Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес
оригинального документа
: http://galspace.spb.ru/index175-2.html
Дата изменения: Unknown
Дата индексирования: Sun Apr 10 00:23:28 2016
Кодировка: Windows-1251
Поисковые слова: пппппппппппппппппппппппппп
6 октября 2008 в 08:40:21 UTC по бортовому времени американский КА Messenger совершил второй пролет Меркурия на
минимальной высоте 199.4 км со скоростью 6.62 км/с. На Землю было передано 650 Мбайт данных, включая 64 навигационных и 1223 детальных снимка камеры
MDIS. Ученые получили много новой информации об этой маленькой планете, которая до сих пор остается одной из самых малоизученных в Солнечной системе.
Главной целью второго пролета Меркурия было уменьшение периода обращения станции вокруг Солнца и сближение ее орбиты с
орбитой планеты. Три гравитационных маневра у Меркурия - 14 января и 6 октября 2008 г. и 30 сентября 2009 г. - создадут благоприятные условия для выхода
аппарата на орбиту спутника Меркурия 18 марта 2011 г.
Покрытие поверхности Меркурия снимками КА Mariner 10 (зеленая зона) и Messenger (синяя -
на подлете и на отлете 14 января; красная - соответственно 6 октября 2008 г.)
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ MESSENGER
Высокая точность исполнения первого пролета позволила отказаться от двух запланированных коррекций с номерами ТСМ-21 и ТСМ-22. Однако обойтись без
'большой' коррекции ТСМ-23 (DSM-3), запланированной на 19 марта 2008 г., было нельзя - именно она обеспечивала возвращение к Меркурию б октября. 19 марта
Messenger построил требуемую ориентацию продольной осью под углом 22.1њ к направлению на Солнце и в 19:30:00 бортового времени включил на 150 сек
двух-компонентный маршевый двигатель. Было израсходовано 21.229 кг компонентов топлива, осталось в баках - 360.039 кг. Приращение скорости составило
72.226 м/с (по плану - 72.24 м/с).
Во время выдачи импульса отрабатывался программный разворот КА - эта операция потребуется во время выхода 'Мессенджера' на орбиту вокруг Меркурия. В
течение последних 110 сек работы двигателя аппарат успешно выполнил разворот почти на 4њ; в 2011 г. угол поворота будет в 11 раз больше.
Малая коррекция ТСМ-24, назначенная на 24 апреля для устранения погрешностей большого маневра, а затем и планировавшаяся на 28 августа первая подлетная
коррекция ТСМ-25 были отменены. Быть может, навигаторы из фирмы KinetX и группа управления в Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса
знали какой-то секрет межпланетной навигации? Как оказалось - знали, и 4 сентября они его раскрыли.
Для беспрецедентно точного ведения КА Messenger по траектории была применена технология 'солнечного паруса'; впервые ее опробовали на подлете к Меркурию в
декабре 2007 и январе 2008 г., а затем использовали для повторного выхода к планете.
Давление солнечного света вблизи орбиты Меркурия в 11 раз больше, чем у Земли, и оно довольно заметно возмущает движение станции. Величина и направление
возмущающей силы зависят от текущей ориентации КА и его солнечных батарей. Так вот, навигаторы 'Мессенджера' превратили врага в союзника: аккуратными
разворотами и выставлением панелей СБ на заранее рассчитанные углы они научились 'гасить' отклонения от заданной траектории по любой причине.
И ведь получилось! Без коррекций ТСМ-24 и ТСМ-25, без последующих подлетных маневров ТСМ-26 и ТСМ-27 аппарат сблизился с Меркурием во второй раз и прошел
на высоте 199.4 км над ним, отклонившись от заданной всего на 600 метров!
В центре снимка - кратер Койпер, известный со времен 'Маринера-10'. Территория к
востоку от него ни разу не снималась космическими аппаратами.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ MESSENGER
В результате второго пролета Меркурия перигелий орбиты уменьшился с 0.316 а. е. (3 июня) до 0.302 а.е. (15 октября). Кстати, в этот день скорость КА
относительно Солнца достигла 62.979 км/с. Правда, это еще не рекорд: в апреле 1976 г. германо-американский КА Helios 2 'разогнался' до скорости 70.220
км/с. Человеку представить себе это практически невозможно...
