«Фи́лы» (англ. Philae lander) — спускаемый аппарат, предназначенный для посадки на комету. Аппарат разработан и изготовлен Европейским космическим агентством.

«Филы», размещённый на космическом аппарате «Розетта», был запущен 2 марта 2004 года к комете 67P/Чурюмова — Герасименко.

Отделение аппарата «Филы» от «Розетты» произошло 12 ноября 2014 года, в 9:35 UTC. За этим последовало 7-часовое снижение на поверхность кометы. Посадка проходила в незапланированном режиме. С 15:34 UTC до 17:32 UTC произошло три касания с двумя отскоками между ними (сигналы об этом достигли Земли спустя почти полчаса)^[1]. Это первая в истории в целом успешная посадка на комету^[2][3].

Происхождение названий

Название спускаемого аппарата связано с расшифровкой древнеегипетских надписей. На острове Филы на реке Нил был найден обелиск с иероглифической надписью, упоминающей царя Птолемея VIII и цариц Клеопатру II и Клеопатру III. Надпись, в которой ученые распознали имена «Птолемей» и «Клеопатра», помогла расшифровать древнеегипетские иероглифы.

В свою очередь, название «Розетты» происходит от знаменитого Розеттского камня — каменной плиты с выбитыми на ней тремя идентичными по смыслу текстами, два из которых написаны на древнеегипетском языке (один — иероглифами, другой — демотическим письмом), а третий написан на древнегреческом языке. Сравнивая тексты Розеттского камня, учёные смогли расшифровать древнеегипетские иероглифы; с помощью космического аппарата «Розетта» ученые надеются узнать, как выглядела Солнечная система до того, как сформировались планеты.

Научное оборудование

Масса спускаемого аппарата — 100 кг. Полезная нагрузка аппарата составляет 26,7 кг и состоит из десяти научных приборов^[4]:

• APXS^[en] (Alpha Proton X-ray Spectrometer) — спектрометр альфа-частиц и рентгеновского излучения^[5]. Является улучшенной версией APXS, установленного на Mars Pathfinder.
• COSAC (COmetary SAmpling and Composition) — комбинированный газовый хроматограф и масс-спектрометр для анализа образцов горных пород и оценки содержания в них летучих компонентов^[6].
• Ptolemy — прибор для измерения соотношения долей стабильных изотопов^[en] в ключевых летучих компонентах ядра кометы^[7].
• ÇIVA (Comet Nucleus Infrared and Visible Analyzer) — 6 одинаковых микрокамер для панорамной съёмки поверхности, с матрицами 1024×1024 пикселя каждая^[8].
• ROLIS (Rosetta Lander Imaging System) — ПЗС-камера для съёмок во время спуска, с разрешением 1024×1024 пикселя^[9][10].
• CONSERT^[en] (COmet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission) — радар, призванный провести томографию ядра кометы путём измерения распространения в нём электромагнитных волн от «Розетты», для определения его внутреннего строения^[11].
• MUPUS (MUlti-PUrpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science) — датчики для измерения плотности, температурных и механических свойств поверхности^[12].
• ROMAP (Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor) — магнитометр и детектор плазмы для изучения магнитного поля ядра кометы и его взаимодействия с солнечным ветром^[13].
• SESAME (Surface Electric Sounding and Acoustic Monitoring Experiments) — 3 прибора для измерения свойств внешних слоёв кометы: CASSE (Cometary Acoustic Sounding Surface Experiment) — эксперимент по акустическому исследованию поверхности кометы, PP (Permittivity Probe) — исследование её электрических характеристик, и DIM (Dust Impact Monitor) — измерение оседания пыли на поверхность^[14].
• SD2 (Drill, Sample, and Distribution subsystem) — бур для извлечения образцов горных пород с глубин от 0 до 230 мм и направления их для анализа в подсистемы Ptolemy, COSAC и ÇIVA^[15].

В создании аппарата и его оборудования приняли участие Австрия, Финляндия, Франция, Германия, Венгрия, Италия, Ирландия, Польша и Великобритания.

Хроника полёта

2 марта 2004 года «Розетта» с аппаратом «Филы» была успешно запущена с космодрома Куру во Французской Гвиане ракетой Ариан 5G+.

25 февраля 2007 года «Розетта» пролетала вблизи Марса. Во время пролёта спускаемый аппарат «Филы» впервые работал в автономном режиме, с питанием от собственных аккумуляторов. Приборами «Филы» с расстояния в 1000 км была проведена съёмка планеты, получены данные о магнитном поле Марса^[16].

Приближение к комете (2014 год)

6 августа 2014 года «Розетта» с аппаратом приблизились к комете на расстояние 100 км^[17]. Специалисты ЕКА определили 5 потенциально подходящих мест для посадки, из которых самым приемлемым считался «участок А» на большей части кометы, с которого хорошо видна и её меньшая часть^[18].

