"Посланник" уходит к Меркурию Американцы запускают космический аппарат к самой малоисследованной планете

Проект "Mercury Messenger", разрабатываемый американским космическим агентством NASA должен был стартовать 2 августа 2004 года, но из-за плохих погодных условий запуск аппарата перенесли. "Messenger" должен будет провести комплексное исследование планеты и окружающей среды. Это будет первый исследовательский космический аппарат, который должен выйти на орбиту самой ближней к Солнцу планеты. До проекта "Messenger" только аппарат "Mariner-10" три раза приближался к Меркурию, но ему удалось добыть очень малое количество данных о планете.

По мнению ученых, изменение даты запуска не должно повлиять на научную программу миссии. Первое окно для запуска "Messenger" было открыто с 11 мая 2004 года по 23 мая 2004 года. Второе окно, на которое назначен отложенный старт - с конца июля 2004 года и до первых чисел августа.

Название проекта "Messenger" ("Посланник") - это аббревиатура, включающая в себя задачи аппарата: MErcury Surface, Space ENvironment, GЕochemistry, Ranging (исследование поверхности Меркурия, окружающей среды, геохимии и траектории). Прежде чем выйти на орбиту Меркурия, аппарат преодолеет 7,9 миллиардов километров. На пути к Меркурию аппарату предстоит совершить несколько маневров в гравитационном поле Венеры и дважды облететь сам Меркурий. "Messenger" прилетит к Меркурию в январе 2008 года и выйдет на его орбиту в сентябре 2009 года. Тогда же он начнет выполнять научную программу экспедиции, которая рассчитана на один год. Messenger соберет данные о составе поверхностного слоя планеты и ее ядра, ее геологической истории, атмосфере и магнитному полю. Одной из целей экспедиции является поиск обычного льда в кратерах на полюсах Меркурия. Новый космический аппарат будет оснащен семью научными инструментами, в том числе видеокамерой, лазерным высотомером, магнитометром и несколькими спектрометрами. Само путешествие продлится 7 лет. Общая стоимость проекта - 427 миллионов долларов.

При работе на меркурианской орбите аппарат будет подвергаться сильному нагреву, но при этом все инструменты будут работать при комнатной температуре благодаря керамическому солнечному экрану, изготовленному по той же технологии что и тепловая защита кораблей "шаттл".

Это первый запуск американского космического корабля к Меркурию за последние 30 лет. В 1973 году NASA направило к Меркурию аппарат "Mariner-10". Тогда сфотографировать удалось менее половины ее поверхности. До этого о ландшафтных деталях Меркурия и о самой планете было известно очень мало. "Mariner-10" был выведен на такую орбиту вокруг Солнца, чтобы до того, как были израсходованы необходимые для управления запасы топлива, он встретился с Меркурием три раза. Переданные на Землю изображения позволили составить карту, охватывающую около 35 процентов поверхности Меркурия.

Mariner-10

Вскоре после полуночи 4 ноября 1973 года с мыса Канаверал стартовала ракета "Атлас-Центавр". Вес научной аппаратуры составлял около 80 кг. "Mariner-10" был выведен на орбиту по направлению к Венере. Пройдя мимо Венеры утром 5 февраля 1974 года, космический аппарат продолжал по инерции двигаться к своему основному месту назначения - Меркурию.

Затворы камер открылись, когда аппарат находился еще более чем в 5 миллионах километрах от Меркурия. На таком огромном расстоянии изображения были немногим лучше, чем на фотографиях, полученных при помощи телескопов с Земли. К 29 марта 1974 года разрешение увеличилось настолько, что уже можно было различать мелкие детали размерами до 150 метров. Хотя фотографирование продолжалось в течение 10 дней, наилучшие фотографии были получены перед самым тесным сближением и сразу же после него. Между передачами этих изображений был перерыв, когда космический аппарат проходил в тени Меркурия. Когда "Mariner-10" скользил над ночной стороной планеты, приборы на борту космического аппарата показывали низкую температуру, равную -173°С. Полуденная же температура, зарегистрированная приборами, достигала 427°С. Приборы " Mariner-10" не только измерили поверхностную температуру планеты, но и обнаружили у Меркурия магнитное поле. Хотя и слабое по земным нормам, оно все же было сильнее, чем магнитные поля Венеры и Марса.

