Гибель «Мессенджера»: 14 000 км/ч и последнее послание с Меркурия

30 апреля 2015 года космический аппарат MESSENGER завершил свою миссию самым драматичным образом — на скорости 14 000 км/ч он врезался в поверхность Меркурия, оставив на планете кратер размером с теннисный корт. Это был запланированный, но оттого не менее впечатляющий финал одной из самых успешных миссий NASA к планетам земной группы.

11 лет в космосе, 4 года на орбите Меркурия, 4104 витка вокруг самой близкой к Солнцу планеты — эти цифры лишь сухо констатируют масштаб работы, проделанной зондом. За время своей миссии MESSENGER изменил представление человечества о Меркурии, превратив его в научном сознании из «скучного шарика» в динамичный и загадочный мир с водяным льдом на полюсах и вулканами на поверхности.

Что означает название MESSENGER

Название миссии — не случайный набор букв. Это акроним, который расшифровывается как MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging («Поверхность, космическая среда, геохимия и дальнометрия Меркурия»). Но у названия есть и второй, поэтический смысл. Меркурий в древнеримской мифологии был вестником богов (посланцем) — точно так же земной «вестник» должен был доставить человечеству послания с самой загадочной планеты Солнечной системы.

Аппарат был построен и управлялся Лабораторией прикладной физики Университета Джонса Хопкинса по заказу NASA. Его размеры скромны: всего 3 метра в поперечнике и масса около 500 кг (1100 кг с топливом) — примерно как половина небольшого автомобиля.

Хронология миссии: 11 лет большого пути

Запуск и долгая дорога (2004–2011)

MESSENGER стартовал 3 августа 2004 года с мыса Канаверал на ракете Delta II. Но до Меркурия он добирался почти 7 лет — гораздо дольше, чем можно было бы предположить. Почему так долго? Проблема в том, что лететь к Меркурию сложнее, чем к далекому Плутону. Чтобы войти в орбиту самой близкой к Солнцу планеты, аппарату нужно было погасить скорость, набранную под действием мощного притяжения светила. Поэтому инженеры выбрали сложную траекторию с гравитационными маневрами:

• август 2005 года — пролет мимо Земли (гравитационный толчок);

• октябрь 2006 года — первый пролет мимо Венеры;

• июнь 2007 года — второй пролет мимо Венеры;

• январь 2008 года — первый пролет мимо Меркурия;

• октябрь 2008 года — второй пролет мимо Меркурия;

• сентябрь 2009 года — третий пролет мимо Меркурия.

И только 18 марта 2011 года MESSENGER наконец вышел на орбиту вокруг Меркурия, став первым искусственным спутником этой планеты в истории. С момента запуска прошло 6 лет и 7 месяцев.

Работа на орбите (2011–2015)

Планировалось, что MESSENGER проработает на орбите Меркурия всего один земной год. Но аппарат оказался настолько «живучим», что миссию продлевали дважды.

За четыре года на орбите MESSENGER успел:

• облететь Меркурий 4104 раза;

• передать на Землю более 270 000 фотографий;

• отправить около 10 терабайт научных данных.

Фактически, аппарат выполнил полное картографирование всей поверхности Меркурия, которое до него никто не делал.

Финальный месяц: рекордные пролеты

В апреле 2015 года у зонда закончилось топливо для поддержания орбиты. Инженеры использовали последние запасы гелия — и совершили невозможное: заставили аппарат снизиться до рекордно низких высот.

24 апреля MESSENGER совершил предпоследний маневр, израсходовав последние остатки топлива. 29 апреля он пролетел над поверхностью Меркурия на высоте всего 300–600 метров  — это меньше, чем расстояние от Земли до Международной космической станции!

Эти последние дни стали самыми продуктивными: с близкого расстояния MESSENGER передал детальные снимки рельефа невиданного ранее качества.

30 апреля 2015 года: падение

Картина падения была рассчитана до мельчайших деталей. Ученые выбрали место на равнине недалеко от кратера Шекспир (диаметр 370 км) — так, чтобы удар пришелся под очень острым углом.

В 19:26 по восточному времени (30 апреля, 23:26 UTC) MESSENGER на скорости 14 000 км/ч (3,91 км/сек) врезался в поверхность Меркурия.

Почему не было прямого наблюдения падения? Миссия завершилась на обратной стороне Меркурия, невидимой с Земли. Научная группа подтвердила факт падения, когда зонд не вышел на связь после запланированного пролета за диском планеты.

Из-за отсутствия атмосферы на Меркурии — ничтожно разреженной экзосферы недостаточно, чтобы сжечь входящий объект — зонд ударил по поверхности практически без потери скорости.

Что осталось после падения

При столкновении образовался кратер диаметром около 16 метров — как теннисный корт. Для сравнения: трасса для игры в большой теннис в длину достигает 23–24 метров. Ученые выбрали место удара на равнине Suisei Planitia. Из-за того, что аппарат летел почти параллельно поверхности, кратер получился не идеально круглым, а вытянутым.

