Зустріч з кометою Галлея

Доповідь з астрономії на тему:


Зустріч з кометою
Галлея
-1 -

Проект''Вега''(''Венера - комета Галлея'') був одним з найскладніших в історії досліджень Сонячної системи за допомогою космічних апаратів. Він складався з трьох частин: вивчення атмосфери і поверхні Венери за допомогою посадкових апаратів, вивчення динаміки атмосфери Венери за допомогою аеростатних зондів (аеростати були вперше в світі запущені в атмосферу іншої планети), проліт через газопилової атмосферу (кому) і плазмову оболонку комети Галлея.

Автоматична міжпланетна станція''Вега - 1''стартувала з космодрому Байконур 15 грудня 1984р. , Через 6 днів за нею пішла''Вега - 2''. Курс був узятий на планету Венера. У червні 1985р. вони один за одним пройшли поблизу Венери. Перед прольотом планети від них відділилися спусковий апарат, що увійшли на другої космічної швидкості в атмосферу Венери, і кожен з них розділився на дві частини - посадковий апарат і аеростатний зонд. За допомогою посадкового апарата була проведена серія експериментів з дослідження атмосфери і поверхні планети. Аеростатні зонди дрейфували на висоті близько 54 кілометрів, і протягом двох діб їх переміщення фіксувалося мережею наземних радіотелескопів. Успішно були виконані перші дві частини програми, присвячені дослідженням Венери.

Але найцікавішою була все ж третя частина проекту-дослідження комети Галлея. Це небесне тіло залишило глибокий слід у пам'яті людства, протягом 2-х тисячоліть близько тридцяти разів наблизившись до Сонця. А починаючи із сміливою гіпотези, висунутої Е. Галлея, воно було об'єктом систематичних досліджень в астрономії. Невблаганною логікою космічної ери і комети повинні були стати об'єктами прямих досліджень. Космічним апаратам вперше належало''побачити''ядро комети, невловиме для наземних телескопів. Зустріч''Веги-1''з кометою сталася 6 березня, а''Веги - 2''- 9 березня 1986р. Вони пройшли на відстані 8900 та 8000 кілометрів від її ядра.
Проект був здійснений при широкій міжнародній кооперації та за участю наукових організацій багатьох країн.
До комети Галлея крім''Веги - 1''і''Веги - 2'', до неї попрямували і інші космічні апарати -''Джотто'', споряджений Європейським космічним агентством, і два
маленьких японських апарату''СУІС''(''Комета'') і''Сакігаке''
(''Піонер'').

- 2 -

Зріс інтерес до кометним дослідженням. За останні 20 років
СРСР і США направили до планет більше 30 міжпланетних автоматичних станцій. Їх польоти розширювали уявлення про планети і їх супутники. Але прийшла пора згадати і про інших членів родини, зокрема про комети.
Комети - це гості, які прибули з дуже далеких околицях Сонячної системи. Передбачається, що близько 100 млрд. комет постійно''прописано''в кометному хмарі, навколишньому Сонце на відстані, в 10 тисяч разів більшій, ніж від Сонця до Землі. Доля їх різна. Більшість їх залишається мільярди років, деякі залишають Сонячну систему, а деякі переходять у її внутрішню частину і навіть потрапляють на орбіти з відносно невеликим періодом, як комета Галлея.
Кометне хмара, по - видимому, утворилося разом із Сонячною системою. У цьому випадку, досліджуючи речовина комет, ми отримаємо відомості про первинний матеріал, з якого 4,5 мільярда років тому сформувалися планети і супутники.
У властивостях комет багато загадкового. Комети стають добре видимими, коли вона наближається до Сонця на відстані, приблизно втричі більше, ніж радіус земної орбіти. Вона на початку виглядає як кругле світле плямочка (голова або кома), потім убік від Сонця витягується хвіст. У самому центрі голови перебуває невидиме тіло, яке називається ядром. У ядрі зосереджена вся маса комети. Головною особливістю ядра є те, що воно містить багато''летючого'', тобто легкоиспаряющихся речовини. Це звичайний водяний лід з вкрапленням інших молекул. Летючий матеріал перемішаний з тугоплавкими частинками - силікатними, вуглисті, металевими. У міру наближення до Сонця випаровування льоду йде все сильніше і сильніше, потоки газу покидають ядро, тягнучи за собою пил. Наче б багато чого ясно, але до цих пір не було відповіді на головне питання - яка фізична структура ядра комети, єдине чи це тіло, рій з багатьох тіл, пов'язаних тяжінням або просто летять поруч. Вчені віддавали перевагу першій моделі, але не було підстав рішуче відкидати й інші.
Тому найважливішим завданням в проекті''Вега''було дослідження фізичних характеристик ядра комети. Кометні ядра спостерігалися раніше з Землі, але тільки як зіркоподібні об'єкти (далеко за орбітою Юпітера, коли активність відсутня), та й таких спостережень дуже мало.

