StarDust      сайт в Википедии

Ловушка частиц. Мощность аппарата предусматривает захват 1000 кометных частиц размером около 15 микрон в диаметре. Доставка на Землю в специальной капсуле (1 метр в диаметре, 57 кг). Посадка с помощью парашюта.	Конструкция КА позволяла  захватывать кометные и пылевые частицы на относительно низкой скорости - 6,1 км/сек. (1 - солнечные батареи, 2 - защитный экран, 3 - аэрогелевый коллектор, 4 - открытая капсула, 5 - высокочастотная антенна)

    КА StarDust встретился с кометой Wild-2 в начале 2004 года и собрал образцы кометного вещества.   КА запущен 7 февраля 1999г с космодрома на мысе Канаверал ракетой носителем Delta 2. Через некоторое время после запуска выяснилось, что оптика навигационной камеры загрязнена. Чтобы удалить грязь камеру нагревали по команде с земли. Таким образом удалось испарить часть загрязнений. 15 января 2006 года КА  сбросил капсулу с образцами на Землю для последующего анализа. Как отметили наблюдатели в Неваде и Юте, последние минуты его путешествия оказались довольно зрелищными: разогретая емкость светилась примерно так же, как крупные метеоры. Груз, пропутешествовавший 4,6 миллиарда километров, отправились встречать вертолеты. Поскольку в этот момент было еще темно, за снижением капсулы следили с помощью инфракрасных камер и подобрали ее практически сразу. Находку передали в Джонсоновский космический центр NASA, где специалисты со всей тщательностью занялись "выбиванием пыли".

    НАСА обратилось к Интернет-сообществу с просьбой принять участие в анализе миллионов снимков, которые предполагается сделать под микроскопом при изучении наполнителя капсулы. Для этого в Лаборатории наук о космосе Калифорнийского университета организован проект Stardust@Home. 1 августа 2006 проект начал работу в сети. В 2010 году был найден один из фрагментов космической пыли. Её нашел Брюс Хадсон — обычный канадец. Он подключил свой домашний компьютер к он-лайн программе Stardust@Home, и сделал свое открытие неожиданно. Согласно желанию Хадсона, первая частица межзвездной пыли получила собственное название «Орион».
    Устройство. КА представляет собой параллелепипед с длиной около 1,6 м, шириной и высотой по 0,66 м. Корпус изготовлен из композита с алюминиевой решеткой и заполнением на основе графита. Масса КА, включая массу топлива 380 кг. Для защиты от потока частиц кометного вещества во время сближения имеются три щита, один для защиты корпуса, два других для предохранения солнечных батарей. Для связи с Землей используется передатчик с твердотельным усилителем мощностью 15 Вт. На корпусе корабля смонтирована антенна диаметром 0,6 м. Имеются так же одна антенна среднего усиления для передачи и три антенны малого усиления для приема.
    Управление КА осуществляет компьютер на основе процессора RAD6000. Имеется память объемом 128 МБ. Для энергоснабжения используются две солнечные батареи общей площадью 6,6 кв. м. Имеется никель-водородный аккумулятор емкостью 16 АЧ.
    КА стабилизирован по трем осям в течении всего полета, определение положения осуществляется с помощью звездной камеры и инерциальной системы.
    Двигательная система включает 8 однокомпонентных двигателей тягой по 4,45 Н и 8 двигателей тягой по 0,9 Н. Двигатели объединены в 4 группы по 4 двигателя. Топливом служит особо чистый гидрозин N₂H₄.
    На борту КА есть капсула для возвращения образцов кометной и межпланетной пыли на Землю. Капсула имеет диаметр около одного метра, покрыта абляционным слоем для предотвращения перегрева во время входа в атмосферу. Посадка осуществляется с помощью парашюта.
     Научное оборудование: сборщик образцов - алюминиевая конструкция в которой находятся ячейки заполненные веществом для сбора пыли и частиц кометного вещества. Ячейки заполнены аэрогелем - пористым веществом на основе кремния, которое позволяет захватывать образцы вещества без их повреждения. Одна сторона конструкции используется для сбора межпланетной пыли, другая для сбора пыли и кометного вещества во время сближения с кометой Вилд-2. По окончании полета сборщик убирается внутрь возвращаемой капсулы.
    Анализатор кометной и межпланетной пыли - предназначен для анализа состава пыли в реальном времени. Прибор представляет собой масс-спектрометр. Принцип работы следующий: частица попадает на мишень из тяжелого металла, например золота, ионизируется, под действием электростатического поля ион направляется в детектор по времени движения иона в приборе можно судить о его массе. Подобный прибор использовался во время полета КА Giotto, Вега 1, Вега 2.
    Навигационная камера - предназначена для оптической навигации во время сближения с кометой, получения изображений ядра кометы и пылевого облака с высоким разрешением. Камера имеет несколько фильтров, которые позволят определить состав газа окружающего кометное ядро, газовую и пылевую динамику в кометном облаке. Элементы конструкции камеры использовались при полетах КА Voyager и Galileo.
    Монитор движения пыли - установлен на защитном щите и предназначен для определения параметров движения и размеров частиц пыли в окружающем КА пространстве.

