Леонид Еленин

Астероиды: рожденные пламенем

Подпишись на науку. Книги российских популяризаторов науки

В оформлении обложки использована иллюстрация:

INSdesign / Shutterstock / FOTODOM

Используется по лицензии от Shutterstock / FOTODOM

Во внутреннем оформлении использованы фотографии:

Framalicious / Shutterstock / FOTODO M;

Claudio Caridi / Shutterstock / FOTODOM

Используется по лицензии от Shutterstock / FOTODOM;

© Сергей Мальгавко / ТАСС / Legion-media;

© Volgi archive, Zuri Swimmer, Historical image collection by Bildagentur-online, Imprint, Rye Hobie, World History Archive, History and Art Collection, FLHC 1A, AMcCulloch, Pictorial Press Ltd / Legion-media;

© SCIENCE PHOTO LIBRARY / NASA / Legion-media;

© ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY, DAVID PARKER, JULIAN BAUM,

LUCINDA DOUGLAS-MENZIES, Universal History Archive,

ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY, HALE OBSERVATORIES /

SCIENCE PHOTO LIBRARY / Legion-media;

© D THOLEN, R TUCKER, F BERNARDI / UNIVERSITY

OF HAWAII / NASA / Legion-media;

© Mary Evans Picture Library / Legion media;

из архива С.А. Язева (фото Н.С. Черных)

© Леонид Еленин, текст, иллюстрации, 2025

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2025

Глава 1

Primus [1]

Прекрасный вечерний Палермо, расцвеченный тысячами огней, весело праздновал Capodanno, или «Голову года» – первый день нового года и века. По улице Святой Пинты быстро шел человек, кутаясь от холодного, пронизывающего зимнего морского ветра в тяжелый плащ с капюшоном. В окнах богатых домов Старого города горели свечи, а их резные двери были украшены ветками пряной и терпкой омелы. Человек свернул на площадь Независимости и направился к небольшой калитке в стене Королевского дворца. Когда он открыл свою уже тронутую сединой голову, гвардейцы вице-короля Сицилии пропустили его внутрь. Мужчина необычайно легко для своих 54 лет поднялся по лестнице башни Святой Нинфы в построенную десятью годами ранее университетскую астрономическую обсерваторию.

Ученый поднял забрало купола телескопа, чтобы впустить внутрь прохладу зимнего Тирренского моря, и, как это бывало почти каждую ясную ночь, стал готовиться к наблюдениям. Могучий северный ветер за пару часов до наступления сумерек разогнал последние облака и стих. Астроном, вращая большие колеса, управляющие перемещением трубы телескопа, навел его на интересующую точку на небе и прильнул глазом к холодному металлу окуляра трехдюймового телескопа-рефрактора.

Как многие из вас уже догадались, таинственным астрономом был не кто иной, как Джоаккино Джузеппе Мария Убальдо Николо Пьяцци, человек, которого в эту ночь ждало поистине великое открытие. Впрочем, он об этом пока не знает. Для него это очередная наблюдательная ночь, ради которой ему пришлось оставить праздничный стол и веселье, обменяв его на безмолвие и темноту внушающей ночной страх башни Святой Нинфы. Его наблюдения продлятся до утра, а пока он аккуратно записывает координаты далеких светил, планомерно проходя все новые и новые области искрящегося звездами ночного неба, у нас есть время рассказать его весьма необычную историю…

Джузеппе Пьяцци родился 16 июля 1746 года в небольшом городке Понте в долине Вальтеллина, что в Ломбардии. Его семья была одной из самых богатых в провинции Сондрио, а он сам – предпоследним из десяти сыновей Бернардо Пьяцци и Франчески Артарии. Мальчик родился слабым, и родители всерьез опасались за его жизнь. Его крестили дома сразу после рождения, безотлагательно пригласив священника. По иронии судьбы этому мальчику предстояло прожить долгую и насыщенную жизнь длиной в 80 лет.

Д. Пьяцци

Следуя давней традиции, младших детей из богатых и знатных семей готовили к церковной жизни и принятию священного сана. Джузеппе в 18 лет вступил в Театинский мужской священнический орден при монастыре Святого Антония в Милане и был рукоположен в священники в 1769 году. В отличие от монашеских орденов, театинцы, дававшие обеты бедности, целомудрия и послушания, не давали обета безбрачия и не уходили от мира, продолжая исполнять обязанности приходских священников. Пьяцци обучался в орденских колледжах Милана, Турина, Рима и Генуи под началом Джироламо Тирабоски, Джовани Батисты Беккарии и отцов Ле Сера и Жакье, которые познакомили его с математикой и астрономией и по сути изменили его дальнейшую судьбу.

После окончания учебы Пьяцци некоторое время преподавал философию в Генуе и математику в Мальтийском университете, после чего перебрался в Рим уже как преподаватель догматического богословия. В 1779 году одним из его коллег был священник Барнаба Кьярамонти, который спустя всего каких-то 11 лет станет папой Пием VII. В марте 1781 года Пьяцци призвали на кафедру возвышенного исчисления (исчисления бесконечно малых величин) в Королевскую академию исследований в Палермо (которая в 1806 году станет Палермским университетом). 19 января 1787 года его назначили профессором астрономии. Для изучения астрономии нужна обсерватория, и в марте того же года молодому ученому поручили курировать строительство новой королевской обсерватории в Палермо. Будучи астрономом лишь на бумаге, Джузеппе отправился в трехлетнее турне по обсерваториям Парижа и Лондона, где познакомился с такими великими учеными, как Жозеф Жером де Лаланд, Шарль Мессье, Джованни Кассини и Уильям Гершель.

Пьяцци вернулся в Палермо в ноябре 1789 года не с пустыми руками: из Англии он привез 7,5‑сантиметровый рефрактор на альт-азимутальной монтировке, созданный руками великого механика и оптика XVIIIвека Джесси Рамсдена. Первого июля 1790 года он получил от короля Сицилии Фердинанда III разрешение на строительство обсерватории в башне Святой Нинфы королевского дворца. Работа шла споро, и строительство было завершено уже в 1791 году, а сам Пьяцци стал первым директором обсерватории и в этой роли оставался всю свою долгую жизнь.

Обладая прекрасным оптическим инструментом – 5‑футовым [2] Палермским кругом, прозванным так за две оси телескопа которые управляются двумя колесами, итальянский астроном в качестве направления своих научных исследований выбрал измерение точных координат звезд – задачу, актуальную и в наше время, но, конечно, выполняемую уже совсем другими астрономическими инструментами по иным методикам наблюдений. Для себя Пьяцци разработал следующую технику: он получал не менее четырех измерений пространственного положения звезды на небесной сфере в каждую из ночей, после чего усреднял их. Итогом этой кропотливой и ответственной работы стала публикация его первого звездного каталога в 1803 году. За эту работу астроном был удостоен премии по математике и физике Национального института Франции и избран членом Королевского общества. Но это будет потом, а пока давайте вернемся в первый день нового века…

5-футовый Палермский круг Д. Пьяцци

Пьяцци планомерно проходил по длинному списку звезд, которые нужно было измерить в течение этой наблюдательной ночи. Он искал 87‑ю звезду из Каталога зодиакальных звезд аббата Ла Кайля, пока около восьми часов вечера его размеренная работа не была прервана неожиданной находкой – «лишней» звездой в «плече» Тельца [3], которой не было ни в одном из каталогов, хотя по своему видимому блеску примерно восьмой звездной величины эта «звезда» уже давно должна была быть известной и каталогизированной. Измерив и записав ее координаты, Джузеппе вернулся к работе, еще не подозревая, что именно открыл в эту холодную зимнюю ночь!

