Журнал «Вокруг Света» №04 за 1985 год

Сточки зрения науки вплотную проблемой комет заинтересовались только в XVII веке. И Ньютон доказал, что эти небесные тела двигались почти по параболическим орбитам. Английский математик и астроном Э. Галлей собрал обширный материал по ранее наблюдавшимся кометам и, последовательно применив законы Ньютона, сумел вычислить орбиты многих из них. Так был составлен первый каталог элементов орбит 24 комет. Причем ученый обратил внимание на удивительную закономерность: три кометы, наблюдавшиеся с разницей примерно в 76 лет (1531, 1607 и 1682 годы), двигались по очень схожим орбитам. Его осенила догадка, что это могло быть одно и то же небесное тело, и он рискнул предсказать ее появление в 1758 году.

Однако в расчетное время кометы на небосклоне не оказалось. Французский математик А. Клеро предположил, что прибыть комете «по расписанию» могли помешать возмущения ее орбиты большими планетами. Вместе с астрономом Ж. Лаландом и математиком Н. Лепот он провел расчеты, указав точный срок появления кометы — март 1759 года. Прогноз полностью подтвердился. Это был настоящий триумф закона всемирного тяготения, открытого И. Ньютоном, а за кометой после этого прочно закрепилось название кометы Галлея.

Научный портрет кометы

В первом приближении комету можно разделить на голову и хвост. В голове, в свою очередь, различают ядро — центральное усиление яркости, и окружающую его кому — светящийся материал, который непрерывно истекает из ядра.

В настоящее время наиболее распространено мнение, что ядро кометы представляет собой замороженный конгломерат газов сложного химического состава, водяного льда, тугоплавкого вещества в виде пыли и более крупных частиц. Причем слой из замороженных газов чередуется с пылевыми. По мере прогревания солнечным теплом кометные газы прорываются наружу, увлекая за собой твердые частицы. Именно существование частиц газа, образующих кому, является решающим признаком при отнесении небесного тела к кометам.

Диаметр комы в среднем равен примерно ста тысячам километров, но нередко достигает и значительно больших величин. (Напомним, что диаметр Земли составляет менее 13 тысяч километров.) Правда, разряженность комы поразительна: свет от самых слабых звезд, проходящий через атмосферу кометы, почти совершенно не теряет своей интенсивности.

Но наиболее грандиозным образованием кометы является, конечно же, ее хвост. Причем еще в древние времена было замечено, что он всегда направлен в противоположную от Солнца сторону. Отсюда некоторые ученые делали вывод, что вещество хвоста «отталкивается» от Солнца под влиянием какой-то силы, противоположной силе тяготения. Эту силу стали называть «отталкивательной», но природа ее оставалась для ученых загадочной до тех пор, пока выдающийся русский астроном Федор Александрович Бредихин не разработал теорию, доказывающую, что хвост кометы образуется при ее приближении к Солнцу. Под воздействием солнечных лучей нагревается ядро кометы. Выброшенные же из ядра частицы материи подвергаются действию отталкивающей силы. Если солнечное тяготение притягивает частицу вещества к Солнцу, то давление падающих на эту частицу солнечных лучей отталкивает ее от Солнца. При этом для очень малых частиц сила светового давления превышает силу солнечного тяготения. Таким образом выброшенные частицы «отгоняются» в сторону от Солнца, образуя хвост кометы, вытягивающийся нередко на миллионы, а иногда на десятки и сотни миллионов километров.

Впрочем, наблюдались кометы с несколькими хвостами, как, например, двухвостые кометы 1807 и 1861 годов. Замечательнейшая из многохвостовых — комета 1744 года, которая в ночь с 7 на 8 марта предстала с шестью веерообразно расположенными хвостами. Как уже говорилось, в ядрах комет присутствуют два типа вещества — замерзшие газы и пыль. Вырываясь наружу, газ образует прямолинейный голубой хвост, а пылевые частицы, сортируясь по размерам, создают изогнутый хвост. Могут наблюдаться одновременно и оба типа хвостов.

Максимальный диаметр комы, который наблюдался у кометы Галлея в 1910 году, был близок к 400 тысячам километров. Хвост начинался у горизонта на западе и простирался через зенит вплоть до восточной стороны неба. Его фактическая длина составляла 140 миллионов километров. Причем он был двойной — пылевой и плазменный.

Земля прошла сквозь хвост на расстоянии всего лишь 22,5 миллиона километров от ядра. Если бы в то время существовали ракеты, достаточно было бы подняться на высоту лишь нескольких десятков километров, чтобы оказаться непосредственно в хвосте и провести прямые измерения его состава. И вот предоставляется новая возможность непосредственно исследовать комету.

От Венеры к комете Галлея

Директор Института космических исследований АН СССР академик Р. 3. Сагдеев предложил использовать для наблюдений кометы Галлея межпланетные автоматические станции экспедиции к Венере. Разумеется, после того как они закончат решение своих задач у этой планеты. Оказалось, что с помощью небольшого гравитационного маневра вблизи Венеры станции можно вывести на траекторию полета к комете Галлея. При этом они пролетят в непосредственной близости от ядра кометы на расстоянии в несколько тысяч километров, что позволит не только сфотографировать его, но и выполнить исследования многих характеристик кометы, знание которых необходимо для понимания ее природы.

И, что немаловажно, такой зонд и стоит гораздо дешевле, поскольку проект совмещает в себе две экспедиции. Отсюда и само название проекта — «Вега», которое является сокращением двух пунктов назначения космического аппарата — Венеры и кометы Галлея.

В июне 1985 года станции пролетят мимо Венеры, и от них отделятся спускаемые аппараты, которые войдут в атмосферу планеты. На заданной высоте они, в свою очередь, разделятся на посадочный аппарат и аэростатный зонд. Первый мягко опустится на поверхность Венеры, а аэростат будет дрейфовать в ее атмосфере с целью проведения метеорологических исследований.

Встреча полетных аппаратов с кометой Галлея произойдет спустя девять месяцев примерно на расстоянии 130 миллионов километров от Солнца. В это время комета будет двигаться со скоростью 40 километров в секунду в направлении отдаленных областей Солнечной системы, а космические аппараты — со скоростью 34 километра в секунду навстречу комете ( В отличие от большинства комет комета Галлея имеет так называемое ретроградное движение, то есть она летит по своей орбите в сторону, противоположную вращению Земли и других планет вокруг Солнца.) . Космические аппараты окажутся в десяти тысячах километров от ядра кометы, и оптические оси приборов будут направлены на освещенную Солнцем сторону кометы. Постоянное наведение приборов будет обеспечиваться автоматической стабилизированной поворотной платформой, на которой установлена научная аппаратура.

Почему для встречи выбрано именно такое расстояние? Дело в том, что при скорости сближения почти 80 километров в секунду пылевая среда комы представляет собой серьезную опасность для космического аппарата. При встрече с более близкого расстояния надо увеличивать массу защитного экрана, то есть уменьшить вес научной аппаратуры. Кроме того, при очень близком пролете к ядру кометы станция может промахнуться и пролететь около ядра с теневой, не освещенной Солнцем стороны.

Но для чего же понадобился этот эксперимент?

Колыбель небесных тел

Хотя кометы изучаются не одно столетие, многое в их природе так и осталось для нас глубокой тайной.

Аристотель считал эти небесные тела случайными земными испарениями, поднимающимися в «зону огня» и там вспыхивающими гигантскими «огненными факелами». Но и в те далекие времена ряд ученых, как, например, римский философ Сенека, полагали, что комета имеет «собственное место» среди небесных тел, представляя собой одно из «вечных творений природы».