Доклад поастрономии на тему Встреча с кометой Галлея Преподаватель год -1- Проект Вега Венера - кометаГаллея был одним из самых сложных вистории исследований Солнечной системы при помощи космических аппаратов . Он состоял из трехчастей изучение атмосферы и поверхности Венеры при помощи посадочныхаппаратов, изучение динамики атмосферы Венеры посредством аэростатных зондов аэростаты были впервые в мире запущены в атмосферу другой планеты , пролетчерез газопылевую атмосферу кому и плазменную оболочку кометы Галлея.
Автоматическая межпланетная станция Вега - 1 стартовала с космодрома Байконур 15 декабря 1984г. ,через 6 днейза ней последовала Вега - 2 . Курс был взят на планету Венера. В июне1985г. они друг за другом прошли вблизи Венеры.Перед пролетом планеты от нихотделились спускаемые аппараты, которые вошли на второй космической скорости ватмосферу Венеры, и каждый из них разделился на две части - посадочный аппарат и аэростатный зонд. С помощью посадочного аппарата была проведена серияэкспериментов по исследованию атмосферы и поверхности планеты.
Аэростатныезонды дрейфовали на высоте около 54 километров, и в течение двух суток ихперемещение фиксировалось сетью наземных радиотелескопов. Успешно быливыполнены первые две части программы, посвященные исследованиям Венеры. Но самой интересной была все же третьячасть проекта-исследования кометы Галлея.Это небесное тело оставило глубокийслед в памяти человечества, напротяжении 2-х тысячелетий около тридцати раз приблизившись к Солнцу.
А начинаясо смелой гипотезы, выдвинутой Э. Галлеем, оно было объектом систематическихисследований в астрономии.Неумолимой логикой космической эры и кометы должныбыли стать объектами прямыхисследований. Космическим аппаратамвпервые предстояло увидеть ядро кометы, неуловимое для наземных телескопов.Встреча Веги-1 с кометой произошла 6 марта, а Веги - 2 - 9 марта 1986г.Они прошли на расстоянии 8900 и 8000 километров от ее ядра. Проект был осуществлен при широкоймеждународной кооперации и с участием научных организаций многих стран.
К комете Галлея кроме Веги - 1 и Веги - 2 , к ней направились идругие космические аппараты - Джотто , снаряженный Европейским космическимагентством, и два маленькихяпонских аппарата Суисей Комета и Сакигаке Пионер . - 2 - Возрос интерес к кометным исследованиям. Запоследние 20 лет СССРи США направили к планетам более 30 межпланетных автоматических станций. Ихполеты расширяли представления о планетах и их спутниках.Но пришла поравспомнить и о других членах семьи, в частности о кометах. Кометы - это гости, прибывшие с оченьдалеких окраин Солнечной системы.
Предполагается, что около 100 млрд. кометпостоянно прописано вкометном облаке, окружающем Солнце на расстоянии, в 10 тысяч раз большем, чемот Солнца до Земли. Судьба их различна.Большинство их остается миллиарды лет,некоторые покидают Солнечную систему, а некоторые переходят в ее внутреннюючасть и даже попадают на орбиты с относительно небольшим периодом, подобнокомете Галлея.
Кометное облако, по - видимому,образовалось вместе с Солнечной системой. В этом случае, исследуя вещество комет,мы получим сведения о первичном материале, из которого 4,5 миллиарда лет назадсформировались планеты и спутники.В свойствах комет много загадочного.Кометы становятся хорошо видимыми, когда она приближается к Солнцу нарасстоянии, примерно втрое большее, чем радиус земной орбиты. Она в началевыглядит как круглое светлое пятнышко голова или кома , потом в сторону отСолнца вытягивается хвост.
В самом центре головы находится невидимое тело,которое называется ядром. В ядре сосредоточена вся масса кометы. Главнойособенностью ядра является то, что оно содержит много летучего , то естьлегкоиспаряющегося вещества. Это обычный водный лед с вкраплением другихмолекул.Летучий материал перемешан с тугоплавкими частицами - силикатными,углистыми , металлическими. По мере приближения к Солнцу испарение льда идетвсе сильнее и сильнее, потоки газа покидают ядро, увлекая за собой пыль. Какбудто бы многое ясно, но до сих пор не было ответа на главный вопрос - каковафизическая структура ядра кометы, единое ли это тело, рой из многих тел,связанных тяготением или просто летящих рядом.
Ученые отдавали предпочтениепервой модели , но не было оснований решительно отвергать и другие.Поэтому самой важной задачей в проекте Вега было исследование физических характеристик ядра кометы. Кометные ядранаблюдались ранее с Земли, но только как звездообразные объекты далеко заорбитой Юпитера, когда активность отсутствует , да и таких наблюдений оченьмало 3 - Впроекте Вега впервые ядро кометы исследовалось как пространственноразрешенный объект, определены его строение, размеры, инфракрасная температура,получены оценки его состава и характеристик поверхностного слоя. Мы не имели и долго еще не будем иметьтехнической возможности совершить посадку аппарата на ядро кометы.
