Если бы на борту американского межпланетного зонда MESSENGER имелся впередсмотрящий, то ему самое время кричать: «Земля!» — вернее: «Меркурий!». Сегодня вечером, в 22.05 по московскому времени, если не случится никаких неожиданностей, аппарат пролетит всего лишь в 200 км от поверхности ближайшей к Солнцу планеты.
Ещё в четверг, 10 января, камеры зонда начали съемку поверхности Меркурия. А в воскресенье одна из них начала делать фотографии, из которых позднее специалисты американской Национальной аэрокосмической администрации (NASA) слепят короткое цветное видео, показывающее, как аппарат приближался к поверхности планеты. Как признаются сотрудники NASA, никакой научной необходимости в этой записи нет, но её будет приятно показать публике.
Название MESSENGER можно перевести с английского, как «Посланник», но авторы проекта, как обычно, утверждают, что оно лишь аббревиатура: MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging («Поверхность, космическое окружение, геохимия и зондирование Меркурия»).
Проект был принят NASA к реализации в 1999 году в рамках программы «малых и дешевых» межпланетных станций. Вместе с Deep Impact он был выбран на конкурсной основе из 26 проектов, предложенных еще в начале 1998 года. На тот момент стоимость миссии оценивалась в $286 миллионов.
Задача MESSENGER уникальна - она станет завершением исследования внутренней части Солнечной системы, начатой в 1960-е годы, и это первый аппарат, основной целью которого является непосредственное изучение Меркурия
Разработкой аппарата и управлением полетом заведует Лаборатория прикладной физики (APL) Университета имени Джона Хопкинса, двигатель изготовила фирма GenCorp Aerojet, а композитный корпус — компания Composite Optics Inc. Научная аппаратура создана APL, Центром космических полетов им. Годдарда, университетами Мичигана и Колорадо. Окончательная стоимость проекта с учетом изготовления станции и научной аппаратуры, ракеты-носителя и запуска, управления полетом и анализа научных данных оценивается в $427 миллионов.
Полезная нагрузка аппарата – его научная аппаратура – была выбрана для получения ответа на основные вопросы миссии. Большинство инструментов, кроме одного, жёстко закреплены на поверхности аппарата.
Двойная система съёмки Меркурия (Mercury Dual Imaging System, MDIS)
Инструмент состоит из широко- и узкоугольной камер, которые будут изучать строение поверхности Меркурия, проводить спектральный анализ её излучения и собирать топографическую информацию. Широкоугольная камера имеет 11 фильтров – от ультрафиолета до инфракрасного, узкоугольная камера является монохромной. Это подвижный инструмент, платформа которого может быть ориентирована в любом направлении, выбранном учёными.
Гамма- и нейтронный спектрометр (Gamma-Ray and Neutron Spectrometer, GRNS)
Инструмент предназначен для измерения энергии гамма-лучей и нейтронов, излучаемых радиоактивными элементами, образующимися на поверхности Меркурия в результате бомбардировки космическими лучами. Это позволяет выявить изотопный состав оригинального вещества, которым сложена поверхность планеты.
Рентгеновский спектрометр (X-Ray Spectrometer, XRS)
Регистрирует и измеряет мягкое рентгеновское излучение, возникающее при облучении поверхности Меркурия жёстким рентгеновским и гамма-излучением Солнца. Позволяет определять обилия различных элементов в коре планеты.
Магнетометр (MAG)
Вынесен на 3,6-метровой мачте для построения карты магнитного поля Меркурия и поиска намагниченных минералов в глубине его коры.
Меркурианский лазерный альтиметр (Mercury Laser Altimeter, MLA)
Лазерный «эхолот», измеряющий время между моментами «выстрела» лазера и приходом отражённого от поверхности сигнала. Позволяет получить очень точную карту высот поверхности планеты.
Спектрометр состава поверхности и атмосферы Меркурия (Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer, MASCS)
Спектрометр, работающий в диапазоне от ультрафиолетового до инфракрасного излучения для измерения обилия атмосферных газов и поиска минеров на поверхности планеты.
Спектрометр плазмы и энергетических частиц (Energetic Particle and Plasma Spectrometer, EPPS)
Измеряет состав, распределение и энергию заряженных частиц (электронов и различных ионов) в магнитосфере Меркурия.
Исследовательская радиоаппаратура (Radio Science, RS)
Использует эффект Доплера для тонкого измерения изменений скорости космического аппарата на орбите вокруг Меркурия. Это позволит учёным изучить распределение плотности в теле планеты, в том числе вариации толщины его коры.
