Миссия к астероиду Эрос — богу любви

День 17 февраля 1600 года навсегда останется в истории человечества черной датой. В то утро в Риме на Кампо ди Фьори (Площади Цветов) был предан смерти на костре великий философ, проповедник множественности обитаемых миров Джордано Бруно. В своих трудах этот гениальный итальянский провидец учил людей тому, как познать мир через Любовь в самом высоком смысле этого слова. Ведь Вселенная Бруно не могла существовать без восторженного порыва души, дарующего крылья и возносящего к звездам. Вот почему сегодня не кажется случайным, что спустя ровно 396 лет в день памяти легендарного итальянца американская ракета-носитель "Дельта-2" вывела за пределы земного тяготения маленький исследовательский космический аппарат и устремила его на встречу с небесным телом, носящим имя древнегреческого бога любви — Эроса.

Этим аппаратом стала автоматическая межпланетная станция, получившая название NEAR или NearEarth Asteroid Rendezvous, что в переводе с английского означает "Встреча с околоземным астероидом". Уникальность начатой миссии заключается в том, что впервые в истории человечества целью космического полета становится изучение малой планеты — астероида. Причем не простого, принадлежащего основному поясу астероидов, находящемуся между орбитами Марса и Юпитера, а периодически сближающегося с Землей.

Астероид №433 был открыт 13 августа 1898 года сотрудником берлинской обсерватории Густавом Виттом. Найденная планета оказалась весьма необычным объектом. Во-первых, ни один из ранее открытых астероидов не подходил так близко к Земле. Этот же наносит визиты нашей планете каждые семь лет, причем иногда случаются "великие противостояния", когда его и Землю разделяют около 22 млн. километров (что в два раза ближе, чем расстояние между Землей и Марсом в аналогичные периоды).


Кроме этого, оказалось, что Эрос иногда странным образом начинал менять свой блеск. Причем с постоянным периодом, приблизительно равным двум часам, но с разной амплитудой. Иногда эти колебания просматривались очень четко, и тогда блеск астероида за час падал почти в четыре раза, а иногда изменений почти не было заметно или же они исчезали вообще.

Это загадочное явление долго не удавалось объяснить. Однако, когда в 1931 году, двигаясь по своей экзотической орбите, Эрос приблизился к Земле на расстояние 28 млн. км, причина подобных изменений блеска стала очевидна. В телескоп была замечена его вытянутая форма: Эрос оказался похож на не полностью разрешенную двойную звезду в виде восьмерки с угловым расстоянием между компонентами около 0.2°. Было даже видно, как эта восьмерка вращается! Поэтому вначале астрономы пришли к мнению, что когда этот астероид поворачивается к Земле своей боковой стороной — его блеск увеличивается, а когда виден с торца — падает.

Однако это вроде бы логическое рассуждение было опровергнуто наблюдениями 1975 года, когда Эрос подошел к Земле еще ближе, на расстояние в 26 млн. км. Тогда наблюдения этой малой планеты показали, что минимум блеска Эроса наблюдается как раз тогда, когда астероид обращен к нам своей боковой стороной! Таким образом, решающее влияние на блеск Эроса должна оказывать отражательная способность различных участков его поверхности.

Выяснилось также, что подмигивания таинственного бога любви заметны лишь тогда, когда наша планета пересекает плоскость его экватора. Если же Эрос, размеры которого составляют около 40 км в длину и 14 км в толщину, поворачивается к нам одним из своих полюсов, блеск его становится постоянным. Кстати, расположение оси Эроса в пространстве тоже весьма необычно. Ось перпендикулярна его длинной стороне и почти параллельна плоскости орбиты. Вот так у Урана, имеющего тот же "дефект", в семье малых планет оказался своеобразный младший брат-лежебока.

Еще один интересный факт, касающийся этого астероида. Дело в том, что как показали недавние расчеты французских и итальянских ученых, он имеет довольно неустойчивую орбиту и приблизительно через миллион лет может стать потенциально опасным для нашей планеты.


Однако главный аргумент, благодаря которому среди нескольких тысяч известных астероидов был выбран именно Эрос заключается в том, что он, как мы уже упоминали, относится к классу околоземных или приближающихся к Земле астероидов и, кроме того, является самым крупным из них. За исключением Луны, это ближайшие и наиболее доступные для изучения с помощью космических аппаратов небесные тела. Они хранят в себе информацию о самых ранних этапах эволюции Солнечной системы и, вполне возможно, содержат данные о природе протопланет, из которых образовались Меркурий, Венера, Марс и наша Земля.