Сам аппарат был полностью уничтожен. Но данные, которые он передал за время работы, весят более 10 терабайт. Это эквивалентно примерно 200 полным Blu-ray дискам или всей оцифрованной текстовой информации Библиотеки Конгресса США (да, есть и такое сравнение).

Ученые подсчитали, что MESSENGER облетел Меркурий 4104 раза  — практически круговую орбиту. Если бы это был поезд, он бы совершил путешествие по всему периметру США 200 раз (условно, конечно).

Главные открытия MESSENGER: что изменилось после миссии

Пожалуй, лучшая формулировка принадлежит одному из руководителей миссии Шону Соломону: «Мы ожидали, что найдем камень, но нашли настоящую геологическую сокровищницу».

1. Водяной лед на полюсах: сенсация века

Главное открытие: в 2012 году MESSENGER подтвердил наличие водяного льда в постоянно затененных кратерах на полюсах Меркурия.

Несмотря на то, что дневная температура на Меркурии достигает +430°C, на полюсах существуют кратеры, куда никогда не попадают солнечные лучи. Температура там опускается до -170°C, и вода в виде льда сохраняется миллиарды лет.

Детекторы нейтронов на борту MESSENGER зафиксировали избыток водорода — верный признак воды. А радарные съемки с Земли подтвердили, что это действительно чистый водный лед, а не какие-то иные соединения.

Почему это важно? Существование летучих веществ (воды и других соединений) на планете, расположенной так близко к Солнцу, перевернуло представление о формировании планет земной группы. Раньше считалось, что на Меркурии из-за экстремальных температур не может быть никаких «летучих».

2. Вулканическая активность: планета не мертва

До MESSENGER ученые предполагали, что Меркурий давно геологически мертв — кора давно остыла и покрылась кратерами. MESSENGER показал обратное :

• на планете обнаружены обширные лавовые поля, указывающие на масштабные извержения в прошлом;

• найдены следы взрывных вулканических извержений (для этого нужны летучие газы в магме — а их, как думали, на Меркурии быть не могло);

• некоторые вулканические структуры выглядят сравнительно «свежими», с геологической точки зрения.

3. Загадочное магнитное поле

MESSENGER подтвердил, что у Меркурия есть глобальное магнитное поле. Проблема в том, что его происхождение до сих пор не до конца понятно. По современным моделям, у такой маленькой планеты уже не должно быть жидкого внешнего ядра, генерирующего поле. Но оно есть.

Более того, магнитная ось смещена от географической почти на 20% радиуса планеты — уникальная особенность, не встречающаяся у других планет земной группы.

4. Огромное железное ядро

MESSENGER измерил гравитационное поле Меркурия и показал, что железное ядро занимает около 85% радиуса планеты (для сравнения: у Земли — 55%). По сути, Меркурий — это почти одно огромное железное ядро с тонкой каменной «шкуркой» сверху.

5. Планета сжимается

MESSENGER обнаружил «лобовые уступы» (lobate scarps) — гигантские скальные обрывы, указывающие на то, что Меркурий продолжает сжиматься по мере охлаждения своего ядра. За последние 4 млрд лет радиус планеты уменьшился на несколько километров.

6. Химическая аномалия

Вопреки ожиданиям, поверхность Меркурия содержит много летучих элементов (сера, калий, натрий), но при этом аномально мало железа и титана. Такой состав не вписывается ни в одну из стандартных моделей формирования планет.

Как Шон Соломон выразился в интервью National Geographic: «Меркурий оказался не просто обгоревшей версией Луны, а совершенно особым миром со своей уникальной историей».

Последние минуты MESSENGER: прощальный твит и недоставленные фото

В последние дни апреля 2015 года у MESSENGER был аккаунт в Twitter (X), от имени которого велась трансляция последних часов миссии. Команда вложила в эти сообщения немного грустного юмора: «Что ж, наверное, пришло время попрощаться со всеми моими друзьями, семьей и командой поддержки. Мое финальное падение состоится очень скоро».

А уже через несколько минут после падения (когда стало ясно, что аппарат не вышел на связь) в аккаунте было опубликовано последнее сообщение: «Последний акт MESSENGER'а? Это будет грандиозный удар!» (сыграно на слове smashing — может означать и «сокрушительный удар», и «потрясающий, классный»). 

На самом деле, это был предзаписанный автоматический постинг.

Последние фотографии MESSENGER передал за несколько часов до падения (на них — кратер Джокаи диаметром 93 км). А более тысячи снимков, сделанных во время финального низкого пролета, так и остались на борту — он разбился раньше, чем успел их отправить.

#thatsmessenger pic.twitter.com/NPK4zqtNPM

— MESSENGER (@MESSENGER2011) April 30, 2015

Научное наследие: что будет дальше

Краткая сводка: MESSENGER в цифрах