MESSENGER был запущен 3 августа 2004 года ракетой-носителем Delta-2 с космодрома на мысе Канаверал во Флориде. Миссия была рассчитана на без малого семь лет пути и выходит на «финишную прямую», по которой, правда, «Мессенджеру» бежать еще три с лишним года. Проведенная в середине декабря 2007 года коррекция траектории аппарата прошла настолько успешно, что специалисты приняли решение не проводить новую коррекцию, ранее запланированную на прошлый четверг.
Основной целью полета является детальное изучение Меркурия — самой близкой к Солнцу и одной из самых загадочных планет нашей системы. Самые древние свидетельства наблюдения Меркурия найдены в шумерских клинописных текстах, датируемых третьим тысячелетием до н. э. Сейчас планету называют в честь римского бога Меркурия — «коллеги» греческого Гермеса и вавилонского Набу.
Несмотря на то что Меркурий относится к планетам земной группы, с нашей планетой он имеет мало общего.
Его детальное изучение поможет ученым понять природу и характер образования планет подобного типа, включая Землю.
Меркурий обращается вокруг Солнца за 88 дней. Видимая звёздная величина планеты колеблется от --2, что делает его ярче Сириуса, до 5,5, что на пределе видимости невооружённым взглядом.
Впрочем, и при минус второй величине планету очень трудно заметить. Существует легенда, что даже великий польский астроном Николай Коперник, создавший теорию движения планет вокруг Солнца, за всю свою жизнь ни разу не видел Меркурия. Причина проста: планета удаляется от Солнца лишь на очень небольшое расстояние — не больше 18 угловых градусов. Понятно, что ночью планету не увидишь: астрономические сумерки заканчиваются лишь тогда, когда Солнце на те же 18 градусов спускается под горизонт, и оптимальным временем для наблюдений планеты является утро и вечер.
запущенная 3 ноября 1973 года, предназначалась для съемки и зондирования Венеры и Меркурия с пролетной траектории (то есть, не выходя на орбиту вокруг ни одной, ни другой планеты).
5 февраля 1974 года она выполнила гравитационный маневр в поле тяготения Венеры и перешла на трассу полета к Меркурию, а уже 29 марта того же года аппарат пронесся со скоростью около 11 км/сек на расстоянии 703 км от поверхности Меркурия. В этот момент планета находилась в 146 миллионах км от Земли и в 69 миллионах км от Солнца. Было сделано около 1700 снимков, самые лучшие из которых имели разрешение 100 м. После этого станция вышла на гелиоцентрическую орбиту с периодом 176 суток, что в два раза больше периода обращения Меркурия вокруг Солнца. Это позволяло Mariner'у «автоматически» вернуться к планете.
Вторая встреча с Меркурием – на расстоянии в 48 тысяч км - состоялась 21 сентября 1974 года и позволила получить еще около 500 качественных снимков с разрешением до 1 км. Еще через 176 суток, 16 марта 1975 года, станция в третий и последний раз пролетела над Меркурием, на этот раз на высоте всего 327 км, и сделала еще около 300 снимков.
Подробных сведений о планете сравнительно немного. Единственный космический аппарат, прибывший в окрестности Меркурия, — американский межпланетный зонд Mariner 10 — успел отснять лишь 40—45% поверхности.
Трудности непосредственного изучения Меркурия связаны не только со сложностью траектории полета.
Близость к Солнцу, которая дает планете всемеро больше тепла, чем Земле, создает проблемы при конструировании космических аппаратов — слишком велик нагрев. На дневной стороне настоящее пекло: согласно измерениям, температура там поднимается до 400 градусов выше нуля по Цельсию. Зато на ночной стороне, напротив, сильнейший холод, который, вероятно, доходит до --180–200 градусов, что дает основание полагать, что ночная сторона покрыта замерзшими газами.
Поверхность Меркурия по внешнему виду подобна лунной, изрыта большим числом кратеров. До сих пор точно не известно, обладает ли Меркурий собственной атмосферой. Предполагается, что в состав чрезвычайно разреженной атмосферы (по некоторым расчетам, давление у поверхности планеты примерно в 500 миллиардов раз меньше, чем у поверхности Земли), если она на самом деле есть, входят аргон, неон и гелий. Планета имеет крупное железное ядро, являющееся источником магнитного поля, напряженность которого, по разным оценкам, составляет от 0,7 до 10% от земного. Предполагается, что на ядро приходится до 80% массы планеты. Естественных спутников у Меркурия нет.
Для подлета к цели MESSENGER уже выполнил три гравитационных маневра для изменения траектории и скорости полета — один вблизи Земли и два возле Венеры.