Ему повезло: следующая ночь вновь выдалась ясной, и Джузеппе поднялся на башню Святой Нинфы. Загадочная звезда была в поле зрения его телескопа, но ее координаты значительно отличались от тех, что он измерил вчера. Неужели он, опытный астроном, мог так ошибиться? Пьяцци вновь записал координаты и с большим интересом и волнением стал ждать следующей ночи. Мы не знаем, молился ли он о том, чтобы небеса оставались чисты, и ветер с моря не принес облаков, но вечер 3 января 1801 года над Палермо вновь выдался ясным. «Звезда» не пропала, словно морок, но, как и в прошлую ночь, вновь немного сместилась. Было абсолютно понятно, что новый объект обладает заметным собственным движением, а значит, это вовсе не звезда, а объект Солнечной системы, возможно, комета. Джузеппе так и подмывало рассказать всем о своем открытии, и ему стоило больших усилий и профессионализма дождаться еще одной, решающей ночи.

Джузеппе пришел в обсерваторию рано, еще засветло. Оттуда, с высоты, он наблюдал за тем, как над морем, гонимые зимними ветрами, клубятся и перекатываются серые облака. Ему нужна была еще всего одна ночь! Джузеппе мерил шагами башню, то и дело посматривая на небо, которое, к его великой радости, вновь очищалось и постепенно темнело. Наступало время звезд – его время. Закрутились колеса телескопа, астроном навел его на созвездие Телец, туда, где ждала его находка. А она все еще была здесь и снова переместилась именно туда, куда и предполагал ученый. Движение было предсказуемым, равномерным и попятным [4], то есть новый объект перемещался в противоположную сторону от направления, в котором движется по небу само Солнце и большую часть времени планеты. Оставался один вопрос: что это за объект? Комета? Да, этот объект точно принадлежал Солнечной системе, но он выглядел как звезда, не походя ни на туманные очертания комет, ни на планету с ее пусть крохотным, но все же различимым диском. Кометы открывали регулярно, а новая планета – Уран – стала великим открытием [5] самого Гершеля, и с того момента прошло уже без малого 20 лет. Значит, все же комета? В ту ночь он не стал больше наблюдать, а на следующий день поспешил сделать заявление для местных газет о том, что вечером 1 января 1801 года открыл свою первую комету!

С 5 по 9 января природа, как будто дождавшись разрешения загадки и дав астроному возможность совершить главное открытие своей жизни, все же опомнилась и закрыла небо над Палермо непроницаемой пеленой облаков. Джузеппе Пьяцци отдыхал после бессонных ночей и волнений, еще не зная, что объект, который он только что открыл, давно ищет целая группа ученых. Но, для того чтобы понять, что же они так усердно искали и какие для этого были научные предпосылки, нам необходимо вернуться на 200 лет назад, в самый конец XVI века – в мир, где все еще главенствует геоцентрическая система Гиппарха и Птолемея.

В 1596 году, читая лекции по математике в университете Граца, Иоганн Кеплер, сторонник гелиоцентрической модели мира, в своей работе «Тайны мироздания» (Mysterium Cosmographicum) сделал предположение о существовании неизвестной планеты между орбитами Марса и Юпитера. И хотя Кеплер и был ученым с революционными и опасными на тот момент научными убеждениями, но он был сыном своего времени. Вопрос, который он задавал себе и на который стремился ответить, звучал так: «Почему Бог сделал орбиты планет именно такими, а не иными?» Значит, в этом был какой-то смысл, красота, порядок и божественное провидение? Он предположил, что для законченности планетной системы как Божественного творения в ней должны существовать еще две планеты – одна между орбитами Меркурия и Венеры, а вторая – между Марсом и Юпитером. Именно этот «разрыв» – пустое пространство между четвертой и пятой планетами – будет привлекать внимание ученых на протяжении двух последующих столетий.

И. Д. Тициус и И. Э. Боде

В разное время им занимались Исаак Ньютон, Иммануил Кант, Иоганн Генрих Ламберт, Дэвид Грегори, Уильям Уистон и Христиан фон Вольф. Однако в обобщенном и привычном для нас виде первым эту мысль сформулировал немецкий астроном Иоганн Даниэль Тициус, добавив два новых абзаца к своему переводу книги Шарля Бонне «Созерцание природы» (Contemplation de la Nature), впервые опубликованному в 1766 году. Интересен тот факт, что сам Бонне был вовсе не астрономом, а известным французским натуралистом и философом. В своей книге он описал неразрывную связь природы – от ее малых, едва заметных форм до грандиозных, таких как планеты, и указал, что «сейчас мы знаем 17 планет [то есть планеты и их спутники], которые входят в состав нашей Солнечной системы; но мы не уверены, что их не больше». К этому высказыванию Иоганн Тициус добавил свое:

«Обратите внимание на расстояния планет друг от друга и поймите, что почти все они удалены друг от друга в пропорции, соответствующей их телесным величинам. Разделите расстояние от Солнца до Сатурна на 100 частей; тогда Меркурий будет отделен от Солнца четырьмя такими частями, Венера – 4 + 3 = 7 частями, Земля – 4 + 6 = 10, Марс – 4 + 12 = 16. Но обратите внимание, что от Марса до Юпитера происходит отклонение от этой точной прогрессии. От Марса следует пространство в 4 + 24 = 28 таких частей, но до сих пор там не было замечено ни одной планеты. Мог ли Господь-Архитектор оставить это пространство пустым? Вовсе нет. Поэтому предположим, что это пространство, несомненно, принадлежит еще не открытым спутникам Марса, а также добавим, что, возможно, Юпитер еще имеет вокруг себя несколько меньших [спутников], которые пока не удалось разглядеть ни в один телескоп. Рядом с этим, пока еще не изученным для нас пространством, высится сфера влияния Юпитера на 4 + 48= 52 части и сфера влияния Сатурна на 4 + 96 = 100 частей».

Смелое и верное заявление. В 1772 году другой немецкий астроном – Иоганн Элерт Боде – включил его во второе издание своей книги «Путеводитель по изучению звездного неба» (Anleitung zur Kenntnis des gestirten Himmels), причем не сославшись на первоисточник. Да, в последующих переизданиях цитата Тициуса была добавлена, но теперь мы знаем этот закон как «правило Тициуса – Боде». Я не буду поднимать извечный вопрос научной этики, ведь это далеко не первый и не последний подобный случай в истории. К высказыванию самого Тициуса впоследствии тоже были вопросы. Он, как и Михаил Васильевич Ломоносов, был учеником известного марбургского философа и математика Христиана фон Вольфа, который высказывал подобные идеи в своей научной работе 1723 года. Еще более ранняя версия схожих рассуждений приписывается шотландскому астроному и математику Дэвиду Грегори. Интересен тот факт, что схожие «открытия» будут вновь и вновь появляться на протяжении почти двух сотен лет после публикации закона Тициуса – Боде либо как его дополнение и переосмысление с учетом новых астрономических открытий, либо по незнанию того факта, что математическое объяснение подобной зависимости уже было предложено двумя веками ранее. Да, бывает и такое.

Стоит отметить, что эмпирическое правило Тициуса – Боде получило всеобщую известность именно благодаря Иоганну Боде и по-настоящему всколыхнуло научное сообщество спустя девять лет после выхода его книги, когда было полностью подтверждено открытием седьмой планеты Солнечной системы – Урана. Большая полуось его орбиты была очень близка к предсказанному значению – 19,22 а. е .[6] вместо расчетных 19,6 а. е. (отклонение менее 2 %), а значит, между орбитами Марса и Юпитера просто обязана была быть еще одна планета!