 

	Астероид Annefrank, КА SturDust сделал облет астероида 2 ноября 2002 года на скорости 25195 км/час, приблизившись на 3060 км к небольшому астероиду 5535 Annefrank и сделал более 70 его фотографий. Астероид отражает 0,1/0,2% света.
Исследователь  комет
Фотография кометы Wild-2 2 января 2004 года с самого близкого расстояния (под небольшим углом между аппаратом, кометой и Солнцем - одно из 72 полученных навигационной камерой аппарата). Видны два крупных кратера. Приземлении возвращаемого аппарата межпланетного зонда Stardust (фото 15 января с борта самолета DC-8). Капсула Stardust после приземления в 5 час 10 мин по восточному времени США (13 час 10 мин мск) Капсула в "чистой комнате" для исследований. Небольшая частица кометы, которую заполучил аппарат StarDust при близком пролете около кометы Wild-2. Частица состоит из силикатного метериала, и окружена аэрогелем. (2 микрометра) Следы от ударов крупных частиц отчетливо видны в аэрогеле.	Первую попытку привезти образцы кометной пыли в 1999 году предприняло NASA, запустив 7 февраля КА "StarDust". Семилетнее путешествие корабля Stardust к комете Wild 2 и обратно, окончено: капсула с образцами "звездной пыли" мягко приземлилась 15 января 2006г на военном полигоне американского штата Юта в 5 часов 10 минут по восточному времени США (13 часов 10 минут по московскому времени), войдя в атмосферу на высоте 125 км от Земли со скоростью 46 440 км/час (12,9 км/сек). На высоте 32 км раскрылся тормозной парашют, примерно на 3-километровой высоте - раскрылся основной парашют, и капсула совершила мягкую посадку на полигоне военно-воздушных сил США (в штате Юта). Когда ее доставили в Джонсоновский космический центр NASA, оттуда начали извлекать миллиграммы вещества, которое стало самым дорогим материалом на Земле: миссия стоила 212 миллионов долларов. Астрономы считают, что эти деньги потрачены не зря: Stardust оказался первым за 34 года аппаратом, возвращение которого из-за пределов земной орбиты обошлось без неприятностей, вернее лишь спускаемой 45-килограмовой капсулы (сам аппарат продолжил своё движение вокруг Солнца после разделения 14 января 2006г). На борту аппарата осталось 17 кг горючего для двигателей, что дает свободу маневра в выборе других объектов для их изучения. 2 январе 2004 года зонд выполнил главную задачу - успешно взял пробы вещества кометы 81P/ Wild 2, пролетев менее чем в 242 км от её ядра. Эта встреча произошла на расстоянии 390 миллионов километров от Земли.     Орбита кометы Вильда-2, диаметром в 5 километров, пролегает между орбитами Марса и Юпитера, сама она, как и все кометы, образовалась в таинственном поясе Койпера. В 1974 году комета Вилд 2 чуть не столкнулась с Юпитером, в результате ее орбита стала значительно ближе к Солнцу. После 1974 года и до момента встречи с КА StarDust комета сблизилась с Солнцем  пять раз, поэтому не подвергалась сильному воздействию. С судьбой зонда Stardust будут связаны (по крайней мере) две записи в книге рекордов Гиннеса: во-первых, она вошла в атмосферу быстрее, чем любой из прежних космических кораблей - и благополучно совершила посадку. Во-вторых, на ее борту находился самый легкий среди твердых материалов. Кроме того, ученым прежде не приходилось брать в руки кометное вещество: до сих пор все сведения о нем поступали в лаборатории только в виде скупой информации от анализаторов различных зондов, которые регулярно встречаются с этими небесными телами уже около двадцати лет.     Вскрыли капсулу американского зонда 17 января в специальной стерильной лаборатории Центра пилотируемых космических полетов имени Линдона Джонсона под Хьюстоном (штат Техас). "Это превосходит все ожидания. Мы видим множество следов от воздействий. Есть и большие, и крохотные", - заявил научный руководитель проекта Дональд Браунли. По его оценкам, заполненная аэрогелем ловушка Stardust захватила за время космического путешествия свыше 1 млн частичек кометного вещества и межзвездной пыли. Следы от ударов крупных частиц, сообщил ученый, отчетливо видны в аэрогеле даже с расстояния примерно в 1 метр и в конце некоторых из них можно рассмотреть черные частички кометного вещества.      Сбор кометного вещества осуществлялся выставленным наружу "пылеуловителем" в форме теннисной ракетки. В "ячейках ракетки" находился знаменитый материал, создание которого многие считают незамеченной научной революцией. Пористый и почти прозрачный (синеватого цвета), аэрогель на 99,9% из воздуха и на 0,1% из силиконово диоксидного геля, подвергается предельному высушиванию, что позволяет ему сохранять первоначальный размер и форму, так как обычное испарение может стать причиной разрушения геля. Из всех известных материалов аэрогель наименее плотный (лишь в З раза плотнее воздуха), но при этом является уникальным изолятором его изоляционные cвoйства в 39 раз выше, чем у стеклопластика, и это при том, что его плотность в 1 000 раз меньше, чем у стекла, также имеющего силиконовую структуру. Аэрогель способен выдерживать температуру, доходящую до 1 400°С.

