 2003 года, зонд должен был через два года сблизиться с кометой Темпеля-1, провести ее съемку, а затем сесть на ядро, выполнив бурение поверхности и исследовав внутренность кометы. Но 28 июня 1999 года NASA сообщило о закрытии проекта — не нашлось требуемых $240 млн.
Однако всего через 10 дней, 7 июля, NASA объявило о начале работ над новым проектом. Он назывался Deep Impact ("Сокрушительный удар") и имел целью сбросить на комету Темпеля-1 тяжелый "снаряд", чтобы посмотреть, какой эффект при этом получится. Проект оценивался в те же самые $240 млн (со стоимостью запуска и управления полетом — $320 млн). Почему руководство агентства предпочло одну группу ученых, предлагавших проект Deep Impact, другой, работавшей над Space Technology 4, так и осталось неизвестным. Видимо, не последнюю роль сыграло то, что разбомбить комету все-таки гораздо проще, чем посадить на нее зонд.
Согласно новым планам, кометный бомбардировщик должен был сблизиться с ядром Темпеля-1, выпустить в направлении кометы снаряд, а затем выполнить маневр уклонения, чтобы самому не врезаться в объект исследования. Столкновение снаряда ("импактора") с ядром должно вызвать мощный взрыв и выброс породы с поверхности и из глубины ядра. А Deep Impact, пролетая в этот момент в нескольких сотнях километров от ядра, должен был все это заснять.
Собственно, в этой съемке и заключалась научная цель экспедиции. Поэтому из научной аппаратуры на Deep Impact стояли лишь две камеры — высокого и низкого разрешения. Не было даже датчиков для определения состава выброшенного взрывом материала: изучать материю кометы американцы решили с расстояния в 134 млн км — с земных обсерваторий и орбитальных телескопов Hubble и Spitzer.
Сам "импактор" весил 372 кг, из которых 113 кг пришлось на медную чушку, установленную для того, чтобы усилить мощность взрыва. Кроме того, на снаряд поставили аккумулятор, видеокамеру, чтобы снять последние секунды полета, и систему наведения с микродвигателями для точного прицеливания. По неофициальным данным, аналогичные системы ставятся на американское высокоточное оружие.
Что касается объекта бомбардировки, то комета Темпеля-1 была выбрана потому, что траектория ее движения изучена предельно подробно. Комету открыл работавший во Франции немецкий астроном Эрнст Темпель еще в 1867 году. С тех пор ее неоднократно наблюдали астрономы, точно рассчитавшие орбиту Темпеля-1. Ядро кометы по форме напоминает картофелину длиной 14 км и диаметром 4 км. По расчетам столкновение можно было произвести в любое время с июня по август 2005 года. Но чтобы экспедиция произвела максимальное впечатление на налогоплательщиков, NASA решило назначить бомбардировку на самый значимый для большинства американцев день — 4 июля.

ФОТО: REUTERS/CARLETON BAILIE/BOEING

Deep Impact стартовал с космодрома на мысе Канаверал 12 января 2005 года. 3 июля после нескольких коррекций траектории от станции отделился снаряд, который на следующий день врезался в комету на скорости 10,2 км/сек. Энергия столкновения оказалась эквивалентна взрыву 5 тонн тротила, хотя настоящего взрывчатого вещества на "импакторе" не было. Он при столкновении просто испарился.
Подлетавшая в момент удара к Темпеля-1 станция Deep Impact успешно сняла "фейерверк" и приняла последние снимки со снаряда. Пролетев через полчаса после атаки на расстоянии 500 км от ядра, зонд ушел дальше в космос, передавая на Землю весь отснятый материал.
Эффект от бомбардировки превзошел самые смелые ожидания специалистов NASA. Даже с Земли в простой бинокль было видно, как сразу после столкновения яркость кометы увеличилась примерно в пять раз. По оценкам, на комете мог остаться кратер диаметром 100 и глубиной до 40 м. Перед столкновением авторы эксперимента заключали пари на размер "воронки", но точно определить их пока не удалось: даже через 12 часов после столкновения из места взрыва продолжали струиться газ и пыль, поднимаясь на тысячи километров и застилая район удара. Авторы проекта, правда, надеются, что после компьютерной обработки снимков им удастся определить нанесенный комете ущерб и точность "бомбометания". Для самой же кометы столкновение прошло безболезненно: она не развалилась, а параметры ее движения не изменились.

