29 сентября 2009 в 21:54:58 UTC по бортовому времени американская АМС Messenger со скоростью 5.4 км/с совершила пролет Меркурия на минимальной высоте 228 км. Это было третье и последнее сближение аппарата с планетой в графике полета, основной целью которого было осуществление гравитационного маневра для обеспечения условий по выходу на орбиту вокруг Меркурия, который запланирован на 18 марта 2011 г.
     Напомним, что Messenger был запущен 3 августа 2004 г. и является первым аппаратом, предназначенным для детального исследования Меркурия. За пять лет он преодолел путь длиною более 3.6 млрд км, совершив шесть гравитационных маневров у внутренних планет Солнечной системы: один пролет Земли (02.08.2005), два пролета Венеры (24.10.2006, 05.06.2007) и уже три пролета Меркурия (14.01.2008, 06.10.2008, 29.09.2009).

Рис. 1. Выделенную область на поверхности Меркурия никто не видел с близкого расстояния.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ MESSENGER

     Основной задачей этих пролетов является изменение величины и направления вектора скорости КА с тем, чтобы при его финальном сближении с Меркурием в марте 2011 г. подлетная скорость была минимальна и бортового запаса топлива хватило для выхода на орбиту вокруг планеты. И естественно, ученые стараются по максимуму использовать каждый пролет для изучения очередного небесного тела с помощью бортовой научной аппаратуры.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ MESSENGER

Статистика, приведенная на официальном интернет-сайте миссии Messenger, свидетельствует, что за время своего полета аппарат совершил четыре больших маневра DSM и двенадцать малых коррекций траектории ТСМ. Что самое поразительное, последняя коррекция состоялась еще 19 декабря 2007 г., обеспечив успех первого пролета Меркурия. После этого благодаря творческому использованию технологии 'солнечного паруса' у навигаторов появилась возможность постепенно 'подправлять' траекторию полета, почти не расходуя бортовой запас топлива, и уже шесть коррекций ТСМ были отменены.      А вот маневры DSM таким способом заменить невозможно. Четвертая большая коррекция состоялась в декабре 2008 г. 4 декабря в 20:30 UTC бортового времени на 4.5 мин был включен двухкомпонентный маршевый двигатель, в результате чего станция изменила свою гелиоцентрическую скорость на 219 м/с и довела ее до 30 994 м/с. Второе включение ровно через четверо суток добавило еще 24.7 м/с. Пятая большая коррекция запланирована на 24 ноября 2009.      За пять лет полета было проведено 11 'апгрейдов' ПО научной аппаратуры и три 'апгрейда' ПО бортового управляющего компьютера. Последний из них состоялся 14 июля 2009 г.      9 февраля 2009 г. станция прошла очередной перигелий на расстоянии 0.31 а.е. от Солнца. Между 7 и 11 февраля с помощью бортовой камеры MDIS было сделано 256 снимков для поиска вулканоидов - гипотетических астероидов, орбиты которых лежат внутри орбиты Меркурия. Аналогичный поиск проводился ранее в июне 2008 г.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ MESSENGER

     Лишь при возвращении 'Мессенджера' к Земле в августе 2005 г. особых научных измерений не проводилось - осуществлялась лишь калибровка приборов. К минимуму пришлось свести и программу исследований во время первой 'встречи' с Венерой - планета находилась тогда почти точно за Солнцем (в верхнем соединении), связь с КА была затруднена. А вот во время второго визита к нашей ближайшей 'соседке' приборы станции уже работали вовсю, чтобы использовать редкий шанс изучить Венеру. Так, были получены ценные данные об атмосфере планеты, о плазменных процессах в магнитосфере, проводилась съемка Венеры с высоким разрешением на подлете и отлете.
     Особенно ценными стали первые два пролета Меркурия - ведь до этого к планете приближался всего один земной аппарат! Так, за эти два сближения Messenger с помощью своих камер детально отснял около 80% поверхности Меркурия (в том числе и районы, которые ранее никогда не охватывались космической съемкой. Другие научные инструменты также отработали 'на ура', передав на Землю данные о плазменной среде вокруг планеты, о ее ядре и магнитном поле. Удалось подтвердить наличие криовулканизма на поверхности Меркурия, который был предметом споров ученых на протяжении 30 лет - после того, как непонятные структуры в ландшафте Меркурия впервые выявил Mariner 10 в 1974-1975 гг.
     В третий раз Messenger подходил к Меркурию с относительной скоростью почти на 1/3 меньше, чем во второй, и гравитационное воздействие Меркурия должно было повернуть траекторию полета не на 27њ, а почти на 50њ. По геометрии и условиям освещенности пролет был очень похож на второй, но если зона съемки при отлете почти точно совпадала с областью,снятой в октябре 2008 г., то подлетные снимки открывали последнюю Terra Incognita, которую еще не сфотографировал ни один КА. Кроме того, у подлетной и отлетной зон было небольшое перекрытие, позволяющее провести стереосъемку. В план пролета были включены съемки подлетной мозаики узкоугольным каналом MDIS, целевые наблюдения разных районов широкоугольным каналом MDIS и спектрометром MASCS и, наконец, детальной мозаики части южного полушария Меркурия при отлете.
     Главная задача пролета была достигнута: Messenger идет по нужной траектории и уже через 18 месяцев должен стать первым в истории искусственным спутником Меркурия. Однако научная программа, которую в течение длительного времени планировали ученые, составляя посекундный график команд, оказалась наполовину сорвана.
     Итак, 28 сентября в 14:24 UTC аппарат перешел в режим радиомаяка и начал отрабатывать 30-часовую программу наблюдений. 29 сентября в 21:55 он прошел над Меркурием со скоростью свыше 5.3 км/с, отклонившись от заданной высоты 228 км не более чем на 100 м. Еще через 8 мин Messenger зашел за планету и оставался в радиотени в течение 51 мин.
     Точка перицентра траектории лежала в тени, в которой Messenger должен был находиться 18 минут, с 21:41 до 21:59, питаясь в это время от аккумуляторных батарей. Но примерно через 10 мин после входа в тень и за 12 мин до захода за планету наземная станция неожиданно потеряла несущую частоту передатчика станции.
     Как позже выяснилось, бортовой компьютер станции 'вылетел' в защитный режим из-за нерасчетной конфигурации системы электропитания. Заложенная программа наблюдений была остановлена, записанные данные сохранены. 30 сентября в 05:30 UTC Messenger удалось возвратить в нормальный режим работы, и после этого вся информация была передана на Землю.
     На подлетных снимках на фоне черноты космоса был отчетливо виден быстрорастущий диск Меркурия, который по мере приближения к планете начал открывать детали рельефа. Именно на подлете 'Мессенджеру' КА удалось отснять 5% поверхности, которую до этого никто и никогда не видел (рис.1)...