Одним из тех, кто загорелся этой идеей, был директор Сибергской обсерватории [7] и придворный астроном герцогства Саксен-Гота-Альтенбург – Франц Ксавьер фон Зак. Астроном-самоучка, изучивший основы этой науки по многочисленным книгам, в том числе «Трактату об астрономии» (Traité d’astronomie) Ж. Ж. де Лаланда, с большим энтузиазмом взялся за поиск новой планеты. Его тактика поиска была проста и эффективна. Он верно предположил, что неуловимая планета, скорее всего, как и все известные планеты Солнечной системы, обращается по слабо наклоненной к плоскости эклиптики орбите, а значит, область поиска можно ограничить лишь зодиакальными созвездиями [8]. Следующим шагом фон Зака стало создание каталога всех зодиакальных звезд, доступных для наблюдения в его телескоп. Франс фон Зак даже пытался рассчитать возможную орбиту планеты, но у него ничего не вышло: ему не хватило знаний. И тогда он решил, что искать восьмую планету Солнечной системы нужно сообща!

В 1798 году Франс фон Зак пригласил 13 астрономов из Германии, Франции и Англии посетить Готу и обсудить вопросы централизованного поиска новой планеты. Это десятидневное мероприятие считается одной из первых международных астрономических конференций. К сожалению, в тот раз все закончилось лишь беседой и принятием «соглашения о намерениях». Фон Заку нужно было двигаться дальше и переводить дело из области рассуждений к реальным наблюдениям и поискам. У него уже сложилось понимание, с кем это можно сделать, и в сентябре 1800 года он совершил «небольшое астрономическое турне», как сам его называл, посетив Целле (близ Ганновера), Бремен и Лилиенталь, где встретился с такими уже заслуженными астрономами, как Адольф фон Энде, Генрих Ольберс, Иоганн Гильдемайстер, Иоганн Иероним Шрётер и Карл Людвиг Хардинг. На первом общем собрании в обсерватории Шрётера они основали «Объединенное астрономическое общество» (Vereinigte Astronomische Gesellschaft), «Общество Лилиенталя» [9], или, как оно известно в наши дни, – «Небесную полицию».

Члены общества приняли общую стратегию поиска: они разделили зодиакальный пояс на 24 зоны по 15 угловых градусов долготы и ±8 градусов широты от линии эклиптики. Каждая из этих зон закреплялась за одним «астрономом» – членом «Небесной полиции», а значит, им было необходимо расширить штат еще на 18 «детективов». В итоге к 1801 году в общество входили: Ф. Х. фон Зак (Гота), И. И. Шрётер (Лилиенталь), К. Л. Хардинг (Лилиенталь), Г. Ольберс (Бремен), А. фон Энде (Целле), И. Гильдемайстер (Бремен), И. Э. Боде (Берлин), И. С. Г. Хут (Франкфурт-на-Одере), Г. С. Клюгель (Галле), Ю. А. Кох (Данциг), И. Ф. Вурм (Блаубеурен), И. Т. Бюрг (Вена), Т. Бугге (Копенгаген), Д. Меландерхельм (Стокгольм), Й. Сванберг (Упсала), Т. фон Шуберт (Санкт-Петербург), И. К. Буркхардт (Париж), П. Мешен (Париж), Ш. Мессье (Париж), Ж. Тули (Марсель), Н. Маскелайн (Гринвич), У. Гершель (Слау), Б. Ориани (Милан) и Дж. Пьяцци (Палермо).

Стоит отметить, что вклад каждого члена общества в поиск новой планеты был неравнозначным. К примеру, до сих пор ведутся споры о том, принимал ли в них действенное участие великий астроном Уильям Гершель, хотя он и был включен в список. Доподлинно известно, что Жозеф Жером де Лаланд отклонил приглашение, сославшись на загруженность другой работой, а пригласительное письмо миланскому астроному Барнабе Ориани было датировано 29 мая 1801 года, то есть через пять месяцев после открытия новой планеты. Ситуация с самим Джузеппе Пьяцци складывалась еще более странно. Хотя он и был в списке членов общества, но никогда не получал приглашения. В письме Ориани фон Зак пишет следующее: «Вы и Пьяцци были в списке этого астрономического общества, которое было создано в сентябре 1800 года. …когда вы напишете Пьяцци, пригласите его от имени Общества». Таким образом, мы можем заключить, что Джузеппе Пьяцци не знал об «участии» в совместном поисковом проекте «Небесной полиции», когда совершил свое открытие, еще не понимая, что он нашел. Но давайте вновь вернемся к нашему первооткрывателю, и я расскажу, что было дальше, ведь история его открытия только начиналась…

10 января 1801 года, к счастью для Пьяцци, над Палермо снова было безоблачное небо. Ученый наблюдал свою находку каждую ясную ночь, пытаясь уловить хотя и призрачные, но все же намеки на ее кометную природу, но все было тщетно. 11 января новый объект сменил свое видимое движение по небесной сфере с попятного на прямое. 24 января, имея 14 позиционных измерений «кометы» и в душе все же надеясь, что это новая планета, Пьяцци пишет письма своему близкому другу Барнабе Ориани в Милан и Иоганну Боде в Берлин. Эти письма во многом схожи, разница лишь в том, что в письме другу Джузеппе делает робкое предположение о том, что открытый им объект все же может быть новой планетой.

«Я назвал эту «звезду» кометой, но поскольку она не имеет туманных очертаний и, кроме того, обладает медленным и довольно равномерным движением, я предполагаю, что она может быть чем-то большим, чем просто комета, однако я ни в коем случае не хочу публично озвучивать эту догадку. Как только у меня будет большее количество наблюдений, я попытаюсь вычислить элементы ее орбиты».

В письме Боде он четко указывает на то, что им открыта именно новая комета.

«1 января я обнаружил комету в Тельце… Она очень крошечная и достигает максимум 8‑й звездной величины без заметной «туманности». Пожалуйста, сообщите мне, наблюдалась ли она уже другими астрономами, поскольку в этом случае я не буду утруждать себя вычислением ее орбиты».

Почему же Пьяцци выбрал именно этих адресатов? С Ориани все ясно: он был его близким другом, астрономом и священником, как и сам Джузеппе, и ему просто хотелось поделиться радостной вестью. Но почему Боде? Возможно, принимая во внимание его непосредственное участие в создании современной формулировки закона Тициуса – Боде, Пьяцци решил завуалированно узнать его мнение по поводу обнаруженной им «некометной» кометы. Вдруг сам Боде с его авторитетом, выскажется за то, что этот объект может быть той самой недостающей планетой?

В конце февраля новость об открытии новой косматой гостьи дошла до других стран. 27 февраля в «Журналь де Пари» (Journal de Paris) ее прочел Жозеф де Лаланд и в тот же день написал письмо в Палермо. Это письмо Пьяцци получил в начале апреля, еще до ответа на написанные им два письма, которые были доставлены адресатам 20 марта (Боде) и 5 апреля (Ориани). Да, вот такими были скорости обмена информацией в начале XIX века. Хотя Пьяцци хорошо знал Лаланда, но не особо хотел делиться с ним всеми собранными данными. В то время «кража» открытий была менее наказуема и отслеживаема, чем в наши дни. Достаточно вспомнить закон Тициуса – Боде… Возможно, что решение все же поделиться данными с Лаландом он принял потому, что директор Парижской обсерватории был гроссмейстером могущественной масонской ложи «Общества Девяти сестер» [10], а сам Пьяцци тоже был масоном.