Таким образом, целая серия особенностей Эроса определила его как первую цель для разработанной за океаном программы "Дискавери", предусматривающей запуски на межпланетные траектории небольших, дешевых и одновременно высоконадежных аппаратов. В недрах этой программы и родился NEAR.

Этот проект, причем за минимально короткий срок, разработали ученые Лаборатории прикладной физики американского университета им. Джона Хопкинса. Они же впервые в истории NASA будут управлять своим детищем не из Лаборатории реактивного движения в Пасадене, а из специально созданного для этих целей университетского центра.

По сравнению со своими предшественниками, другими межпланетными станциями, NEAR — довольно легкий аппарат: без заправки топлива он весит меньше полтонны. Да и устроен этот космический путешественник весьма просто: восьмигранный корпус с крестообразно расположенными на одном из его торцов четырьмя панелями солнечных батарей и остронаправленная антенна между ними. Но как говорится, мал да удал: у NEAR есть все, что нужно для длительного путешествия и научных исследований.

У аппарата целых 12 двигателей, которые позволят в определенных пределах менять орбиту и совершать маневры у цели своего полета. Из них один основной, четыре вспомогательных и семь, служащих для небольших коррекций.

Что касается научной аппаратуры, то на борту NEAR ученые разместили несколько научных приборов. Во-первых, это так называемая мультиспектральная система — камера видимого диапазона. Она позволит при минимальном сближении разглядеть на поверхности Эроса детали размером чуть более трех метров. Это даст возможность составить подробные карты астероида. А на подлете к нему камера исследует его форму, уточнит размеры и поищет возможные спутники (подобные Дактилю, обнаруженному станцией "Галилео" у астероида Иды).


Во-вторых, на NEAR размещено сразу два прибора для спектроскопических исследований Эроса. Это инфракрасный спектрограф, служащий для измерения спектра отраженных от поверхности астероида солнечных лучей, что позволит найти ключ к информации о минералогическом составе этой малой планеты. А дополняет его спектрометр рентгеновского и гамма-излучений, который предназначен для измерения процентного состава элементов на поверхности и в близповерхностном слое астероида.

Высокоточное измерение формы Эроса проведет специальный лазерный дальномер. Этот прибор при помощи зондирования поверхности астероида лазерным лучом поможет астрономам получить подробные топографические профили рельефа с разрешением от 4 до 6 метров. Вместе со сведениями о гравитационном поле малой планеты эти данные позволят судить о распределении масс внутри Эроса.

Интересно, а есть ли у этой малой планеты собственное магнитное поле? Космическому аппарату "Галилео" у подобных Эросу Гаспры и Иды удалось обнаружить лишь некоторые его признаки. Было ли это действительно магнитное поле — во время короткого сближения надежно определить не удалось, но Эрос возможно раскроет эту загадку. Для этого на NEAR установлен магнитометр. Если у Эроса обнаружится собственный магнетизм, то это может указывать на наличие магнитного поля и у других астероидов. А это повлечет за собой пересмотр теории их эволюции.

Естественно, предусмотрены учеными и измерение массы малой планеты и изучение ее гравитационного поля. Для этих целей будет использоваться обыкновенный бортовой передатчик. Благодаря эффекту Доплера, то есть изменению частоты передаваемых им сигналов из-за приближения или удаления аппарата от нас, астрономы получат эти сведения.


Что же может дать нам изучение Эроса? Дело в том, что ученые в последнее время все настойчивее утверждают, что астероиды, как и кометы, несут информацию о том, какой была Солнечная система в самом начале своей эволюции несколько миллиардов лет назад. Изучая этих свидетелей таинства рождения планет, можно намного более точно разобраться в процессах, происходивших, а может быть и сейчас происходящих в семье Солнца.

Однако для того, чтобы приступить к исследованиям Эроса, межпланетной станции NEAR предстоит пройти долгую и тернистую дорогу. Что же ждет ее на этом пути?

Итак, космический аппарат стартовал 17 февраля этого года. Впрочем, те, кто рассчитывал его курс, вовсе не стремились связать его запуск с историей Джордано Бруно. Просто на вторую половину февраля пришлось стартовое "окно" для полета к Эросу, открывающееся каждые семь лет.