Рис.2. Один из видов Меркурия, переданных 'Мессенджером'. Разрешение в правом нижнем углу снимка - 410 м

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ MESSENGER

     Известно, что Меркурий внешне очень напоминает Луну. Однако на красивой мозаике (рис.2), составленной из 62 кадров с высоким разрешением, можно увидеть явное отличие. Если внимательно присмотреться к поверхности вдоль до горизонта, можно увидеть гладкие равнины, что является дополнительным аргументом в пользу теории наличия геологической активности на Меркурии.
     На рис.3 явно различима очень гладкая область, где плотность распределения кратеров существенно ниже, чем в соседних районах. Несмотря на свою 'молодость', эта равнина уже оказалась видоизмененной тектонической активностью Меркурия - уступы и хребты в виде 'морщин' служат этому подтверждением.

Рис. 3. 'Молодая' равнина на Меркурии

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ MESSENGER

     Интересно сравнивать снимки одних и тех же районов поверхности, сделанные во время разных пролетов. Гладкая равнина округлой формы, 'перерезанная' посередине мощным уступом (рис.4, слева), на фоне испещренной кратерами поверхности выглядит очень занятно, и это видно как на прошлогодних октябрьских снимках, так и на свежих. Возможно, это депрессия, которая со временем заполнилась более 'молодым' веществом Меркурия.
     Благодаря трем визитам 'Маринера-10' и трем пролетам 'Мессенджера' ученые располагают на настоящий момент подробной картой почти всей поверхности Меркурия. Исключение составляют околополярные районы выше 60њ широты. Эту 'нехватку' планируется восполнить после выхода КА на орбиту вокруг Меркурия.
     Что касается информации от других приборов, хочется надеяться, что аппарат успел что-то сделать и передать на Землю до возникновения нештатной ситуации и после восстановления нормальной работы. Так, очень интересными и ценными могли быть данные магнитометра, ведь магнитное поле Меркурия уже преподносило ченым сюрпризы, а в третьем пролете аппарат должен был пройти через 'хвост' магнитосферы планеты.
     Своеобразный итог третьему пролету Меркурия подвел научный руководитель проекта Шон Соломон (Sean С. Solomon) из Института Карнеги в Вашингтоне: 'Специалисты научной группы Messenger заслужили похвалы за их профессиональный и эффективный подход к решению проблемы перехода КА в защитный режим. Они быстро выявили неполадку и вернули КА в нормальный режим работы, а также предприняли все меры по 'спасению' научной информации, которая должна была быть получена после пролета'.
     Для Ш.Соломона, как и для всех членов командры 'Мессенджера', очевидно: основная задача сентября выполнена, и у 'Мессенджера' еще будет возможность детально исследовать Меркурий с орбиты спутника.
     Подготовка к этой работе уже идет: в январе 2009 г. команда Messenger начала 'репетиции' орбитальной программы, известные под именем WITL (week-in-the-life -'неделя жизни'). Целью этих тестов были отработка и тестирование новых операций и программного обеспечения для реализации основной научной программы КА.

Рис. 4. Два снимка одного и того же участка поверхности, сделанные в октябре 2008 г. (слева) и в сентябре 2009 г. (справа)

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ MESSENGER

     'Прежде ни один КА не выходил на орбиту вокруг Меркурия, поэтому у нас нет опыта планирования и составления графика научных наблюдений в такой обстановке, - пояснила менеджер проекта Элис Берман (Alice Berman). - Поэтому мы составили и выполняем детальный план подготовки к орбитальным операциям, гарантирующий, что все критерии успеха научной программы нашей миссии будут достигнуты к моменту ее формального окончания - 17 марта 2012 г. Тесты, цель которых состоит в имитации нескольких недель работы КА на орбите, являются составной частью этого общего плана'.

Вклад 'Маринера-10' и 'Мессенджера' в составление полной карты поверхности Меркурия

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ MESSENGER

     К настоящему времени состоялось два теста WITL: первый проводился с января по апрель 2009, а второй начался в июле и закончился в октябре. В 2010-2011 гг. специалисты проекта выполнят еще как минимум семь тестов WITL, в том числе и с перекрытием во времени, моделируя разные фазы полета и орбитальные условия.