15 октября специалисты ЕКА подтвердили основное место посадки аппарата «Филы» — «участок J». «Розетта» в этот день находилась на круговой орбите (с точки зрения наблюдателя, находящегося на комете)^[19], в 10 км от центра четырёхкилометрового ядра кометы. Это позволило более детально осмотреть основное — «участок J» и резервное — «участок С» места посадки, чтобы окончательно оценить опасности (включая ограничения, вызванные наличием валунов)^[20]. Приземление на валун либо вблизи него (когда посадочная опора или корпус касаются валуна) может вызвать опрокидывание или повреждение аппарата; даже булыжники размером менее метра являются опасными. На снимках основного и запасного мест посадки видны тысячи крупных камней. Специалисты группы динамики полёта оценили риск, обусловленный наличием валунов, в несколько десятков процентов^[21].

10 ноября «Розетта» находилась на траектории подготовки к запуску аппарата «Филы» (на борту которого нет навигационной системы и двигателя чтобы в активном режиме направиться к желаемому месту посадки), на скорости 19 см/с, к ядру кометы^[22].

12 ноября, в 12:35 по московскому времени, на расстоянии приблизительно 22,5 км от центра ядра кометы, «Розетта» отправила посадочный аппарат «Филы» в свободный полёт.

На поверхности кометы (12-15 ноября 2014 года)

Как и было запланировано, зонд сел на «участок J», расположенный на меньшей части кометы^[23]. 12 ноября в 17:32 UTC получено подтверждение успешной поcадки аппарата «Филы»^[1].

Посадка проходила в незапланированном режиме.

«Филы», ускорившись гравитационным полем ядра кометы, подлетел к нему на скорости 1 м/с. Для предотвращения отскока и закрепления на поверхности имелось несколько систем. Толчок при касании посадочных опор погасил амортизатор; в момент касания ракетный двигатель должен был на несколько секунд прижать аппарат к поверхности, во время работы двигателя аппарат должен был выбросить в грунт два гарпуна размером с карандаш на двухметровых тросах, а три бурава, размещённые на посадочных опорах, должны были углубиться в грунт^[24].

Буравы после посадки углубились в грунт ядра кометы на 4 см, однако ракетный двигатель прижима аппарата к поверхности не сработал, а гарпуны на 17:23 UTC по неизвестной причине всё ещё не были выпущены, поэтому положение аппарата на поверхности на этот момент не было прочным^[3][25].

Обработка телеметрической информации показала, что в действительности «Филы» совершил три касания поверхности — в 15:34, 17:25 и 17:32 UTC, с двумя отскоками между ними. Первое касание было в пределах посадочного эллипса («участка J»). Это подтверждено снимками камеры ROLIS, размещённой на аппарате Филы и направленной вниз. Привязка этих снимков к деталям рельефа осуществлялась по снимкам прибора OSIRIS, установленного на Розетте. Но затем спускаемый аппарат отскочил от поверхности на 1 час 50 минут. За это время он переместился примерно на 1 км от места первого касания. Затем аппарат повторно коснулся поверхности, снова отскочил на 7 минут и совершил посадку^[1].

Ядро кометы вращается, и участок, на который сел аппарат, периодически освещается солнцем; однако большую часть этого освещённого времени «Филы» оказывается в тени отвесной скалы^[2].

Три дня аппарат работал на заранее запасённой энергии аккумуляторов, которые могут заряжаться от солнечных батарей.

12-14 ноября «Филы» обнаружил в газах, которые выбрасывает комета, органические соединения^[26][27].

15 ноября, проработав около 60 часов и отправив результаты проведённых анализов^[27], спускаемый аппарат «Филы» переключился в режим ожидания (все научные приборы и большинство бортовых систем выключены) из-за исчерпания заряда батарей на борту (радиосвязь с Розеттой потеряна в 00:36 UTC). Освещённость солнечных батарей (и, соответственно, вырабатываемая ими мощность) слишком мала для зарядки аккумуляторов и продолжения работы, поэтому сеансы связи с аппаратом в ближайшее время маловероятны. Возможно, по мере приближения кометы к Солнцу количество вырабатываемой энергии возрастёт до величин, достаточных для включения аппарата — такое развитие событий учтено при его проектировании^[28].

Ожидаемая часть полёта

Средняя температура поверхности кометы в первое время после посадки составит около −70 °C. По мере приближения к Солнцу температура поверхности кометы и внутри аппарата будет повышаться.

Максимальное сближение кометы с Солнцем состоится в августе 2015 года, а окончание программы исследований предполагается в декабре 2015 года^[29].

См. также

• Список первых посадок на небесные тела

Примечания