Стардаст — космическая миссия NASA¶

Стардаст (англ. Stardust, «звёздная пыль») — американская автоматическая межпланетная станция (АМС), запущенная NASA в 1999 году для исследования кометы Вильда 2 (81P/Wild) и сбора образцов кометного вещества с последующей доставкой их на Землю. Миссия стала первой в истории, вернувшей на Землю материал из окрестностей кометы, и одним из немногих проектов, реализовавших доставку внеземного вещества после программы «Аполлон».

¶История и цели миссии

Проект разрабатывался в рамках программы NASA «Дискавери», предназначенной для относительно недорогих научных межпланетных миссий. Станцию изготовила компания Lockheed Martin, научное руководство осуществляла Лаборатория реактивного движения (JPL). Аппарат был запущен 7 февраля 1999 года с космодрома на мысе Канаверал ракетой-носителем Delta II.

Главные научные задачи:

• сбор и доставка на Землю образцов вещества кометы Вильда 2;
• сбор образцов межзвёздной пыли, пролетающей через Солнечную систему;
• получение изображений ядра кометы с близкого расстояния;
• изучение состава кометного вещества для понимания ранней истории Солнечной системы.

¶Устройство аппарата

Корпус станции имел массу около 385 кг и был оснащён двумя солнечными панелями. Ключевым элементом был коллектор с аэрогелем — пористым кремниевым материалом плотностью, близкой к плотности воздуха, способным мягко тормозить частицы, летящие со скоростью в несколько километров в секунду, не разрушая их.

Коллектор состоял из двух сторон: одна (сторона B) предназначалась для кометной пыли, другая (сторона A) — для межзвёздной. Для захвата частиц использовались также алюминиевые пластины-ловушки.

На борту находились:

• камера NAVCAM для навигации и съёмки ядра;
• спектрометр CIDA и масс-спектрометр CIMS для анализа состава пыли и газа;
• система связи с остронаправленной антенной.

¶Ход полёта

Траектория аппарата включала гравитационный манёвр у Земли в 2001 году, позволивший скорректировать курс к комете. Сближение с Вильдой 2 произошло 2 января 2004 года: станция прошла на расстоянии около 240 км от ядра, сделав серию снимков и захватив частицы пыли в аэрогель. Скорость пролёта относительно кометы составляла около 6,1 км/с.

15 января 2006 года возвращаемая капсула отделилась и вошла в атмосферу Земли, совершив посадку на полигоне в штате Юта. Капсула была доставлена в Космический центр Джонсона, где коллектор вскрыли в специальной чистой комнате.

¶Научные результаты

Анализ образцов дал ряд важных выводов:

• в кометном веществе обнаружены органические соединения, в том числе аминокислота глицин и углеводородные молекулы;
• найдены кристаллические силикаты, формирующиеся при высоких температурах, что указывает на активное перемешивание вещества в ранней Солнечной системе;
• в образцах идентифицированы частицы межзвёздной пыли, что подтвердило возможность её прямого изучения;
• уточнён состав кометного льда и пыли, что важно для понимания происхождения воды и органики на Земле.

Часть результатов была получена уже после завершения основной миссии, по мере обработки коллектора.

¶Продление миссии: Stardust-NExT

После возврата капсулы работоспособный пролётный аппарат был переориентирован на новую задачу. В рамках проекта Stardust-NExT (New Exploration of Tempel 1) станция 14 февраля 2011 года пролетела мимо кометы Темпеля 1, ранее исследованной зондом Deep Impact. Это позволило сравнить изменения поверхности кометы после её прохождения вблизи Солнца и получить новые снимки кратера, оставленного ударным зондом. Миссия завершилась в 2011 году отключением аппарата.

¶Значение

Стардаст стал первым проектом, доставившим на Землю вещество кометы, и вторым (после «Аполлонов») в истории, вернувшим внеземной материал в лабораторию. Методика сбора частиц в аэрогеле получила дальнейшее развитие в других миссиях. Полученные данные используются в исследованиях состава протопланетного облака и происхождения органических молекул в Солнечной системе.

¶Интересные факты

• Аэрогель, использованный в коллекторе, — один из самых лёгких твёрдых материалов, известных на момент запуска.
• Для поиска следов частиц в аэрогеле применялся метод «цифровой микроскопии», к которому привлекались добровольцы проекта Stardust@home.
• Капсула с образцами при входе в атмосферу развила скорость около 12,9 км/с — одну из самых высоких для возвращаемых аппаратов.

Источники: материалы NASA и Лаборатории реактивного движения (JPL), публикации журнала Science по результатам миссии Stardust, обзоры программы «Дискавери».