Параллельно аппарат проводил научные наблюдения «утренней звезды», согласованные с программой работы европейской станции Venus Express, которая крутится по орбите спутника Венеры. Велась съемка верхнего слоя венерианских облаков в видимом и инфракрасном диапазонах, а также получены цветные и черно-белые снимки с высоким разрешением, созданы высотные профили излучения атмосферных частиц на дневной и ночной сторонах Венеры.
Кроме уже проведенных в плане полета значатся еще пять маневров в космосе. Собственно, и нынешнее сближение — лишь очередной гравитационный маневр. Из-за полета по такой схеме миссия имеет протяженность 8 миллиардов километров и занимает 6,5 года, но зато позволяет значительно сэкономить на топливе, необходимом для выхода на орбиту искусственного спутника Меркурия.
Все моменты – по московскому времени 14 января 2008 года
16:14 Перевод магнетометра (MAG) на максимальную скорость 20 измерений в секунду.
19:14 Перевод рентгеновского спектрометра (XRS) на скорость одно измерение в минуту
19:24 Проход через натриевый кометообразный «хвост» Меркурия для его изучения Спектрометром состава поверхности и атмосферы (MASCS)
20:40 Начало записи изображений Меркурия широкоугольной камерой в 11 фильтрах; разрешение около 5,2 км на пиксель
21:03 Начало записи монохромной мозаики из пятидесяти пяти (5 на 11) изображений освещённой Солнцем части Меркурия узкоугольной камерой; разрешение около 0,5 км на пиксель
21:04 Перевод гамма- и нейтронного спектрометра (GRNS) на скорость одно измерение в минуту
21:19:41 Перевод лазерного альтиметра (MLA) в режим готовности
21:22:27 Начало покрытия аппарата MESSENGER Меркурием с точки зрения земного наблюдателя; прекращение связи с аппаратом без учёта задержки распространения сигнала (около 10 минут)
21:52:07 Поворот к Меркурию лазерным альтиметром
21:53:00 Сканирование ночной стороны экзосферы планеты с помощью прибора MASCS
21:54:15 Вход в тень Меркурия
22:02:00 Начало лазерного альтиметрирования поверхности Меркурия
22:04:42 Максимальное сближение с поверхностью планеты, расстояние меньше 200 км
22:07:32 Выход из тени Меркурия
22:12 Получение изображения одного из участков поверхности Марса в пяти фильтрах с помощью широкоугольной камеры; разрешение 0,6-1,25 км на пиксель
22:18 Съёмка мозаики #1 никогда прежде не получавшейся области Меркурия размером 4 на 17 изображений узкоугольной камерой; разрешение 0,1 – 0,2 км на пиксель
22:29 Съёмка мозаики #2 никогда прежде не получавшейся области Меркурия размером 9 на 11 изображений узкоугольной камерой; разрешение 0,4 – 0,5 км на пиксель
22:30:33 Окончание покрытия аппарата Меркурием с точки зрения земного наблюдателя; через десять минут – получение на Земле первых данных пролёта
22:31 Перевод альтиметра в режим готовности
22:41 Начало записи мозаики 3 на 3 изображения, каждое в 11 фильтрах, широкоугольной камерой; разрешение 2,5 км на пиксель
22:56 Начало записи мозаики 11 на 9 монохромных изображений узкоугольной камерой; разрешение 0,5 км на пиксель
23:04 Перевод спектрометра гамма-излучения и нейтронов на скорость одно измерение в 5 минут
23:07 Начало записи мозаики 10 на 8 монохромных изображений узкоугольной камерой; разрешение 0,6 км на пиксель
23:17 Начало записи изображения в 11 фильтрах широкоугольной камерой; разрешение 4,8 км на пиксель
23:28 Начало записи мозаики 8 на 6 монохромных изображений узкоугольной камерой; разрешение 0,75 км на пиксель
23:36 Начало записи мозаики 7 на 6 монохромных изображений узкоугольной камерой; разрешение 0,8 км на пиксель
После первого пролета над планетой-целью должны состояться еще два — 6 октября 2008 г. и 29 сентября 2009 г., оба на высоте около 200 км. В график миссии заложены также несколько коррекций траектории — либо с помощью мощного маршевого двигателя, либо с помощью слабеньких двигателей ориентации.
До выхода на орбиту спутника в ходе трех запланированных пролетов станция изучит Меркурий с минимального расстояния. Полученная информация позволит скорректировать при необходимости основную научную программу на период после выхода КА на орбиту вокруг Меркурия, который запланирован на 18 марта 2011 г. После чего «Посланник» будет исследовать планету в течение года.
Остается только ждать «десерта» из уникальных фотографий самой «шустрой» планеты Солнечной системы.
