Чтобы встретить комету Галлея, стартовать надо в 2036 году

Комета Галлея вернется к Солнцу 28 июля 2061 года, и к этой встрече впервые посчитали маршрут, который позволит не проскочить мимо кометы за несколько часов, а лететь рядом с ней месяцами. Группа под руководством Роберто Флореса и Елены Фантино из Университета Халифы в Абу-Даби опубликовала расчет 2 сентября 2026 года.

Главная новость даже не в самой траектории, а в сроках: стартовать придется в августе 2036-го или сентябре 2037 года, а значит, на подготовку проекта остается около десяти лет.

Комета Галлея: когда будет следующее появление

Комета Галлея обходит Солнце примерно за 76 лет. В прошлый раз она была здесь в 1986 году, сейчас уходит обратно во внешнюю часть Солнечной системы, а ближайшую к Солнцу точку орбиты пройдет 28 июля 2061 года. Лучшая видимость с Земли придется на конец июля и следующие недели – по расчетам, комета подойдет к нам ближе, чем в 1986-м, и зрелище будет заметно эффектнее того, что досталось предыдущему поколению.

До этого события еще тридцать пять лет, и кажется, что спешить некуда. Но межпланетный перелет к этой комете займет больше двадцати лет, а на проектирование и постройку аппарата обычно уходит десятилетие. Сложите – и окажется, что решение надо принимать сейчас. Именно поэтому авторы работы взялись за расчет так рано: если пропустить окна 2036 и 2037 годов, следующего шанса не будет до 2134 года.

Почему в 1986 году получилось так мало

К комете тогда отправили целую флотилию. Первыми, 6 и 9 марта 1986 года, мимо нее прошли советские «Вега-1» и «Вега-2» – они летели к комете через Венеру, сбросив туда посадочные модули и аэростаты, и разогнались к Галлею гравитационным маневром в поле тяготения планеты. Затем шли японские «Суйсэй» и «Сакигакэ», 8 и 11 марта, и последним, 14 марта, – европейский «Джотто».

Порядок здесь не случаен. «Веги» передали данные, которые позволили уточнить положение ядра с 1500 до 40 километров, и только благодаря этому «Джотто» смог прицелиться так, чтобы пройти всего в 600 км от него. Эта часть работы получила название «Лоцман» – первый в истории случай, когда один аппарат наводил другой на цель.

Но даже с точным прицелом времени почти не было. Комета Галлея движется вокруг Солнца в обратную сторону по сравнению с планетами: плоскость ее орбиты наклонена на 162 градуса. Аппараты шли комете навстречу, и скорость сближения составляла около 80 км/с. Насколько это жестко, видно из одной цифры: если бы «Вега» за 14 месяцев полета опоздала всего на час, она разминулась бы с кометой на сто тысяч километров.

«Джотто» провел внутри пылевой комы около трех часов, но ядро его камера различала лишь последние полчаса, а лучшие кадры сняты за пять минут до максимального сближения. Дальше повезло еще меньше: за 7,6 секунды до цели в аппарат попала пылинка массой около грамма, его закрутило, и камеру вывело из строя. Снимков на отлете не получили вовсе.

Итог сорокалетней давности: сфотографировано одно полушарие ядра, размеры установлены – около 15 на 7 на 7 километров, – а вот вращение толком не измерено. Ответить на это можно только серией снимков всей поверхности, а для этого надо не пролетать мимо, а лететь рядом.

Гравитационный маневр у Юпитера и Сатурна

Прием этот в кометной истории не новичок: именно так «Веги» в 1985 году перешли от Венеры к Галлею, заняв у планеты часть ее скорости. Разница в масштабе – там маневр помогал долететь, здесь он должен полностью перестроить плоскость орбиты.

Чтобы так сделать с кометой Галлея, придется развернуть аппарат против движения планет и завалить его орбиту на те самые 162 градуса. Прямой разгон для этого стоит запредельного количества топлива.

Обойти это можно гравитационным маневром: аппарат проходит рядом с планетой и занимает у нее немного скорости, ничего не сжигая. Прежние проекты использовали один такой маневр – у Юпитера или у Сатурна – и все равно упирались в потолок: энергия старта требовалась такая, что нужна была сверхтяжелая ракета.

Новая схема полета использует два гравитационных маневра подряд. Юпитер разгоняет аппарат и отправляет его к Сатурну, а Сатурн доворачивает плоскость полета под орбиту кометы. Разделение труда снижает требуемую энергию старта: для запуска станции подойдут существующие тяжелые ракеты, стартовая масса аппарата – полторы-две тонны.

Ионный двигатель вместо ядерного реактора

Между маневрами и после них аппарат должен будет подрабатывать двигателем – долго и понемногу. В расчете взят холловский двигатель PPS-X00: тяга 36 миллиньютонов, потребляемая мощность 640 ватт. Такие установки относятся к электрическим, и в обиходе их обычно называют ионными: рабочее вещество разгоняется электрическим полем, а не выбрасывается при сгорании.

Тридцать шесть миллиньютонов – это примерно вес нескольких канцелярских скрепок. Зато такой двигатель может работать годами и расходует ничтожно мало топлива, а годы у миссии как раз есть.

Питание дают радиоизотопные генераторы – РИТЭГи, такие же, как на «Вояджерах» и «Новых горизонтах». Солнечные батареи в этой схеме бесполезны: большую часть пути аппарат проводит дальше Юпитера, где света слишком мало.

Именно здесь и прячется главное отличие новой работы от всех предыдущих. Проекты полета к Галлею обсуждаются с 1970-х годов, но все они опирались на технику, которой еще нет: то на ядерно-электрическую установку мощностью около ста киловатт, то на сверхтяжелую ракету. Здесь впервые собрана схема, где каждый элемент уже летал.

Что хотят увидеть вблизи

Аппарат должен прийти к комете в 2060 году, примерно за год до прохождения перигелия, и встретить ее дальше орбиты Марса – это принципиальное условие. Ближе к Солнцу лед начинает бурно испаряться, комета окутывается пылью, и подойти к ядру становится опасно.

А если прийти заранее, можно увидеть весь спектакль с первого акта: как промерзшая глыба постепенно оживает, где именно на поверхности вскрываются активные области, сколько вещества комета теряет за проход. Плюс вопросы, оставшиеся с 1986 года: рельеф всей поверхности, режим вращения, устройство недр и та самая гипотеза о двойном ядре.

Есть и химия. «Веги» измерили состав кометных ионов: 70–80 процентов пришлось на группу воды, 15–20 – на угарный газ, 2–5 – на углекислый. Сегодня по таким соотношениям научились определять, в каком холоде комета родилась – именно так недавно разобрались с межзвездной гостьей 3I/ATLAS. Для Галлея подобных измерений, снятых не на бегу, а спокойно и на протяжении месяцев, до сих пор нет.

Полетит ли это на самом деле

Пока это расчет, а не проект. Работа выложена в виде препринта и подана в журнал PLOS ONE, то есть рецензирование еще не пройдено. Ни одно космическое агентство миссию к Галлею не объявляло, денег на нее не выделено, аппарата не существует даже на бумаге.

Авторы это понимают и потому делают ставку не на красоту схемы, а на дедлайн. Их аргумент прост: техника есть, окно старта известно, комета никуда не денется и придет точно по расписанию. Все, что нужно, – решиться в ближайшие годы. Иначе в 2061-м мы будем смотреть на комету Галлея только с Земли.