ФОТО: AP Когда рассеется пыль, авторы эксперимента рассчитывают разглядеть на комете триумф американской космонавтики — кратер диаметром 100 метров

Впрочем, NASA подчеркивает, что кометную бомбардировку нельзя рассматривать лишь как дорогостоящий фейерверк ко Дню независимости. Теперь агентство обладает технологией, которая может пригодиться для предотвращения столкновения с Землей крупных астероидов и комет, способных нанести серьезный ущерб жизни на нашей планете. Станция, подобная Deep Impact, может нести более крупный снаряд уже со взрывчатом веществом, способным разрушить угрожающий Земле объект. Не исключено, что в будущем NASA запланирует новые эксперименты по столкновению с кометами или астероидами, которые будут иметь целью их раздробление или существенное изменение их траектории.
Пока дело обстоит так, что, если в ближайшие десятилетия нашей планете действительно будет угрожать хотя бы небольшой (до километра в диаметре) астероид или комета, землянам останется уповать лишь на США. Ведь, например, в перспективной Федеральной космической программе РФ, рассчитанной до 2015 года, планов исследования комет нет вовсе, да и остальные космические державы тоже не разрабатывают подобных проектов. А более крупные цели — такие, как комета Темпеля-1,— пока вряд ли по силам даже NASA. Поэтому землянам остается лишь надеяться, что такие подарки из космоса нашей планете пока не грозят.
КОНСТАНТИН ЛАНТРАТОВ

Кометная история
Еще 450 лет назад сколько-нибудь научного объяснения, что такое комета, не было. Лишь в конце XVI века датский астроном Тихо Браге и его ученики провели наблюдение одной из комет из разных точек Земли и доказали, что она находится не в земной атмосфере, а далеко от планеты. Еще через сто лет английский астроном Эдмунд Галлей на основании расчетов соотечественника Исаака Ньютона доказал, что яркая комета 1682 года двигалась вокруг Солнца по эллиптической орбите и уже упоминалась в летописях в 1531 и 1607 годах. Тогда же Галлей предсказал новое появление кометы через 75,5 года, в начале 1759 года, что и произошло точно в указанный срок. Сам астроном не дожил до этого момента, но открытую им комету назвали в его честь. Тогда же появилась традиция называть кометы именами их первооткрывателей, а если таких комет открывалось несколько, то им присваивались порядковые номера.
С тех пор астрономы начали "охоту" за кометами, пытаясь определить их орбиты. Но лишь в XIX веке удалось объяснить, что собой представляют эти объекты. Немецкий математик и астроном Фридрих Бессель, наблюдая в 1835 году комету Галлея, предположил, что в голове кометы движутся частички пыли. А в 1948 году советский астроном Сергей Всехсвятский выдвинул гипотезу, что причиной появления у комет хвоста является присутствие в их ядрах льда. Вдали от Солнца кометы ничем не отличаются от обычных астероидов, но при сближении с Солнцем лед начинает испаряться, вытягиваясь в хвост. Однако плотность хвоста ничтожна, так как он состоит из очень разреженного светящегося газа и пыли.
С началом космической эры появились и новые проекты изучения комет. Первое исследование с близкого расстояния удалось провести 11 сентября 1985 года: американская станция ICE пролетела через хвост кометы Джакобини-Циннера в 8 тыс. км от ее ядра. В марте следующего года вблизи кометы Галлея прошли советские станции "Вега-1" и "Вега-2" (на расстоянии соответственно 8890 и 8030 км от ядра), европейская Giotto (596 км) и японская Suisei (151 тыс. км). Были впервые получены изображения ядра кометы и прямые данные о его химическом составе. Кстати, аппарат Giotto, скорректировав орбиту, смог в июле 1992 года пролететь еще и в 200 км от ядра кометы Григга-Скьеллерупа.
В сентябре 2001 года американская станция Deep Space 1 прошла на расстоянии 2200 км от ядра кометы Боррелли и сделала снимки ее ядра. 2 января прошлого года американский зонд Stardust прошел всего в 236 км от ядра кометы Вильда-2, выполнил забор кометного вещества и произвел съемку. 15 января 2006 года эта станция должна вернуться на Землю. Наконец, 2 марта 2004 года стартовала европейская станция Rosetta. В мае 2014 года она должна подойти к комете Чурюмова-Герасименко, в результате сложных маневров сблизиться с ее ядром и в течение года сопровождать комету при движении к Солнцу. В ноябре 2014 года от Rosetta отделится посадочный аппарат Philae, который должен впервые осуществить мягкую посадку на ядро кометы.

