Как ученые нашли крошечный модуль «Филы» на гигантской комете

В тени скалы, на ледяной глыбе в 700 миллионах километров от Земли, последние два года робот размером со стиральную машину по имени «Филы» (Philae) пребывает в режиме спячке. Нас оставила последняя надежда на связь человечества с нашим единственным визитером кометы, и время, отведенное на поиск нашего любимца, подошло к концу. И все же наука победила.

В воскресенье, во время своего предпоследнего прохода над вероятным местом отдыха «Фил» на комете 67P/Чурюмова — Герасименко, камера OSIRIS космического аппарата «Розетта» получила визуальное подтверждение посадочного модуля, зажатого в темной щели под скалой. Нечеткое, пересвеченное фото было представлено в понедельник Европейским космическим агентством и стало триумфальным завершением двухлетних поисков, которые усилились прошлым летом, когда «Розетта» по спирали начала приближаться к 67P в рамках подготовки к управляемому спуску 30 сентября.

«Увидеть этот снимок ночью в воскресенье было очень волнительно», рассказал Лоуренс О’Рурк, ученый миссии «Розетты», который координировал поиски «Фил» в ЕКА. «Искать этот объект на поверхности так долго и наконец получить снимок в таком качестве и детализации — прекрасное вознаграждение».

Поиски Philae начались почти сразу же после того, как посадочный модуль неожиданно долго приземлялся на комету 12 ноября 2014 года. Аппарат отскочил на несколько километров и возвращался в течение двух часов, чтобы наконец осесть в скалистой области. Из фотографий, сделанных Philae в последние скоротечные часы перед разрядкой батареи 15 ноября, мы узнали, что модуль оказался в тени скалы, которую назвали Перигелий. Непонятно было, останется ли модель на своем месте под этой скалой или же будет снесен кометной пылью. В любом случае найти спускаемый аппарат было сложно, учитывая, что в месте своего текущего пребывания он будет получать в лучшем случае несколько часов солнечного света в день.

Тем не менее поиски продолжались, и ученые собирали залежи данных вместе — радиосигналы, отправленные «Розеттой» на «Филы» и обратно, снимки поверхности, сделанные орбитальным аппаратом, и снимки, сделанные самим модулем, — пытаясь сузить диапазон поиска модуля. Очень скоро была определена многообещающая овальная площадь под названием Абидос (в честь священного города Древнего Египта), но разобрать модуль на первых фотографиях «Розетты» (сделанных с расстояния в 20 километров от поверхности) было практически невозможно.

Еще одна важная подсказка появилась прошлым летом, когда Philae ненадолго проснулся и отправил сигнал на Землю. Как пояснил О’Рурк, посадочный модуль хранил данные о положении Солнца за все эти месяцы до звонка.

«Можно было взять эти данные, выстроить на небе и сказать, где был бы зонд, если бы солнце оказалось в этой позиции. Это очень помогло с поисками».

Наконец, команда О’Рурка смогли сузить область Абидос до нескольких десятков метров в диаметре. Но только в начале этой весны «Розетта» подошла достаточно близко, чтобы сделать снимки высокого разрешения, на которых точно можно было бы обнаружить робота метровых размеров.

«Расстояние было самым важным, — говорит О’Рурк. — Нам нужно было спуститься ниже 10 километров, чтобы начать различать Philae на фоне скал», особенно на фоне замерзших и ледяных, блестящие поверхности которых имеют схожие оптические свойства с солнечными панелями Philae.

Всю весну и лето «Розетта» совершала низковысотные полеты над Абидосом, фотографируя иссеченную местность с разной высотой и освещением в ходе своих обычных научных операций. (Только один раз, когда Philae попытался связаться с Землей в июле 2015 года, курс космического аппарата был намеренно изменен, чтобы попытаться найти пропавший посадочный модуль). Все это время освещенность площади падала, поскольку солнце двигалось к северу кометы, подобно тому, как на Земле зимние дни короче из-за того, что солнце ниже на небе.

Несмотря на гаснущий свет, все указывало на определенное место под скалой Перигелий. В дополнение к захвату нескольких многообещающих снимков в период с мая по август, команда использовала 3D-моделирование поверхности и автоматизированный поиск по изображениям, чтобы ее больше сузить диапазон возможных мест пребывания модуля. Им также удалось соотнести утраченный радиочастотный сигнал «Фил» с линии видимости «Розетты».

Но железное доказательство пришло в виде снимка, сделанного 2 сентября с расстояния всего 2,7 километра, когда Philae был в тени скалы Перигелий. Несмотря на плохое освещение, обработка снимка показала несколько характерных особенностей, включая метровый корпус и две из трех опор. Также определили несколько инструментов модуля.

«Это было как разгадать загадку, — говорит О’Рурк. — Постепенно мы находили все больше и больше улик. Мы получили весьма убедительный аргумент, чтобы сказать, что да, именно здесь почил «Филы» перед последним снимком, но картинка говорит сама за себя».

Это открытие обеспечило команде настоящий и заслуженный катарсис. «Помимо удовлетворения и публичного влияния обнаружения «Фил», а также знания, где он есть, этот прорыв дает новые данные научным аспектам миссии «Филы», говорит менеджер миссии «Розетты» Патрик Мартин.

За 57 часов активности на поверхности, «Филы» собрал целые груды данных на тему сложного состава поверхности кометы 67P, а также обеспечил нас беспрецедентным взглядом на летучие газы и органические молекулы, присутствующие на этом теле. Знание точного местоположения Philae на момент проведения измерений позволит ученым закрепить эти открытия.

Наконец, растерянное приземление Philae и последующий поиск обеспечили ученых и инженеров тьмой тьмущей уроков, которые помогут при планировании будущих миссий. О’Рурк, например, затаил скромную просьбу: чтобы все будущие модули, спускаемые на кометы, были оборудованы аварийными светодиодами.