Что ищут «археологи космоса»? - Александр Николаев

Представьте себе шарик на резинке. Бросаете его в сторону — резинка шарик возвращает. Чем сильнее бросок, тем больше возвращающая сила. Замените шарик ионом, возвращающую силу резинки — напряженностью поля, и вы получите представление о том, как работало электростатическое зеркало. Далее, зная химический состав пылинок, их спектр, массу, частоту соударений, можно воссоздать картину их распределения в кометной атмосфере в зависимости от размеров, вычислить, на каком расстоянии от ядра находилась частица той или иной массы.

Дублеры, как известно, остаются на Земле… Случилось так, что именно это, бытующее с начала освоения космоса правило предоставило мне редкую возможность рассмотреть дублеров межпланетных роботов, в то время как они накручивали на свои космические спидометры уже десятки миллионов километров.

Я побывал в лабораторно-испытательном корпусе Института космических исследований, когда операторы вновь готовили платформу к работе. Задача, стоящая перед агрегатом-дублером, — до мельчайших подробностей воспроизводить все то, что происходит с АСП там, при подлете к комете Галлея, чтобы принять единственное правильное решение.

…Освобожденная от тепловых и вакуумных экранов, сплошь уставленная приборами, платформа являла собой редкое по красоте зрелище. Любой из приборов, удостоившийся чести работать на ней, представлял вне всякого сомнения вершинное достижение научной мысли ученых.

7. Ядро без вуали

Удивительный парадокс. Несмотря на то что за последние 100 лет наблюдений в косматой «шевелюре» комет не осталось, кажется, ни одного не сфотографированного и не промеренного «волоска», никто из астрономов не смог предсказать главного: как выглядят их ядра, скрываемые непроницаемой газопылевой вуалью.

Ясно, что создатели космических зондов стремились заглянуть за вуаль кометной атмосферы, провести эксперименты в околоядерной зоне. Но полет «впритирку» к ядру, то и дело взрывающемуся пылевыми протуберанцами, чреват серьезной опасностью: крупные, массой до грамма пылевые частицы, врезаясь на скорости 78 км/с даже в «бронированную» обшивку космороботов, могли повредить его жизненно важные узлы. Разумеется, в случае удачи подобной космической миссии телевизионные системы, как говорится, «в упор» могли рассмотреть ядро «небесной странницы». Однако расчеты показывали, что в этом варианте вероятность поражения весьма велика.

Разумеется, существовала и другая крайность: разминуться с кометным ядром на сравнительно безопасном (скажем, в несколько десятков тысяч километров) расстоянии и тем самым наверняка уберечь приборы и панели солнечных батарей АМС от сокрушающей бомбардировки космической пылью. Конечно, в случае «непыльного сближения» объем добытой космороботами информации был бы гораздо скромнее.

Авторы проекта «Венера — Галлей» избрали тактику пролета, оказавшуюся оптимальной. «Вега-1» подошла к ядру кометы Галлея на расстояние 8912 км, а «Вега-2» — 8036 км.

В результате собрана уникальная научная информация, полная обработка которой, как считают специалисты, займет несколько лет. Наиболее ценная ее часть — свыше полутора тысяч портретных снимков кометы Галлея — передавалась на Землю в реальном времени. Подобный межпланетный репортаж из точки, удаленной от нашей планеты на 170 млн. км, советским космороботам удалось провести первым в мире.

Однако сколь ни искусны оказались телевизионные системы «Вег», автоматически «загонявшие» в кадр весьма капризный природный объект, умело менявшие и подбиравшие фильтры и экспозиции, комета Галлея не спешила расставаться со своими тайнами.

Лишь компьютерная детальная обработка изображения кометного ядра, маскируемого мощными газопылевыми выбросами — джетами, позволила определить его контуры и размеры, отражательную способность и другие параметры.

Итак, перед нами тело неправильной формы длиной 16 км и около 8 км в поперечнике. Внешняя схожесть этой «картофелины» с марсианскими спутниками Фобосом и Демосом (и не исключено, с некоторыми малыми спутниками Сатурна и Урана) основательно подкрепила гипотезу, предполагающую, что кометные ядра родились в той области Солнечной системы, где ныне находятся планеты-гиганты (и которые в процессе своего формирования и забросили свои осколки на далекие задворки Солнечной системы).