И вот сейчас, когда Земля осталась позади, станция вышла на свою полетную траекторию. Однако большую часть пути NEAR проведет в своеобразной спячке. В этот период все приборы на борту будут отключены. Правда, камера мультиспек-тральной системы уже включалась. Ее направляли на проходящую вблизи Земли комету Хиакутаке. Но эти наблюдения проводились исключительно для калибровки камеры.

35 месяцев будет длиться полет NEAR до Эроса. Но это не прямая дорога — в космосе вообще не существует прямых трасс. Сначала космическому аппарату предстоит удалиться на расстояние 2.2 а.е. от Солнца. Там 27 июня 1997 года должно будет состояться его рандеву с астероидом Матильда (253). Это будет короткая встреча, подобная тем, что произошли в свое время у "Галилео" сперва с Гаспрой, а потом с Идой. NEAR пронесется на расстоянии 1200 км от Матильды со скоростью около 10 км/сек.

В отличие от Эроса, эта малая планета принадлежит основному поясу, и NEAR перехватит ее вблизи перигелия. Диаметр этого астероида приблизительно равен 60 км, а период обращения вокруг собственной оси необычайно большой — около 17 суток.

Перед Матильдой NEAR "проснется" и включит свою научную аппаратуру. Ему предстоит сделать цветные фотографии астероида с разрешением до километра. Так же, как и у еще далекого в то время Эроса, он определит массу Матильды и попробует обнаружить у нее магнитное поле.

Через неделю после этой встречи NEAR произведет с помощью основного двигателя коррекцию своей траектории и устремится к Земле. С ее помощью ему предстоит совершить сложный гравитационный маневр.

Подобные маневры два раза проделывал "Галилео" во время своего путешествия к Юпитеру. Теперь эту операцию повторит и NEAR. Дата возвращения — 22 января 1998 года. NEAR пронесется над Землей на расстоянии 478 км от поверхности в направлении от Европы к Гавайским островам. И это будет окончательное прощание межпланетной станции с Землей. Своим гравитационным полем наша планета скорректирует траекторию NEAR и выведет его в плоскость орбиты Эроса. После этого аппарат выйдет на финишную "прямую".

Осенью 1998 года он вновь пробудится от полетной спячки и начнет исследования Эроса еще на дальних подступах. В начале января 1999 года NEAR еще раз включит основной двигатель, но уже на торможение. До прибытия будет оставаться лишь около месяца.

Долгожданная встреча произойдет 6 февраля 1999 года. В этот день NEAR пролетит в 500 км от Эроса. Это будет заключительной фазой полета перед последующим через двое суток выходом на орбиту вокруг астероида.

Первая орбита, на которую выйдет NEAR, используя теперь лишь малые двигатели, будет иметь радиус около 1000 км. Но она не будет постоянной: в 20-х числах февраля планируется снизиться уже до 200 км, а к середине марта NEAR окажется на орбите, радиус которой будет менее 35 км. Вот здесь и понадобятся многочисленные корректирующие двигатели, которые позволят аппарату буквально зависать над поверхностью Эроса на беспрецедентно малой высоте.

Позволит ли осуществить эту дерзкую мечту небесный бог любви — покажет время и те условия, в которых окажется NEAR. Ведь все, о чем вы здесь только что прочитали, не более чем сценарий. И кто знает, что окажется в реальности? Как будет корректироваться орбита на последней фазе миссии — покажут непосредственные данные, полученные учеными от космического аппарата. На сегодняшний день предполагается, что NEAR сможет оставаться на самой нижней своей орбите в течение 120 суток.

Интенсивное изучение малой планеты Эрос продлится вплоть до начала 2000 года. После этого астрономов будет ждать длительная обработка полученной информации, а сам аппарат, как показывают расчеты, — столкновение с астероидом.

Однако все это еще впереди. Пока что NEAR тихонько дремлет в полете, медленно приближаясь к точке встречи с Матильдой. И еще трудно представить, что предстоит совершить этому маленькому космическому путешественнику, пролагающему сегодня путь для других, готовых рвануться к звездам вслед за ним. Будем надеяться, что нас ждут интересные открытия, которые, быть может, в корне поменяют наши представления об астероидах и не только о них.