      Состав кометного вещества "Wild-2"

    13 марта 2006г в Космическом центре имени Джонсона в Хьюстоне (шт. Техас), состоялась пресс- конференция, на которой были представлены предварительные результаты изучения образцов кометного вещества и межпланетной и межзвездной пыли, доставленные на землю зондом Stardust. После вскрытия капсулы стало ясно, что миссия выполнена успешно — захвачено порядка 30 крупных и мелких частиц кометного вещества. По словам специалистов, участвовавших в брифинге, исследования идут полным ходом и им уже удалось узнать много нового о процессах, происходящих при формировании ядер комет, а также о минералах, входящих в состав кометного вещества. Присутствующим были продемонстрированы многочисленные фотографии образцов, которые в настоящее время изучаются в центре Джонсона. Кроме того, участники брифинга рассказали о своих дальнейших планах исследований.
    Самое загадочное открытие - в зёрнах кометной пыли найдены минералы зеленого цвета, формирующиеся при температурах в тысячи градусов по Цельсию. Выяснилось, что в каждой четвёртой из частиц, изученных к настоящему моменту, присутствуют "высокотемпературные" минералы, такие, как форстерит и кальциево-алюминиевые включения (CAIs), которые формируются при температурах выше тысячи градусов по Цельсию. Также были найдены другие неожиданные "ингредиенты" - минералы, богатые титаном, и даже оливин. Но кометы формировались в холодных внешних пределах ранней Солнечной системы, где мог "выжить" лёд, и никогда не подвергались такому нагреву. А это значит, что их история куда более сложна, чем предполагалось ранее, и они представляют собой смесь компонентов, сформированных в самых различных "климатических зонах" молодой Солнечной системы - как на её периферии, так и в близи её центра, где тогда было очень горячо.
    Учёные видят две возможности для появления "высокотемпературных" минералов в составе комет. Первая: это может оказаться подтверждением ранее высказанной гипотезы об X-ветре - мощных выбросах молодого Солнца, выдувавших во внешние области зарождающейся планетной системы капельки расплавов из центрального её района. Кроме того, комета могла захватить эти частицы позже - во время своего пролета в окрестностях Солнца. Другая версия заключается в том, что данные минералы были сформированы около других звёзд, и лишь потом, после странствий по космосу, попали в Солнечный протопланетный диск. "Обе возможности - довольно интересны в плане изучения эволюции нашей планетной системы. Дальнейший изотопный анализ этих минералов, вероятно, поможет определить какая их этих гипотез более верна", - пояснил главный учёный проекта Stardust, Дональд Браунли (Donald Brownlee) из университета Вашингтона (University of Washington).
    Специалисты в ходе анализа вещества, выброшенного в пространство взрывом, смогли идентифицировать как минимум 7 разных слоёв. Из этого был сделан вывод, что ядра комет формировались путём аккумуляции малых объектов, которые в основном сохраняли свою первоначальную структуру. Специалисты полагают, что осколки, из которых формировались ядра комет, изначально двигались с меньшими, нежели сами кометы, скоростями, так что прилегали они друг к другу неплотно. Кроме того, удалось уточнить, как происходит процесс сублимации водяного льда под воздействием солнечного света (явление, именуемое дегазацией кометы). Теперь уже точно известно, что эти газы излетают с самых верхних слоёв кометы - с первых нескольких десятков сантиметров. Некоторые теоретические модели предполагали, что излёт может происходить с глубины до 40-50 м, а то и вовсе от самого центра ядра. Теперь сотрудники NASA утверждают, что от этих моделей можно отказаться окончательно.
    К настоящему времени в добытых зондом фрагментах пыли обнаружены химические элементы магний, алюминий, хром, никель, марганец, медь, галлий и, неожиданно, изотоп железа-60 — достаточно «молодое» вещество (поскольку обладает довольно малым периодом полураспада), что меняет многие представления о формировании Солнечной системы.