Слишком великискорости встречи - в случае кометы Галлея это 78 км с. Опасно и пролетать наслишком близком расстоянии, так как кометная пыль очень опасна длякосмического аппарата.
Расстояние пролета чуть меньше 10000 км было выбрано сучетом существовавших ранее представлений о количественных характеристикахкометной пыли. Использовалось два подхода во первых, дистанционные измеренияпри помощи оптических приборов и, во вторых, прямые измерения вещества газа ипыли , покидающего ядро и пересекающего траекторию, по которой движетсяаппарат.Оптические приборы были размещены наспециальной платформе, которая поворачивалась во время полета и автоматическиотслеживала направление на ядро. Эта платформа была разработана совместно счехословацкими и советскими специалистами и изготовлена в ЧССР. Три научныхэксперимента выполнялись при помощи приборов, установленных на платформе.
Одиниз них - это телевизионная съемка ядра. Другой прибор - это инфракрасныйспектрометр ИКС, при помощи которого одновременно проводилось два разныхэксперимента - измерялись потокинфракрасного излучения от ядра тем самым определялась температура егоповерхности и спектр инфракрасного излучения внутренних околоядерных частей комы на длинах волн от 2,5 до 12 микрометров с целью определения и еесостава.
Итоги исследований ядра кометы Галлея,проведенных при помощи оптических приборов, можно сформулировать следующимобразом . это монолитное тело, вытянутое, форма не правильная, размеры 14 кмбольшой оси, около 7 км в поперечнике.Каждые сутки его покидает несколькомиллионов тонн водяного пара. Вычисления показывают, что такая производительность требует, чтобы испарение шло по всей поверхности.
Этимсвойством могла бы обладать поверхность ледяного тела. Но вместе с темприборы, Веги установили, что она черная отражательная способность менее 5 и горячая примерно 100 тыс. град. Цельсия . - 4 - Важные данные о составе ядра получены припомощи прямых измерений химического состава пыли, газа и плазмы в коме вдольтраектории полета.Эти измерения показали, что по относительному содержанию впотоке газа, уходящего от кометы, больше всего водяного пара, но есть такжемного других компонентов - атомных водород, кислород, углерод и молекулярных моноокись и двуокись углерода, гидроксил, циан и др Особый интереспредставляет вопрос о том, какие молекулы принадлежат к числу родительских ,то есть входящих непосредственно в состав ядра. По-видимому, среди них главные- вода и углекислота, но многое указывает и на присутствие в ядре другихмолекул, в том числе и органических.
Вещество ядра скорее всего представляетсобой так называемый клатрат , тоесть обычный водный лед, в кристаллическую решетку которого вкраплены другие молекулы. С клатратом перемешаны частицы метеоритного состава,каменистые и металлические.
Химический состав твердых частиц , которые входилив состав ядра, оказался очень сложным и не однородным. Есть частицы спреобладанием металлов, таких, как натрий, магний, кальций, железо и других, спримесью силикатов.Наконец, есть пылинки, в которых присутствует значительноеколичество углерода.
Наличие разнородных пылинок указывает на сложную тепловуюисторию первичного материала Солнечной системы. В результате экспедиции Вега ученыевпервые увидели кометное ядро , получили большой объем данных о его составе ифизических характеристиках . Грубая схема заменена картиной реального природногообъекта, ранее никогда не наблюдавшегося.Внешне он несколько напоминаетспутники Марса - Фобос и Деймос, но еще более близким аналогом могут оказатьсянекоторые малые спутники Сатурна и Урана . Гипотеза, предполагает, что кометныеядра образовались сравнительно от Солнца, примерно там, где находятсяпланеты-гиганты от Юпитера до Нептуна, и были отброшены на большие расстоянияпри формировании этих планет.
Эксперименты с пылевыми счетчиками показали, чтооколо миллиона тонн космической пыли покидает кометное ядро ежесуточно.Газ, испаряющийся с ядра кометы ираспространяющийся в межпланетную среду со скоростью около 1км сек в конечном счете полностьюионизируется солнечным излучением 5 - В результате возникаетгигантское плазменное образование размером около 1 миллионов км. Перед кометойв сверх звуковом потоке солнечной плазмы образуется своеобразная ударная волна,не похожая по своей структуре на ударные волны перед Землей и другимипланетами.
Прямые измерения плазмы и плазменных волн во внутренней части комымогут понять особенности образования плазмы и излучения газа не только вкометах, но и в ряде других астрофизических объектов, в которых взаимодействиеплазм играет большую роль.