На позапрошлой неделе космический аппарата Rosetta совершил важный маневр на пути к своей цели. 13 ноября 2009 года в 10.45 мск зонд последний раз сблизился с Землей, которая развернула его своим притяжением к комете Чурюмова—Герасименко.
Уже через несколько часов после сближения стало известно, что маневр прошел успешно: Rosetta получила должную прибавку к скорости, так что теперь ничто не сможет помешать ее встрече с кометой (исключая маловероятное столкновение с каким-нибудь межпланетным камнем). Инженеры миссии вздохнули с облегчением.
Пролетная аномалия
маневр
Зачем нужен пролет
Вывести зонд напрямую на догоняющую комету траекторию – задача очень затратная, так как требует мощных ракет и большого количества топлива. Чтобы избежать этого, ученые привлекают на свою сторону притяжение больших планет, совершая так называемые гравитационные маневры. С механической точки зрения это те же столкновения, во время которых движущиеся вокруг Солнца тяжелые планеты фактически подталкивают космический аппарат.
Тем временем великое множество специалистов интересовал другой вопрос, ответ на который, казалось, способен пролить свет на загадочную аномалию в движении спутников в окрестностях Земли. Несколько лет назад ученые заметили, что они получают непонятную прибавку к скорости, которую никак не получается объяснить. Эффект небольшой – какие-то сантиметры, а то и миллиметры в секунду, но вполне заметный – движение межпланетных аппаратов с Земли отслеживают с точностью до десятков микронов.
Какова физическая причина этого эффекта, который ученые окрестили «пролетной аномалией», пока никто не знает, хотя недостатка в предположениях нет. Самые смелые из них доходят до необходимости подправить общую теорию относительности или предположить существование в окрестностях Земли плотного гало из частиц темной материи.
Более аккуратные специалисты не спешат с выводами, а пытаются установить общие закономерности в аномалиях космических маневров. Два года назад показалось, что такую закономерность удалось найти. Американский космический специалист Джон Андерсон и его коллеги опубликовали статью в престижном журнале Physical Review Letters, где вывели единый закон аномального ускорения, которому подчинялись все известные до тех пор аномалии.
По этому закону выходило, что аномалия тем больше, чем сильнее траектория отклоняется в вертикальном направлении. Все остальное казалось неважным, а константа пропорциональности подозрительно напоминала отношение скорости вращения Земли к скорости света, что наводило на мысли о каком-то новом релятивистском эффекте.
Аномальная нормальность
Воодушевленный успехом, Андерсон даже предсказал, какой должна быть аномалия во время второго пролета Rosetta в поле тяготения Земли, намеченного на 13 ноября 2007 года (статья вышла уже позже пролета, однако предсказание было обнародовано заранее). По формуле Андерсона выходило, что аномалия должна составить всего 1,3 мм/c – не много, но вполне достаточно с учетом точности измерений скорости Rosetta.
После пролета выяснилось, что пролетел со своими расчетами Андерсон. Никакой аномалии в движении Rosetta инженерам Европейского космического агентства найти не удалось, как они ни старались. И это при том, что за пару лет до того Rosetta точно выполнила предписание андерсоновской формулы!
Прошедшим летом ученый опубликовал обзор этой и других аномалий Солнечной системы, в котором предположил, что величина аномалии зависит не только от изгиба траектории, но и от расстояния, на которое космический аппарат подбирается к поверхности Земли. Дело в том, что во время второго пролета 13 ноября 2007 года Rosetta сблизилась с Землей лишь до 5,5 тыс. км. Это гораздо дальше, чем 1,8 тыс. км первого пролета и тем более 540 км, на которые к планете в январе 1998 года подлетел космический аппарат NEAR, получивший до сих пор рекордную аномальную добавку в 13,5 мм/c.
планы
Цель миссии
Изначально предполагалось, что Rosetta стартует в 2002 году, а его целью станет комета Виртанена. Однако взрыв ракеты «Ариан-5» на космодроме Куру во французской Гвиане заставил отложить запуск на два года и изменить цель маршрута.
Через 4,5 года именно комета Чурюмова—Герасименко станет первым в своем классе небесным объектом, вокруг которого будет кружиться рукотворный спутник – космический аппарат Rosetta Европейского космического агентства (ЕКА). А после полугода «подготовительных работ» 10 ноября 2014 года на поверхность ядра этого небесного тела должен даже опуститься миниатюрный спускаемый аппарат.
Исходная простота теории Андерсона, так привлекавшая поначалу, с введением зависимости от расстояния исчезала, однако позволяла хотя бы сохранить лицо. Оставалось лишь проверить закон в деле, и нынешний пролет предоставлял такую возможность: аппарат пронесся над Индонезией в 2,5 тыс. км — ненамного больше, чем 1,8 тыс. первого пролета, так хорошо вписавшегося в теорию. Предсказание формулы – 1−2 мм/с с учетом всех возможных неточностей.
Кто в пролете
Точность измерений скорости растет со временем, потому что рассогласование времени прихода сигналов растет со временем – точно так же, как со временем все более разбегаются друг от друга механические часы. После полутора недель «ведения» аппарата Rosetta инженеры ЕКА достигли точности измерения скорости в 0,044 мм/c. Вполне достаточно, чтобы проверить предсказание в 1 мм/с.
Однако измеренное значение аномальной добавки к скорости – 0,004 мкм/c. Иными словами — ноль, где-то глубоко в пределах ошибок. Это никак не предсказанные 1−2 мм/с. Формула Андерсона посрамлена.
Впрочем, отчаиваться рано: причина аномалии когда-нибудь наверняка будет установлена. И непонятно, для кого эта история в итоге окажется полезнее – для инженеров, которые в сотый раз выверят каждую циферку своих расчетов движения аппаратов, или для теоретиков, которые в очередной раз попытаются найти изъян в конструкции современной физики.