11 апреля он отправил свои измерения Лаланду и Ориани, но, не получив никаких вестей от Боде, более ему не писал. А сам Иоганн Боде не сидел сложа руки. Как только он получил письмо от Пьяцци, то уцепился за брошенную как бы вскользь фразу: «…без заметной «туманности». Он сопоставил координаты, где был обнаружен новый объект, и всерьез задумался над тем, а не является ли эта находка итальянца тем, что они так ищут? Ему потребовалось немного времени на расчет круговой орбиты с теми параметрами, которые, по его мнению, могла иметь орбита таинственной планеты, в частности, ее среднее расстояние от Солнца, и понял, что его расчеты неплохо согласуются с полученными Пьяцци измерениями. И… нет, он вовсе не собирался писать ответ первооткрывателю такой интригующей находки. Вместо этого 26 марта 1801 года он выступил с предварительным заявлением в Прусской академии наук, после чего написал обо всем Францу фон Заку. Последний на тот момент был не только председателем «Небесной полиции», но и редактором астрономического бюллетеня «Ежемесячная корреспонденция» (Monatliche Correspondenz), издание которого венгерский астроном организовал в 1800 году.

Они встретились через две недели, сразу после Пасхи, в Гамбурге, где Боде объявил об открытии новой планеты, которую единолично назвал Юноной. Теперь вы понимаете чувства и опасения Джузеппе Пьяцци, не спешившего делиться с коллегами детальной информацией о своем открытии? Фон Зак, в свою очередь, настаивал на древнегреческом имени той же богини – Гера. Это название задолго до описываемых событий предложил его покровитель – герцог Эрнст I Саксен-Кобург-Готский. Именно этот вариант и стал широко известен, по крайней мере, на территории современной Германии.

А что же Пьяцци? Он продолжил наблюдать свою «комету» на протяжении января и начала февраля. Астрометрические (позиционные) измерения были получены: 1–4, 10–14, 18–19, 21–23, 28, 30–31 января и 1–2, 5, 8 и 11 февраля. Найденные мной записи говорят о том, что дальнейшие наблюдения были невозможны из-за болезни Пьяцци, а после – из-за малой элонгации объекта наблюдения, то есть угла между ним, наблюдателем и Солнцем. Расчеты показывают, что 11 февраля 1801 года данный угол составлял без малого 94°, что является абсолютно приемлемым условием наблюдений для большинства современных телескопов. Возможно, Палермский круг Пьяцци из-за своей конструкции не позволял проводить наблюдения при высоте (угле места) объекта менее примерно 65°, а выше объект находился уже на светлом закатном небе и был недоступен для наблюдения. Стоит также заметить, что его видимый блеск по сравнению с 1 января 1801 года упал с 7,8 до 8,5 звездной величины. С 16 февраля элонгация снизилась до 90°, и загадочный объект, как говорят астрономы-наблюдатели, ушел на соединение с Солнцем. Как мы знаем сейчас, объект, открытый Пьяцци, вновь стал доступен для наблюдения лишь к концу 1801 года…

Что же происходило все это время? Так как об объекте стало известно лишь тогда, когда он уже был недоступен для наблюдений, коллегам Пьяцци оставалось лишь спорить о его природе и наиболее подходящем, по их мнению, имени. 25 июля 1801 года Джузеппе получил письмо от своего друга Барнабы Ориани; тот писал следующее:

«Должен предупредить вас, что имя Ηρα, или Гера, то есть Юнона, было дано ей почти повсеместно во всей Германии».

Конечно, у Пьяцци подобное самоволие вызвало лишь гнев; с другой стороны, более никто не говорил о его открытии как о комете, так как подобных объектов на круговых орбитах еще не знали [11]. Сам же Джузеппе Пьяцци назвал свою новую планету Церера Фердинанда, в честь богини-покровительницы Сицилии и короля Фердинанда III Бурбонского. Ровно через месяц, 25 августа, он отправил ответное письмо, в котором, не скрывая своего раздражения, написал:

«Если немцы считают, что у них есть право давать имена чужим открытиям, то они могут называть мою новую звезду так, как им нравится; что касается меня, то я всегда буду называть ее Церера и буду очень обязан, если вы и ваши коллеги сделаете то же самое».

В конце концов справедливость восторжествовала, и постепенно имя Церера, данное Пьяцци, хотя и в таком сокращенном варианте, было принято как научным сообществом, так и далекими от астрономии людьми. 25 февраля 1802 года фон Зак в своем письме Ориани – видимо, он не общался с Пьяцци напрямую – писал:

«Что касается меня, то я буду называть ее Церерой, но прошу Пьяцци отказаться от «Фердинанда», потому что оно слишком длинное».

Конечно, в этом была своя логика, хотя все понимали и логику самого Пьяцци: в то время подобное выражение благодарности высокому покровителю было абсолютно обыденным, вспомните хотя бы первое название планеты Уран [12].

Но давайте вновь вернемся в лето 1801 года. Церера открыта, но не наблюдалась уже несколько месяцев. В распоряжении ученых было лишь 21 измерение общей наблюдательной дугой в шесть недель и три угловых градуса небесной сферы. Астрономы «понимали», что во второй половине года, когда новая планета должна стать доступной для наблюдений, им вновь придется искать ее на небе, если у них не будет достаточно точной орбиты и эфемериды [13]. Конечно, область нового поиска будет сокращена, но все же на это может потребоваться много наблюдательного времени. Жозеф де Лаланд передал все астрометрические измерения, полученные от Пьяцци, молодому французскому астроному немецкого происхождения Иоганну Карлу Буркхардту. Несмотря на неполные тридцать лет, этот ученый уже приобрел репутацию специалиста по кометным орбитам, в частности, за исследование движения кометы Лекселя [14], заслужившее общее признание и премию Парижской академии наук.

Буркхардт с энтузиазмом взялся за новую работу и уже 6 июня отправил своему учителю, фон Заку, рассчитанные им элементы круговой орбиты, а 9 июня – «эллипс», более приближенную к реальности слабоэллиптическую орбиту. По его расчетам, построенным по астрометрическим измерениям Пьяцци, выходило, что планета может быть доступна для наблюдений с августа, хотя, как мы знаем сейчас, это было попросту невозможно, ведь ее реальная элонгация на протяжении этого месяца составляла всего от 9 до 23 градусов. В августе французские астрономы предприняли безрезультатную попытку поиска новой планеты, и часть астрономов начала считать, что, возможно, ее не было вовсе, ведь наблюдал ее лишь один человек на Земле – Джузеппе Пьяцци. Франц фон Зак написал письмо Ориани, по сути, обвиняя его друга в том, что тот так долго скрывал свои измерения от научного сообщества и поставил всех в такое сложное положение.

«Есть некоторые астрономы, которые начинают сомневаться в реальном существовании такой звезды. Буркхардт подозревает, что наблюдения очень ошибочны. Это факт, что он [Пьяцци] дал вам и Боде склонение, ошибочное, по крайней мере, на полградуса. Буркхардт говорит, что есть и другие ошибки. Теперь я не могу представить, как такой опытный наблюдатель, как Пьяцци, снабженный лучшими инструментами, полным экваториальным кругом и транзитным телескопом Рамсдена, мог допустить такие ошибки в своих меридианных наблюдениях?»