Учёных разочаровало то, что атмосферы на Меркурии обнаружено не было. Были найдены следы аргона, неона, гелия и водорода, но столь незначительные, что можно говорить лишь о вакууме с такой степенью разрежения, которую на Земле не умеют ещё получать. Во время первого пролёта, проходившего на высоте 705 километров, были обнаружены ударная волна плазмы и магнитное поле вблизи Меркурия. Удалось уточнить значение радиуса планеты и её массы.

30 марта 1974 года камеры на борту " Mariner-10" были отключены - аппарат начал удаляться от планеты. Но его полет его продолжался. 21 сентября 1974 года на довольно большом расстоянии (более 48 тысяч километров) был осуществлён второй пролёт около Меркурия. Было получено около 2000 фотографий. С помощью радиометра был определён тепловой поток, излучаемый поверхностью; на фоне нагретых участков, состоящих из рыхлых пород, выявлены более холодные, представляющие собой скальные породы.

Во время третьего пролёта около Меркурия, происходившего 16 марта 1975 года на наименьшем расстоянии - 318 километров, было подтверждено, что обнаруженное магнитное поле действительно принадлежит планете. Его напряжённость составляет около 1% от напряжённости земного магнитного поля. 3000 фотографий, полученных на этом сеансе, имели разрешение до 50 метров.

"Mariner-10" обозрел менее половины планеты. После третьего пролета топлива осталось уже недостаточно, чтобы удерживать космический аппарат от произвольного кувыркания. Но "Mariner-10" остался на орбите и возвращается к Меркурию каждые 176 дней.

Далекий близкий незнакомец

Меркурий - ближайшая к Солнцу планета. Она предпоследняя по величине. У него самый маленький диаметр, и даже Ганимед и Титан (спутники Юпитера и Сатурна) более массивны, чем Меркурий. Планета состоит из высокоплотного вещества. 80% массы планеты сосредоточено в его огромном железном ядре. Поверхность Меркурия покрыта кратерами, образовавшимися от столкновений с метеоритами и скалами, которые образовались, когда молодое ядро остывало и сжималось, стягивая кору планеты. Есть предположения, что на Меркурии есть атмосфера, но гораздо более разреженная, чем земная. Она состоит из атомов, выбиваемых солнечным ветром из его же поверхности. Так как Меркурий очень горяч, эти атомы быстро улетают в космос. Таким образом, в отличие от Земли и Венеры, чьи атмосферы устойчивы, атмосфера Меркурия постоянно меняется. Поэтому дневное полушарие сильно накаляется. Поскольку планета очень близко от Солнца, и плотность данной атмосферы, способной сохранять тепло ночью, минимально, то температура поверхности может колебаться в пределах от -200 C до +500 C.

Изучение ближайшей к Солнцу планеты - одна из самых трудных задач современной астрономии. Меркурий почти в три раза ближе к нашему светилу, чем Земля. Планета видна только недолгое время после заката и перед восходом. Из-за земной атмосферы астрономы не могут детально рассмотреть Меркурий в телескопы с Земли. Даже космический телескоп Хаббл не может сделать этого - есть риск сжечь свои чувствительные камеры.

Про Меркурий известно, что планета на две трети состоит из железа. Однако непонятно, почему именно на этой планете зафиксировано повышенное содержание этого металла. Меркурий является единственной - за исключением Земли - планетой, обладающей существенным магнитным полем. Но происхождение его неясно.

В 1965 году удалось точно измерить период обращения планеты вокруг своей оси. Двигаясь по своему пути вокруг Солнца, Меркурий вместе с тем поворачивается вокруг своей оси так, что к Солнцу обращена всегда одна и та же его половина. Это значит, что на одной стороне Меркурия всегда день, а на другой - всегда ночь. Позже с помощью методов радиолокации выявлено, что Меркурий один оборот вокруг оси все же делает чуть-чуть быстрее, чем виток вокруг Солнца.

Меркурий - темный шар, собственного света он не дает и сияет на небе за счет отражения солнечных лучей. Орбита Меркурия очень вытянута: перигелий (ближайшая к солнцу точка орбиты планеты или кометы) равен 46 миллионам километров от Солнца, а афелий (точка планетного пути, наиболее удаленная от солнца) - 70 миллионов километров.

Из-за скорости своего вращения и кратчайшей из всех больших планет орбиты, у Меркурия самый короткий год: со средней скоростью 48 км/сек, он совершает полный оборот вокруг Солнца за 88 земных суток. За это время планета совершает всего полтора оборота вокруг своей оси. По этой причине звездные сутки длятся очень долго - 59 земных суток. Солнечные сутки Меркурия, которые длятся от одного восхода Солнца до другого, равняются 176 земным суткам.