Блестящее исполнение задания позволило отменить коррекцию ТСМ-28, запланированную на 28 октября для устранения погрешности траектории. Большая коррекция
DSM-4 должна быть отработана двумя импульсами, 4 и 8 декабря. Ее цель - обеспечить третью встречу станции с планетой.
А теперь расскажем о ходе пролета, о научных результатах, полученных 6 октября, и о том, насколько они соответствуют предыдущим данным 'Мессенджера'.
ВТОРОЙ ПРОЛЕТ
29 сентября на борт заложили тщательно подготовленный и проверенный план исследования Меркурия. Вся научная аппаратура была включена, и 2 октября в
21:47 UTC бортового времени начались наблюдения по программе. Полностью автономный ее участок начался 5 октября в 22:03 и продолжался до 7 октября в
04:50, когда аппарат развернулся антенной в сторону Земли и начал передачу записанных данных.
Этот наиболее детальный цветной снимок Меркурия в истории был сделан через 9 мин 14 сек
после пролета и имеет разрешение 350 м на пиксель. Крупные кратеры Полигнот (вверху) и Боэций (слева) имеют ровную поверхность - вероятно, это
вулканическая лава. Внутри Боэция виден эскарп.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ MESSENGER
Геометрия пролета позволяла отснять примерно 30% площади планеты, ранее не охваченной детальными съемками, с разрешением не хуже 500 м на пиксель, а
наилучшее разрешение составило 100 м. Еще 21% неизвестной половины Меркурия удалось сфотографировать в январе. Собственно, за дни пролета Messenger снял
около 80% поверхности, но для привязки новых данных и проверки старых было предусмотрено значительное перекрытие с теми 45% Меркурия, которые сняла станция
Mariner 10 в 1974-1975 гг. Таким образом, уже засняты с хорошим разрешением (1 км и лучше) около 95% планеты.
Разумеется, работали и другие приборы: магнитометр и плазменный спектрометр вели измерения в магнитосфере в близи экватора планеты, УФ спектрометр
регистрировал химический состав экзосферы и ее хвоста, ИК спектрометр вел спектральные измерения поверхности, нейтронный спектрометр использовался для
оценки содержания вдоль трассы полета железа и таллия, рентгеновский и гамма-спектрометр изучали элементный состав поверхности, а альтиметр строил высотный
профиль поверхности в той области, что была отснята в январе. Но начнем с новых снимков MDIS.
Сюрприз принес один из первых полученных снимков, сделанный широкоугольной камерой в составе MDIS примерно через 90 мин после пролета. На нем впервые
была выявлена система светлых лучей, исходящих из района северного полюса и уходящих в южное полушарие.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ MESSENGER
Основной вывод по результатам съемки 80% площади Меркурия выглядит так: в отличие от Луны и Марса, на нем нет двух разных по рельефу полушарий: гористого
и равнинного. Судя по количеству кратеров, поверхность Меркурия более однородна по возрасту, причем более молодые вулканические равнины встречаются
внутри и между крупными ударными бассейнами.
В то же время, говорит Марк Робинсон (Mark Robinson) из Университета штата Аризона, цветовые различия указывают на значительную неоднородность состава
как по поверхности планеты, так и с глубиной: 'Кора Меркурия больше похожа на мраморный торт, нежели на слоеный'. В частности, обнаружены кратеры,
окруженные не светлыми, а темными лучами и выбросами.
Детальное исследование различий в составе разных областей будет выполнено уже с орбиты. Пока же удалось выявить области, где минеральный состав по спектру
близок к ильмениту (FeTi03, титанистый железняк) - соединению, которое в большом количестве встречается на Луне.
Ядро и магнитное поле
В ходе первого пролета Меркурия 14 января 2008 г. Messenger подтвердил наличие у него глобального магнитного поля, открытого еще 'Маринером-10'. Геометрия
второго пролета существенно отличалась - вместо восточного полушария аппарат прошел над западным. Отличалась и полярность внешнего магнитного поля,
задаваемого солнечным ветром: в январе оно было направлено на север, а в октябре - на юг. В первом случае линии внешнего поля 'утыкаются' в северную
полярную область планеты и 'выходят' из южной, а во втором внешнее поле 'обтекает' магнитосферу Меркурия, и они мало взаимодействуют между собой.