И. К. Ф. Гаусс

В сентябрьском номере бюллетеня фон Зака «Ежемесячная корреспонденция» Джузеппе Пьяцци опубликовал финальный набор своих астрометрических измерений, которые отличались от тех, что он предоставлял ранее. Было ли это работой над ошибками или умышленным искажением данных, мы не знаем, но факт остается фактом. Выпуск этого бюллетеня попал в руки молодому 24‑летнему немецкому математику Иоганну Карлу Фридриху Гауссу [15], который лишь двумя годами ранее опубликовал свою диссертацию. Именно ему суждено было поставить точку в этом детективном сюжете о пропавшей планете, разработав новый, революционный метод определения орбит по астрометрическим измерениям, который, конечно, в многократно доработанном виде используется и в наши дни. Позже в своей фундаментальной научной работе «Теория движения» (Theoria Motus), опубликованной в 1809 году, он напишет:

«Нигде в летописи астрономии мы не встречали столь благоприятного случая, и вряд ли можно представить себе более благоприятную возможность, чтобы в условиях кризиса и острой необходимости, когда вся надежда обнаружить на небе этот планетарный атом среди бесчисленных малых звезд после почти годичного перерыва основывалась только на достаточно приблизительном знании его орбиты, основанном на этих немногих наблюдениях, продемонстрировать его наиболее ярко. Мог ли я когда-либо найти более подходящую возможность проверить практическую ценность моих концепций, чем сейчас, применяя их для определения орбиты планеты Цереры, которая за эти сорок один день описала геоцентрическую дугу всего в три градуса и после почти что года должна быть обнаружена в области небесной сферы, весьма отдаленной от той, в которой она наблюдалась в последний раз?»

В чем же заключался революционный математический метод гениального ученого и чем он отличался от общепринятых на тот момент методов, использовавшихся Галлеем, Лекселем, Буркхардтом и другими учеными? Главное отличие – это абсолютно новый подход к решению задачи. Методики, использовавшиеся до Гаусса, подразумевали расчет кеплеровой орбиты с «простейшей» круговой до эллиптической и параболической (в случае комет). Эту орбиту необходимо было «вписать» в те позиционные измерения, что были получены астрономами. Комета, а в большей степени это касалось именно их, должна была пройти на небе те же точки, где она и наблюдалась в действительности. Подобные «ручные» вычисления занимали много времени и были доступны лишь избранным математикам. Каждый раз это была во многом «творческая» работа.

Гаусс же предложил четкий алгоритмизированный подход, делавший ставку лишь на астрометрические измерения. В этом и проявился его математический гений. Кеплерова орбита задается шестью параметрами, отвечающими за ее форму (большая полуось, эксцентриситет), ориентацию в пространстве (наклонение, долгота восходящего узла, аргумент перицентра) и положение объекта на ней в заданный момент времени (средняя аномалия). Для того чтобы их определить, нужны минимум три астрометрических измерения, включающих в себя экваториальные координаты объекта на небесной сфере (прямое восхождение α, склонение δ), время наблюдения и координаты наблюдателя. После прохождения четко определенных шагов, где гений Гаусса впервые применил для решения системы уравнений метод наименьших квадратов [16], из преобразований и вычислений, которые я, конечно, не стану здесь приводить, получается решение. Причем для его уточнения можно и даже нужно повторно проходить все шаги – использовать итерационный метод, пока не будет достигнута требуемая точность. Теперь уже любой ученый, владеющий общим математическим аппаратом, мог найти решение этой нетривиальной задачи.

Метод Гаусса стал основой, фундаментом для решения задач определения орбит поначалу естественных, а через полтора века и искусственных космических объектов. Как я уже говорил, в своем классическом определении в наши дни этот метод интересен лишь с точки зрения истории науки. Он многократно дорабатывался многими учеными, которые пытались обойти его проблемные стороны и сделать более универсальным, что им в итоге удалось. Но давайте вновь вернемся в 1801 год.

В октябре Гаусс получил первое решение своей задачи: он определил орбиту Цереры, которая вовсе не походила на решения, уже рассчитанные другими учеными. Он рассчитал эфемериды для своего учителя Франца фон Зака и отправил их в Готу. Дождавшись хорошей погоды 7 декабря, тот навел телескоп на предполагаемое Гауссом местонахождения потерянной планеты и обнаружил в поле зрения три неизвестные звезды. В то время подобное было нормальным явлением: звездные каталоги были еще неполны, хотя он и использовал самый последний, совсем недавно опубликованный Иоганном Боде. Фон Зак измерил положение своих находок, пронумеровав их, и стал ждать следующей наблюдательной ночи. Ему было необходимо подтвердить собственное движение [17] одной из этих «звезд» и тем самым найти потерянную планету.

Как назло, погода в Готе вновь испортилась, и лишь 16 декабря, уже отчаявшись, он смог провести наблюдения в разрывах облаков, гонимых зимними ветрами. Фон Зак навел телескоп на область, где все три его кандидата должны были пересечь небесный меридиан [18]. В назначенное время «звезда № 1» не появилась, и у Франца участилось сердцебиение, но он продолжал ждать. Если сейчас покажутся две другие звезды, то он нашел то, что так долго искали все астрономы мира. Но звезды № 2 и № 3 также не появились, и фон Зак понял, что все они были скрыты тонкой пеленой облаков, которые продолжали застилать небо вплоть до самого Нового года. 18 декабря в своем письме Ориани он разгневанно пишет:

«Что происходит с кораблем Ceres Ferdinandea? Пока ничего не найдено ни во Франции, ни в Германии. Люди начинают сомневаться, скептики уже шутят по этому поводу. Что делает дьявол Пьяцци? Лаланд написал мне, что он [Пьяцци] снова изменил свои наблюдения и опубликовал их новое издание! Что это значит? Лаланд в своем письме добавляет: «Вот почему я не верю в эту планету…»

Немного странное заявление для редактора издания, в котором итальянский астроном опубликовал новую редакцию своих измерений. Ну а что же сам Пьяцци? Что делал он все эти месяцы, пока другие ученые спорили, рассчитывали орбиты и придумывали его планете свои имена? Сразу после своего последнего наблюдения Цереры 11 февраля он серьезно заболел. После выздоровления Пьяцци полностью погрузился в работу по созданию линии меридиана в кафедральном соборе Успения Девы Марии – такие линии часто размещали в итальянских церквях в XVII и XVIII веках. Их можно рассматривать как простейшие гелиометры, позволявшие демонстрировать видимое движение Солнца, а также изменение его угловых размеров, а значит, и расстояния до него. Меридиан в Палермо был торжественно открыт в июне 1801 года, но вряд ли все дело было только в этом. Как мы видим, Пьяцци очень ревностно относился к своему открытию, и его можно понять. Скорее всего, он хотел официально опубликовать свои наблюдения вместе с построенной им самим орбитой новой планеты – открыть ее не только на небе, но и «математически». Но он не был великим математиком, и эта задача, даже в варианте с простейшей круговой орбитой, ему не далась. Он был подавлен. Многие из его коллег открыто обвиняли его в том, что благодаря его «нерасторопности» или гордыне новая планета утеряна, а кто-то уже и вовсе не верил, что она когда-либо существовала.