Чем космос грозит Земле
Изучение кометной и астероидной опасности для Земли в последнее время вошло в моду. Еще в прошлом веке на мексиканском полуострове Юкатан был обнаружен кратер Чикхулуб диаметром около 200 км. Геологи пришли к выводу, что он образовался 65 млн лет назад, что совпадает со временем вымирания динозавров в конце Мелового периода. А недавно была выдвинута гипотеза, что появление кратера Чикхулуб — результат столкновения Земли с астероидом или кометой. В воздух поднялось большое количество пыли, которая закрыла доступ солнечным лучам, и на Земле сильно похолодало. Кроме того, морские мелководья пострадали от цунами и кислотных дождей, дно покрылось огромным количеством органики, а на суше выжило лишь 12% существовавших тогда видов.
В прошлом году группа японских геологов во главе с Кунио Каихо из университета Тохоку высказала предположение, что причиной еще более массового вымирания живых организмов в конце Пермского периода (251 млн лет назад) тоже послужили астероид или комета, которые врезались в нашу планету и вызвали глобальные перемены климата. Геологи, работавшие в южном Китае, обнаружили значительные количества серы и изотопов стронция, высокая концентрация которых может объясняться столкновением с земной поверхностью крупного небесного тела. По мнению японцев, падение астероида или кометы в океан привело к быстрому и массивному выбросу серы в моря и атмосферу и падению уровня кислорода в воздухе, а также выпадению кислотных дождей. Все эти процессы способствовали массовому вымиранию живых организмов по всей планете: исчезло 95% морских видов и почти 70% наземных. А выжившие организмы претерпели множественные мутации, которые привели в том числе и к появлению новых видов пресмыкающихся — динозавров.

Чем Земля грозит космосу
Русский проект бомбардировки небесного тела предложили в январе 1958 года главный конструктор ОКБ-1 Сергей Королев и главный теоретик отечественной космонавтики Мстислав Келдыш. В письме, направленном в ЦК КПСС, они предлагали несколько проектов изучения Луны. Один из них, Е-3, предусматривал подрыв на поверхности естественного спутника Земли ядерного заряда. Автором ядерной идеи был известный советский физик Яков Зельдович. Взрыв на Луне, по его мнению, должен был подтвердить попадание туда советской ракеты. Мощный тротиловый заряд, как полагал академик, не позволял подтвердить факт достижения лунной поверхности. Вспышка же от ядерного взрыва была бы видна на Земле даже в простой бинокль. Кроме того, по мнению Зельдовича, такой эксперимент мог принести и научную пользу: с Земли можно было провести спектральный анализ поднятой взрывом лунной породы.
Первый секретарь ЦК КПСС Никита Хрущев по достоинству оценил передовой проект и дал разрешение на его реализацию. Его, разумеется, интересовали не научные данные, а сам факт, что советская ракета может доставить атомную бомбу даже на Луну. В ОКБ-1 по заданию Сергея Королева был изготовлен макет лунной атомной бомбы. Она была похожа на морскую мину, утыканную шипами-взрывателями,— чтобы взрыв произошел при любом положении бомбы в момент соприкосновения с Луной.
Однако к концу 1958 года работы над проектом Е-3 были прекращены. ОКБ-1 не могло гарантировать, что при запуске не произойдет отказа ракеты и бомба вместо Луны не упадет обратно на Землю. Кроме того, стало ясно, что при взрыве бомбы с Земли будет виден не спектр лунной породы, а спектр самой бомбы и ракеты, ее доставившей. А доказать, что советская ракета долетела до Луны, оказалось гораздо проще с помощью радиомаяка, установленного на лунной станции.

Журнал "Коммерсантъ Власть" №27 от 11.07.2005, стр. 56

Авторы:

Константин Лантратов

Недобитый летающий объект