- 3 -

У проекті''Вега''вперше ядро ​​комети досліджувалося як просторово дозволений об'єкт, визначено його будова, розміри, інфрачервона температура, отримані оцінки його складу і характеристик поверхневого шару.
Ми не мали і довго ще не будемо мати технічної можливості здійснити посадку апарата на ядро ​​комети. Занадто великі швидкості зустрічі - у випадку комети Галлея це 78 км / с. Небезпечно і пролітати на занадто близькій відстані, тому що кометний (пил) дуже небезпечна для космічного апарату. Відстань прольоту трохи менше 10000 км) було вибрано з урахуванням існуючих раніше уявлень про кількісні характеристики кометного пилу. Використовувалося два підходи: по-перше, дистанційні вимірювання за допомогою оптичних приладів і, по-друге, прямі вимірювання речовини (газу й пилу), що залишає ядро ​​і перетинає траєкторію, по якій рухається апарат.
Оптичні прилади були розміщені на спеціальній платформі, яка поверталася під час польоту і автоматично відстежувала направлення на ядро. Ця платформа була розроблена спільно з чехословацькими і радянськими фахівцями і виготовлена ​​в ЧССР. Три наукових експерименту виконувалися за допомогою приладів, встановлених на платформі. Один з них - це телевізійна зйомка ядра.
Інший прилад - це інфрачервоний спектрометр ІКС, за допомогою якого одночасно проводилося два різних експерименту - вимірювалися потік інфрачервоного випромінювання від ядра (тим самим визначалася температура його поверхні) і спектр інфрачервоного випромінювання внутрішніх''околоядерного''частин коми на довжинах хвиль від 2,5 до 12 мікрометрів з метою визначення та її складу.
Підсумки досліджень ядра комети Галлея, проведених за допомогою оптичних приладів, можна сформулювати наступним чином. це монолітне тіло, витягнуте, форма не правильна, розміри 14 км великої осі, близько 7 км в поперечнику. Щодоби його залишає кілька мільйонів тонн водяної пари. Обчислення показують, що така''продуктивність''вимагає, щоб випаровування йшло по всій поверхні. Цим властивістю могла б мати поверхню крижаного тіла. Але разом з тим прилади,''Веги''встановили, що вона чорна (відбивна здатність менше 5%) і гаряча (приблизно 100 тис. град. Цельсія).

- 4 -


Важливі дані про склад ядра отримані за допомогою прямих вимірювань хімічного складу пилу, газу і плазми в комі уздовж траєкторії польоту. Ці виміри показали, що за відносним вмістом в потоці газу, що йде від комети, найбільше водяної пари, але є також багато інших компонентів - атомних (водень, кисень, вуглець) і молекулярних (моноокись і двоокис вуглецю, гідроксил, ціан і ін ). Особливий інтерес представляє питання про те, які молекули належать до числа''батьківських'', тобто входять безпосередньо до складу ядра. Мабуть, серед них головні - вода і вуглекислота, але багато що вказує і на присутність в ядрі інших молекул, в тому числі і органічних.
Речовина ядра швидше за все являє собою так званий''клатрат'', тобто звичайний водяний лід, в кристалічну решітку якого''вкраплені''інші молекули. З клатратів перемішані частки метеоритної складу, кам'янисті і металеві. Хімічний склад твердих частинок, які входили до складу ядра, виявився дуже складним і не однорідним. Є частинки з переважанням металів, таких, як натрій, магній, кальцій, залізо та інших, з домішкою силікатів. Нарешті, є пилинки, в яких присутня значна кількість вуглецю. Наявність різнорідних пилинок вказує на складну теплову історію первинного матеріалу Сонячної системи.
У результаті експедиції''Вега''вчені вперше побачили кометне ядро, отримали великий обсяг даних про його склад і фізичних характеристиках. Груба схема замінена картиною реального природного об'єкта, раніше ніколи не спостерігалося. Зовні він нагадує супутники Марса - Фобос і Деймос, але ще більш близьким аналогом можуть виявитися деякі малі супутники Сатурна і Урана. Гіпотеза, припускає, що кометні ядра утворилися порівняно від Сонця, приблизно там, де знаходяться планети-гіганти від Юпітера до Нептуна, і були відкинуті на великі відстані при формуванні цих планет. Експерименти з пиловими лічильниками показали, що близько мільйона тонн космічного пилу залишає кометне ядро ​​щодоби.
Газ, що випаровується з ядра комети і поширюється в міжпланетну середовище зі швидкістю близько 1км/сек., В кінцевому рахунку повністю іонізується сонячним випромінюванням.
- 5 -

У результаті виникає гігантське плазмове утворення розміром близько 1 мільйонів км. Перед кометою в понад звуковому потоці сонячної плазми утворюється своєрідна ударна хвиля, не схожа за своєю структурою на ударні хвилі перед Землею й іншими планетами. Прямі вимірювання плазми та плазмових хвиль у внутрішній частині коми можуть зрозуміти особливості утворення плазми і випромінювання газу не тільки в кометах, а й у ряді інших астрофізичних об'єктів, в яких взаємодія плазм грає велику роль.