«Господин Пьяцци, астроном короля двух Сицилий в Палермо, открыл новую планету в начале этого года, и это открытие было настолько желанным, что он держал эту вкусную добычу при себе в течение шести недель, когда он был наказан за свою ограниченность приступом болезни, в результате чего он потерял ее след…»

Невил Маскелайн

У нас нет документальных свидетельств того, что Пьяцци пытался отыскать Цереру по расчетам, полученным Гауссом, как нет и свидетельств того, что он их получил. Его участие в «Небесной полиции» было номинальным: по сути, он никогда не входил и напрямую не общался с этой группой ученых, кроме Барнабы Ориани, особенно после той травли, которую организовали некоторые из них. Итак, для Джузеппе Пьяцци Церера осталась таинственным призраком, который он наблюдал 40 дней, после чего он исчез как морок. Из небытия его вернут другие астрономы, и наша детективная история завершится ровно через год после своего начала…

Беглянка Церера была обнаружена Францем фон Заком 31 декабря 1801 года недалеко от рассчитанного Гауссом положения. Его «звезда № 1» так и не появилась вместе с двумя другими некаталогизированными звездами, но совсем рядом с тем положением, которое она занимала 7 декабря, мерцала другая неизвестная звездочка! Это была Церера. Спустя два дня ее независимо от фон Зака нашел Генрих Ольберс, для которого история открытия астероидов еще только начиналась. 14 января 1802 года фон Зак написал о переоткрытии новой планеты Ориани, и, как мы уже понимаем, опосредованно и самому Пьяцци:

«Спешу сообщить вам, что 7 декабря прошлого года я обнаружил Цереру Фердинанда. Я уже опубликовал это наблюдение в январском номере моего журнала за 1802 год… не понимая тогда, что это планета, хотя и подозревая, что это так. 31 декабря я убедился в этом, и моя подозрительная звезда изменила свое положение. 11 января я наблюдал ее в третий раз (погода здесь ужасная), и у меня появилась уверенность в своей находке, о чем я имею удовольствие сообщить вам… Г-н Ольберс открыл планету Цереру независимо в Бремене, но позже меня, 2 января. Я сказал независимо, так как на самом деле он сделал открытие так же хорошо, как и я, поскольку я не посылал ему свои наблюдения, которые держал в секрете до 11 января, пока не был полностью уверен в своем открытии… Я надеюсь, что Пьяцци, вы, или другие господа астрономы, пользуясь прекрасным итальянским климатом, нашли планету раньше меня».

Спустя несколько месяцев ее впервые назовут новым типом небесных тел – астероидом [19], то есть «звездоподобным» за его полное визуальное сходство с далекими звездами. Тайну такого объекта могло выдать лишь его медленное движение на фоне неизмеримо более далеких светил. Это название научное сообщество будет признавать неспешно и трудно, но в итоге оно все же станет общепринятым. Церера была первым, но далеко не последним открытым астероидом. На момент написания этих строк астрономам известно более 1,4 миллиона подобных объектов, которые уже разделены на группы и многочисленные семейства. Но все это будет потом, а что стало с героями моего рассказа?

Генрих Ольберс за свою яркую карьеру астронома открыл три кометы, в том числе знаменитую короткопериодическую комету 13P/Olbers в 1815 году, и два астероида – Палладу и Весту. Об истории их открытия мы поговорим в следующей главе. Ольберс был автором гипотезы существования и разрушения планеты между орбитами Марса и Юпитера, а также «парадокса Ольберса» [20], правда, ранее уже сформулированного швейцарским астрономом Жаном Филиппом де Шезо. В 1803 году он первым получил престижную астрономическую премию Лаланда [21] за открытие астероида Паллада, и вторую, в 1807 году, за открытие Весты. Скончался в возрасте 81 года, 2 марта 1840 года в Бремене.

Для Франца фон Зака переоткрытие Цереры стало главным научным достижением в жизни. В 1801 году он получил титул барона, но спустя три года после кончины его покровителя – герцога Эрнеста II – обсерватория Готы была закрыта, а астроном переехал в Марсель, где продолжил свои геодезические изыскания. Позже он перебрался в Геную, где выпустил свой уже третий астрономический бюллетень, который издавался с 1818 по 1826 годы. Барон Франц фон Зак скончался в Париже во время эпидемии холеры 2 сентября 1832 года и был похоронен на кладбище Пер-Лашез.

Карл Фридрих Гаусс по праву считается одним из величайших математиков всех времен. В 1809 году он издал свой фундаментальный научный труд «Теория движения», за что в том же году был удостоен астрономической премии Лаланда. За свою жизнь он стал почетным членом нескольких академий наук, в том числе Петербургской, а также лауреатом многих премий. Помимо астрономии, Гаусс внес неоценимый вклад в алгебру, геометрию, математический анализ, теорию чисел, статистику, геодезию и физику. В 1815 году занял должность первого директора Гёттингенской обсерватории и оставался им вплоть до своей смерти 23 февраля 1855 года. Великого ученого похоронили в родном Гёттингене. В его честь король Ганновера Георг V приказал отчеканить медаль с выгравированным портретом Гаусса и надписью: Mathematicorum Princeps («Величайший из математиков»). В наше время имя Карла Фридриха Гаусса носит высшая научная премия в области достижений в прикладной математике.

Пусть Джузеппе Пьяцци и не был великим математиком, но в истории науки он остался как отличный астроном-наблюдатель. В 1804 году после Генриха Ольберса он получил свою первую престижную астрономическую премию Лаланда за открытие Цереры. Пьяцци создал два превосходных, по меркам своего времени, звездных каталога. В 1806 году обнаружил большое собственное движение звезды 61 Лебедя и указал, что эта звезда является отличным кандидатом для параллактических измерений (из которых возможно определить дальность). Это было сделано Фридрихом Бесселем в 1838 году. В 1814 году Пьяцци получил свою вторую премию Лаланда, на этот раз за создание звездного каталога. Спустя три года Пьяцци стал директором только что построенной обсерватории Неаполя, города, где он завершил свой жизненный путь 22 июля 1826 года в возрасте 80 лет. В 1871 году на главной площади его малой родины – городка Понте – была установлена мемориальная статуя, а спустя век на открытой им Церере появился кратер, названный в честь этого великого астронома.

Глава 2

Имя мне – легион

1779 год. По узким улочкам корсиканского Араччо в коротких штанишках бегает десятилетний мальчик Наполеон Буонапарте, на Гавайях погибает Джеймс Кук, а уже хорошо известный на тот момент французский астроном, первый профессиональный охотник за кометами, Шарль Мессье упускает шанс открыть новую «планету» за два года до обнаружения Урана и за 22 года до открытия Цереры. Как вы уже поняли, мы с вами снова погружаемся в детективную астрономическую историю…

6 января 1779 года Иоганн Боде открыл свою первую комету, которая в наши дни имеет обозначение C/1779 A1 (Bode). К сожалению, мы мало знаем об этой страннице Солнечной системы. Комета была открыта вблизи перигелия, который она прошла внутри орбиты Земли, а значит, была достаточно яркой и наблюдалась до середины мая того же года. Обладая околопараболической орбитой, эта комета надолго, а может, навсегда улетела от Солнца. На самом деле, комета 1779 года была не первой кометой Иоганна Боде. Десятью годами ранее он независимо от Шарля Мессье открыл Великую комету 1769 года – комету Наполеона, но тогда его открытие не было официально признано.

И вот 6 апреля 1779 года эту комету в очередной раз наблюдал Шарль Мессье – не только успешный астроном, но и создатель прекрасных астрономических карт. Он собирал данные о пути кометы, чтобы позже зарисовать путь ее движения по небесной сфере. Мессье всю свою жизнь охотился за «туманными» объектами – кометами и далекими туманностями, которые можно легко спутать с косматыми странницами. Именно для этой цели он и создал свой известнейший каталог, который сейчас мы знаем как каталог Мессье. Так как его не интересовали звездоподобные объекты, он не заметил «блуждающую звезду», которую собственноручно зарисовал на карте. Ее загадку разгадали лишь в начале следующего века. Но как об этом стало известно нам?