Отметим, что, поскольку у кометы Галлея период вращения вокруг собственной оси составляет около 53 ч — этим, кстати, объясняется, что снимки «Веги-1» и «Веги-2» несколько отличаются друг от друга, — мы имеем возможность взглянуть на «небесную странницу» с разных точек зрения и даже построить объемное изображение уникального природного объекта.

Далее, установлено, что комета Галлея, проходя вблизи Солнца, выбрасывала в космическое пространство миллионы тонн водяного пара ежесуточно — основного, по-видимому, вещества ее ядра.

Здесь необходимо сделать отступление. Дело в том, что приборному комплексу АМС впервые удалось зафиксировать излучение от внутренних областей кометы, испущенное так называемыми родительскими, то есть входящими в состав кометного ядра, молекулами. С Земли провести подобное наблюдение невозможно в принципе. Кроме того, «родительские молекулы» после обработки ультрафиолетовым солнечным излучением химически видоизменяются, что также делает невозможным их «опознание».

На фоне мощных спектральных линий водяного пара отчетливо (хотя и намного слабее) проявились полосы углекислого газа и других, скорее всего углеводородных примесей. Что касается уже видоизмененных — «вторичных» — молекул, то среди них исследователи опознали хорошо знакомые по наземным наблюдениям гидроксил, циан, двухатомный углерод и т. д.

Вблизи Солнца комета обильно парила и пылила. Пылевые счетчики, скрупулезно подсчитывавшие каждую попавшую на их детекторы частицу, установили, что ежесуточно кометное ядро выбрасывало около миллиона тонн пыли! Причем наиболее интенсивные пылевые фонтаны приходились на зоны с особо мощными истечениями газов. Любопытно, что при таком расходе — около 100 млн. т на виток — это небесное тело массой около 200 млрд. т проживет еще не одно тысячелетие.

Итак, концепция «айсбергов» получила подтверждение? Не будем торопиться. Мешает один бесспорно установленный факт: оптическими измерениями установлено, что отражательная способность, или, как говорят, физики, альбедо ядра, имеет низкую — около 45% — величину.

Такое же альбедо наблюдается у колец Урана и недавно открытых его спутников, а также у темных областей Япета. Это свидетельствует, по-видимому, — о наличии первичного углистого вещества, аккреция (то есть выпадение под действием гравитации) которого произошла на самых ранних стадиях развития Солнечной системы.

Но это что-то очень мало похоже на поверхность ледяной глыбы. К тому же она… горячая! Этот факт установлен ИК-спектрометрами «Вег». Измерения показали, что температура излучающей области достигала 100 °C.

Возможно ли, чтобы ледяной панцирь айсберга, пусть даже и космического, мирно уживался с «пламенем» его поверхности?

Но вспомним потемневшие весенние сугробы на городских улицах, долго тающие под мартовским солнцем. Немногие знают, что поверхность сугроба разогревается до 20–30 °C, но благодаря отличным теплоизоляционным свойствам образовавшейся на нем пористой корочки из пыли, гари и копоти холод внутри него сохраняется многие дни…

Чем не модель кометы, позволяющая удачно разрешить многие противоречия? Кометное ядро — это водный лед, в кристаллическую решетку которого внедрились примесные молекулы. В этот лед, как показали эксперименты, вкраплены различные тугоплавкие частицы метеоритного происхождения. По мере бурного испарения льда на его поверхности скапливается черный пористый слой, обладающий низкой теплопроводностью. По-видимому, ядро покрыто коркой из высокополимерного органического вещества. Поглощая солнечное излучение, она часть энергии отражает (в ИК-диапазоне) в окружающее пространство, а часть тепла передает ледяному панцирю. Образующийся пар время от времени пробивается через поры оболочки, толщина которой, по разным оценкам, колеблется от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров, а если это не удастся — взламывает ее. Тогда с поверхности ядра начинают бить мощные газовые струи, увлекающие за собой пылевые частицы. Очевидно, срок жизни слоя невелик: он полностью обновляется примерно за сутки.

Особо уникальные данные о составе кометного вещества собрал пылеударный масс-спектрометр «Пума», который проанализировал химический состав около 2000 каменистых и металлических частиц, выброшенных газовыми струями. Они оказались метеоритного происхождения, и в них преобладали натрий, магний, кальций, железо, кремний, а также вода и углерод. В этом весьма пестром и сложном перечне элементов и их распределении закодированы тепловые процессы, происходившие на ранних этапах образования Солнечной системы.