В сильный телескоп на Меркурии можно заметить темные пятна, имеющие примерно такой же вид, как "моря" Луны для невооруженного глаза. Наблюдая за этими пятнами, ученые установили одну важную особенность.

Mеркурий во многом похож на Луну: на его поверхности много кратеров, планета очень стара и не имеет тектонической плиты. С другой стороны, Меркурий намного более плотный, чем Луна (5,43 гм/cм³ против 3,34). Меркурий - второе по плотности крупное тело Солнечной системы после Земли.

Существование у Меркурия магнитного поля свидетельствовало о том, что планета должна иметь железное ядро. Только при наличии железного ядра могло бы поддерживаться постоянное общее магнитное поле планеты. Исходя из средней плотности планеты, ученые рассчитали, что диаметр железного ядра Меркурия составляет 3600 километров. Гигантское железное ядро Меркурия по своим размерам равно Луне. Поскольку диаметр всей планеты составляет только 4880 километров, ее железное ядро окружено мантией из пород, имеющей толщину всего 640 километров.

На поверхности Меркурия встречаются огромные пропасти, некоторые до сотен километров длиной и до трех километров глубиной. Одна из самых больших особенностей на поверхности Меркурия - бассейн Калорис. Его диаметр - приблизительно 1300 км. Он похож на большие бассейны на Луне. Подобно лунным бассейнам, его появление, возможно, было вызвано очень крупным столкновением в ранней истории Солнечной системы.

Бассейн Калорис (от латинского "горячий") получил свое название потому, что каждые два меркурианских года он оказывается в подсолнечной точке, когда планета находится в перигелии. Другими словами, каждые 176 дней, когда Меркурий ближе всего подходит к Солнцу, светило оказывается в зените над Бассейном Калорис. Таким образом, при каждом втором обращении планеты вокруг Солнца Бассейн Калорис становится самым жарким местом на планете.

Бассейн Калорис - обширное ударное образование. В конце эпохи кратерообразования, приблизительно 3-4 миллиардов лет назад, огромный астероид - возможно, самый большой из всех когда-либо ударявшихся о поверхность Меркурия - обрушился на планету. В отличие от прежних ударов, которые только покрывали поверхность Меркурия "оспинами", это сильное столкновение вызвало разрыв мантии до самых расплавленных недр планеты. Оттуда хлынула огромная масса лавы и затопила гигантский кратер. Затем лава застыла и затвердела, но "волны" на море расплавленной породы сохранились навечно.

На Меркурии есть еще один типичный вид поверхностных образований: протяженные обрывы (уступы) высотой от нескольких сотен до 3000 м. В некоторых местах они пересекают стенки кратеров и разделяют собою ничем не отличающиеся друг от друга участки поверхности. Как предполагают ученые, они сформировались при сжатии планетарной коры в процессе охлаждения.

Удар, потрясший планету и приведший к образованию Бассейна Калорис, оказал значительное воздействие и на некоторые другие области Меркурия. Диаметрально противоположно Бассейну Калорис (т.е. точно на противоположной от него стороне планеты) расположена волнообразная область необычного вида. Эта территория покрыта тысячами тесно расположенных глыбообразных холмов высотой 0,25-2 километра. Естественно предположить, что мощные сейсмические волны, возникшие при ударе, образовавшем Бассейн Калорис, пройдя по планете, сфокусировались на другой ее стороне. Грунт вибрировал и сотрясался с такой силой, что тысячи гор высотой более километра поднялись буквально за считанные секунды. Это, по-видимому, было самое катастрофическое событие за всю историю планеты.

Радиолокационные наблюдения северного полюса Меркурия (область, не отображенная "Mariner-10") показывают присутствие замороженной воды в затененных областях некоторых кратеров.

Ученые ожидают от этой экспедиции поистине революционные результаты. Откроются новые перспективы в изучении все еще весьма загадочного химического состава поверхности Меркурия. Также собранные данные помогут в планировании других космических научных программ. Также исследователи надеются проверить гипотезу о существовании пояса малых планет внутри орбиты Меркурия. Прежде такую информацию получить не удавалось из-за того, что объекты эти теряются в солнечных лучах. До сих пор попытки наблюдений таких планет во время полных солнечных затмений, а также в вечерние и предрассветные часы результатов не дали.

Сергей Карамаев