В 2013 году бельгийский любитель астрономии Рене Буртембург в «Журнале истории астрономии» (Journal for the History of Astronomy) опубликовал статью, в которой показал, что одна из 138 звезд, зарисованных Мессье на созданной им карте движения кометы C/1779 A1 (Bode), не что иное как объект, который сейчас мы знаем как астероид (2) Паллада. В этом ему помогли современные компьютерные программы, которые позволяют рассчитывать соединения [22] нескольких небесных тел. Рене задался вопросом: «А что, если на прекрасных детальных картах Мессье уже был запечатлен еще не открытый «звездоподобный» астероид?». Для своих изысканий он использовал те части карт, где кометы, наблюдавшиеся Мессье, пересекали линию эклиптики, то есть ту область небесной сферы, где обнаружение астероидов наиболее вероятно. Компьютерный расчет выдал два объекта и время их соединения: это были комета C/1779 (Bode) и астероид (2) Паллада, максимально сблизившиеся на небе в созвездии Дева до 1,36 градусов в 14 часов 32 минуты 6 апреля 1779 года. На карте Мессье обозначена «звезда», которой давным-давно нет на этом месте. Он был в шаге от великого открытия новой планеты, но в тот день удача отвернулась от прославленного французского астронома…

Г. Ольберс

Мы с вами переносимся в 1802 год. Церера вновь обнаружена усилиями Карла Фридриха Гаусса, Франца фон Зака и Генриха Ольберса. Чтобы не допустить ситуации 1801 года и не потерять «беглянку» вновь, астрономы продолжили время от времени проводить ее наблюдения для уточнения орбиты. Этой задачей занимался и Генрих Ольберс. К концу марта погода в Бремене наконец-то наладилась, и Генрих смог вернуться к наблюдениям. И первой целью стала, конечно же, Церера. Если говорить начистоту, то его настоящей главной целью и мечтой было открытие своей планеты, как в свое время это сделали Уильям Гершель и Джузеппе Пьяцци. Да, он помог переоткрыть Цереру, это было важным научным событием, но все же это не было настоящим открытием, которого он так жаждал.

28 марта Ольберс навел свой апохроматический рефрактор [23] Питера Доллонда [24] на Цереру и, как обычно, зарисовал положение всех звезд, попавших в поле зрения. Теперь нужно было сравнить результаты с январскими наблюдениями. Он ожидал увидеть смещение одной из зарисованных им звезд – Цереры, но всего в 7,5 градусах от нее нашел то, чего вовсе не ожидал: новую «звезду», которой не было на этом месте два месяца назад! Она была примерно равна по блеску Церере. За несколько часов наблюдений астроном установил, что новый объект и правда перемещался, причем движение его так же, как у самой Цереры, было ретроградным, но двигался он под значительно большим углом к плоскости эклиптики. 30 марта в своем письме Иоганну Боде Ольберс написал:

«Спешу сообщить вам о важном астрономическом открытии. С 28 марта я наблюдаю в северном крыле Девы помимо Цереры еще одну движущуюся звезду, которая похожа на Цереру по всем параметрам, неотличима от звезды 7‑й величины с моим «Доллондом», ретроградна, как она [Церера], но только быстрее движется в северном склонении».

Как и в случае с открытием Цереры, и сам Ольберс, и Боде сначала посчитали, что открыта новая комета, но уже после нескольких дней наблюдений пришли к выводу, что это открытие может оказаться новой планетой. Генрих Ольберс написал письмо Францу фон Заку, и тот уже 4 апреля лично наблюдал только что открытый объект. Именно в этом письме Ольберс впервые назвал свою планету Палладой в честь Афины Паллады [25]. Фон Зак быстро распространил информацию об открытии, и новую планету начали наблюдать многие европейские астрономы. Стоит отметить, что, в отличие от открытия Цереры, эта новость была воспринята научным сообществом достаточно спокойно. 8 апреля фон Зак, причем в этот раз напрямую, а не через Барнабу Ориани, написал письмо Джузеппе Пьяцци в Палермо.

«Звезда доктора Ольберса, о которой я имел честь сообщить вам, на самом деле является планетой, вращающейся вокруг Солнца по сильно наклоненной орбите… Она находится между Марсом и Церерой; и несомненно, еще много подобных планет должно существовать в различных пространствах между планетами… Именно вам, уважаемый коллега, мы обязаны всеми этими открытиями, без вашей Цереры не было бы и Паллады. Без Паллады не будет будущих открытий ни у кого из нас. Какое новое поле [для деятельности]!»

Некоторых астрономов смущала орбита новой планеты: она в целом походила на орбиту Цереры, но имела более значительное наклонение [26] к плоскости эклиптики. Немецкий астроном Иоганн Шрётер высказал предположение, что Паллада – это промежуточный объект между планетой и кометой. Эту идею подхватил и молодой талантливый шотландский физик, математик и астроном Дэвид Брюстер, который писал:

«…поскольку звезда Паллада напоминает комету по своему движению, по своей малости, по своей орбите и по наклону этой орбиты, мы вправе причислить ее к числу этих небесных тел».

Но все же это мнение не стало популярным: большая часть астрономов считала Цереру и Палладу планетами. Самым дальновидным оказался великий Уильям Гершель. 6 мая 1802 года он представил Королевскому обществу статью «Наблюдения двух недавно открытых небесных тел», а 22 мая отправил письмо Пьяцци с ее основными тезисами. Именно в этой статье он впервые предложил название для нового класса открытых объектов – астероиды.

«В своей статье я говорю, что благодаря интересным открытиям господ Пьяцци и Ольберса мы познакомились с новыми видами небесных тел, с которыми до сих пор не были знакомы».

Правда, как выяснилось, это название придумал вовсе не Гершель. В мае 1802 года, во время работы над статьей он попросил своего друга – английского исследователя музыки Чарльза Берни – дать латинское или древнегреческое название «маленьким звездам», которые были недавно найдены. В письме своему сыну, Чарльзу-младшему, отец предложил греческое слово «aster», означающее «звезда», сын же добавил окончание «oid» для большего благозвучия. А вот споров по поводу имени новой планеты, или астероида, на этот раз было гораздо меньше. Против имени Паллада высказался Лаплас, предложивший назвать планету в честь самого первооткрывателя – Ольберс. Шрётер называл ее «Ольберсианской звездой», но чаще всего на территории современной Германии планету называли Палладой Ольберса. В итоге сам Ольберс выступил категорически против упоминания своего имени в названии, и споры постепенно сошли на нет.

Итак, теперь астрономы получили сразу две планеты там, где по правилу Тициуса – Боде должна была быть лишь одна. Гершель подлил масла в огонь своим заявлением про новый, ранее неизвестный класс объектов Солнечной системы, и еще больше поставил под сомнение теорию, которая блестяще подтвердилась двадцатью годами ранее, когда он же открыл Уран. Первым за «спасение» правила высказался сам первооткрыватель Паллады – Генрих Ольберс.

Уже в июне 1802 года астроном предпринял попытку объяснить существование двух планет в одной области пространства, не опровергая «прекрасного гармоничного закона планетарных расстояний», или закона Тициуса – Боде. Основываясь на том, что среднее расстояние от Солнца для Цереры и Паллады почти совпадает (2,767 а. е. и 2,770 а. е., соответственно), Ольберс высказал гипотезу, что настоящая планета между орбитами Марса и Юпитера существовала, но по каким-то причинам разрушилась, оставив после себя рой малых планет. К ним и и относятся два уже открытых астероида. Что касается причин подобного катаклизма, то Ольберс предполагал, что это могли быть какие-то внутренние силы или столкновение с огромной кометой.