При всех этих различиях напряженность магнитного поля планеты вблизи экватора в январе и октябре различалась всего на 2%, а магнитопауза и ударная волна
были обнаружены практически на одних и тех же расстояниях. Следовательно, глобальное магнитное поле Меркурия очень симметрично: магнитный момент
практически сонаправлен с осью вращения планеты.
О вулканизме на Меркурии: Тем временем ученые продолжают обработку наблюдений, выполненных 14 января. Именно тогда был впервые полностью сфотографирован бассейн Калорис (Море
Жары) - самая крупная на Меркурии кольцевая структура диаметром 1550 км, внешне похожая на лунное Море Дождей. Кольцо гор ограничивает огромную круглую
впадину, образовавшуюся на ранней стадии истории Меркурия; впоследствии впадина и соседние участки были затоплены вулканической лавой. Теперь об этом
уже можно говорить с уверенностью.
'Гладкие' участки, обнаруженные здесь еще 'Маринером-10', одни исследователи сразу сочли излияниями лавы, но другие, указывая на результаты Apollo 16,
утверждали, что эти равнины, как и некоторые 'гладкие' территории на Луне, могли образоваться путем заполнения ударным материалом.
Депрессию в виде почки группа Хеда считает вулканом, а яркие отложения вокруг -
результатом извержения.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ MESSENGER
Ситуацию осложняло то обстоятельство, что лунные моря значительно темнее горных районов, а Калорис и его окрестности были достаточно светлыми. А разрешения
'Маринера' не хватило, чтобы выявить характерные вулканические детали, уже известные для лунных морей: щитовые вулканы и извилистые борозды. Поэтому
классический спор 'вулканистов' и 'метеоритчиков' захватил и Меркурий - на 30 с лишним лет.
И вот после нескольких месяцев изучения снимков 'Мессенджера' специалисты выявили вдоль южного вала Равнины Жары ярко-оранжевые пятна. При детальном
рассмотрении выяснилось, что они имеют много общего с земными щитовыми вулканами: неправильная форма, отсутствие вала, очень гладкие отложения вокруг,
частично перекрывающие выброшенный материал и 'затекающие' в соседние кратеры... У геолога Джеймса Хеда (James Head) сомнений нет: может быть, в других
районах Меркурия и есть 'бассейны' с ударным материалом, но на окраинах Калорис работали вулканы!
Ученые полагают, что формы рельефа Меркурия определили три одновременных, а возможно, и взаимосвязанных процесса: метеоритная бомбардировка, вулканизм и
сжатие и растрескивание коры планеты в ходе остывания и затвердевания железного ядра.
Это яркое пятно, оказавшееся выбросом из 30-километрового кратера в северной
полярной области Меркурия, видно в телескоп даже с Земли.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ MESSENGER
Представляется, что за 4 млрд лет в ходе остывания ядра диаметр Меркурия уменьшился примерно на 4 км, причем создававшиеся при этом напряжения были по
крайней мере на треть больше, чем было определено по данным 'Маринера'. В итоге в некоторых областях лаве было проще пробиться к поверхности, а в тех
местах, где происходило сжатие, ее выход был затруднен.
Кстати, очень интересные эксперименты провела группа исследователей из Университета Иллинойса и Университета Case - Western Reserve в Кливленде во главе
с Цзе Ли (Jie Li). Предполагая, что в ядре Меркурия есть примесь серы, которая снижает температуру плавления железа, они промоделировали поведение этой
пары в лаборатории при высоком давлении и температуре. Образцы, быстро охлажденные погружением в воду, затем разрезали и исследовали с помощью сканирующего
электронного микроскопа и электронного микроанализатора.
Оказалось, что когда внешние слои ядра остывают, атомы железа конденсируются в кубические 'снежинки' и 'падают' к центру планеты. Этот железный 'снег'
идет постоянно, а навстречу ему поднимается жидкое железо, обогащенное серой. При этом создаются конвективные потоки, которые и могут создавать
гидромагнитное динамо, ответственное за магнитное поле Меркурия.
Что же касается экзосферы планеты, то Messenger провел измерения на дневной и ночной стороне и в хвосте. Были впервые обнаружены атомы магния и определено,
что пространственные распределения натрия, кальция и магния различаются, причем структура натриевого 'хвоста' оказалась не совсем такой, как в январском
пролете.