Такой сценарий мог объяснить и наблюдаемые астрономами колебания блеска двух астероидов: осколки разрушившейся планеты скорее всего не были сферами, как планеты, а имели неправильную форму. Как писал Барнаба Ориани, уже хорошо известный нам итальянский астроном и близкий друг Джузеппе Пьяцци: «При вращении они не всегда отражали одинаковое количество света». Таким образом, Генрих Ольберс был убежден, что в пространстве между Марсом и Юпитером в скором времени будут открыты и другие объекты, подобные Церере и Палладе. И он не ошибся. Новая теория Ольберса была логичной, подтверждалась наблюдениями, пусть пока еще малым числом открытых «фрагментов», и была принята большей частью астрономического научного сообщества. Принимая во внимание изотропный распад первичного тела (разлет во всех направлениях), или катастрофический взрыв, ученые пришли к выводу, что все орбиты крупных осколков должны пересекаться в месте предполагаемого разрушения и симметрично, с противоположной относительно Солнца стороны. На небесной сфере эти области находились вблизи созвездий Дева и Кит. Именно этот вывод и привел астрономов к открытию третьего астероида.

Карл Людвиг Хардинг – немецкий астроном, сын пастора, получил хорошее образование по теологии, математике и физике в Гёттингенском университете. В 1796 году уже известный астроном Иоганн Иероним Шрётер нанял тридцатилетнего ученого в качестве репетитора для своего сына, но вскоре тот стал смотрителем, а с 1800 года и наблюдателем обсерватории Шрётера в Лилиентале близ Бремена. В том же году Хардинг, как и сам Шрётер, вошел в группу «Небесной полиции» и приступил к поиску новой планеты. После того как Церера и Паллада были открыты, Генрих Ольберс высказал свою гипотезу о существовании целого семейства подобных объектов, являющихся осколками одной большой, но разрушившейся планеты, и сократил область поиска до двух, пусть и обширных, областей неба. Тогда Карл Хардинг начал осматривать «осеннюю» поисковую область вблизи созвездия Кит, хорошо видимую в северном полушарии именно в этот период. Следует отметить, что общеизвестное имя этой гипотетической планеты, которое вы, скорее всего, не раз слышали, Фаэтон [27], впервые предложил только в 1949 году наш соотечественник, известный астроном и исследователь комет, Сергей Владимирович Орлов. Так что в XIX веке никакого Фаэтона не существовало и в помине.

1 сентября 1804 года на стыке созвездий Кит и Рыбы Хардинг обнаружил новую «блуждающую звезду» – астероид, назвать который он предложил Карлу Гауссу. Тот выбрал имя Юнона, в честь древнеримской богини, супруги самого Юпитера. Новый астероид был обнаружен именно там, где и было предсказано, что, конечно же, укрепило позиции гипотезы Ольберса, которая на многие десятилетия стала главенствующей и была окончательно развенчана лишь во второй половине XX века. Что же касается Карла Хардинга, то этим открытием он навеки вписал свое имя в анналы астрономии. В том же 1804 году он был удостоен премии Лаланда. В 1805 году стал доцентом, а с 1812 года – профессором астрономии в своей альма-матер, Гёттингенском университете, где еще многие годы изучал кометы и переменные звезды.

Спустя ровно пять лет и один день после открытия Паллады – 29 марта 1807 года – Генрих Ольберс совершил новое открытие, и опять новый астероид оказался в той самой предсказанной области неба, но на этот раз уже «весенней» – в созвездии Дева. В то время техника обнаружения подобных объектов не менялась, так что я не стану более на этом останавливаться. Поскольку для Ольберса открытие стало уже вторым, то он, как и Карл Хардинг, решил предоставить право выбора имени нового небесного тела великому Гауссу, и тот выбрал имя Веста в честь древнеримской богини дома и домашнего очага. К этому астероиду, как и к Церере, мы еще не раз вернемся на страницах нашей книги. Итак, в 1807 году все факты указывали на то, что гипотеза Ольберса верна, и когда-то в Солнечной системе действительно существовала еще одна, погибшая планета. В 1812 году великий математик Жозеф-Луи Лагранж высказал мнение, что эта гипотеза хотя и экстравагантна, но вовсе не маловероятна. Астрономам оставалось ловить другие, возможно, более мелкие кусочки разрушившейся планеты в двух определенных областях небесной сферы и «складывать» их воедино. Но что-то пошло не так…

Следующего открытия астероида пришлось ждать более 38 лет. Его не дождались ни Генрих Ольберс, ни тем более Джузеппе Пьяцци. Произошло оно лишь 8 декабря 1845 года. И пусть прошло так много лет, но это открытие тонкой нитью связано с открытием первой четверки астероидов. Его совершил почтмейстер и астроном-любитель Карл Людвиг Хенке, и это отличный пример целеустремленности и долгого пути к своей мечте. Но что произошло после открытия Весты? Астрономы с энтузиазмом продолжили поиски новых астероидов. Им казалось, что они знают, где искать, и обнаружение новых астероидов – лишь вопрос времени, но история показала, что они не были готовы ждать так долго. Шли годы, а новых открытий все не было. Наполеоновские войны докатились до многих обсерваторий, где работали члены «Небесной полиции». В 1816 году умер Шрётер, и знаменитая обсерватория Лилиенталя, служившая пристанищем для многих ученых, пришла в упадок. Часть астрономов, потерявших надежду на собственное открытие, меняли сферу деятельности или вовсе уходили из науки, а те, кто оставался, высказывали мнение, что все крупные осколки разрушившейся планеты уже найдены, а чтобы открыть более мелкие фрагменты, нужны совсем другие телескопы. Открытие астероидов стало легендой, в которую поверил Карл Хенке.

К. Хенке

В 1830 году, в возрасте 37 лет, примерно через 15 лет после того, как большинство профессиональных ученых-астрономов забросили поиски новых астероидов, Карл решил продолжить искать их самостоятельно. К сожалению, подробностей принятия этого решения, как и информации о его поисковой стратегии, у нас нет, но можно предположить, что Хенке начал свой поиск в «астероидных» областях созвездий Дева и Кит, а позже расширил зону поиска на всю околоэклиптическую область небесной сферы. В 1838 году по здоровью – эхо ранения при Лютцене – он вышел на пенсию, став городским судьей и получив больше времени на занятия астрономией. 8 декабря 1845 года Хенке наблюдал четвертый открытый астероид – Весту, и, как это уже бывало не раз, в поле зрения телескопа заметил кое-что еще… Рядом с яркой Вестой (блеск около 6m,6), всего в 3,2 угловых градуса, двигался более темный объект десятой звездной величины, причем это открытие произошло в созвездии Телец, достаточно далеко от созвездия Кит и еще дальше от Девы. Новый астероид назвали в честь древнегреческой богини справедливости – (5) Astraea (Астрея). Вот так целеустремленный любитель вновь вернул общемировой научный интерес к астероидам. Следующее открытие всего через полтора года снова совершил сам Хенке: 1 июля 1847 года в его поисковые сети попался новый астероид, и Хенке по сложившейся традиции предложил уже семидесятилетнему Карлу Гауссу дать имя новому небесному телу. Великий пожилой математик назвал шестой астероид в честь Гебы – древнегреческой богини юности. Тем самым был достигнут паритет между богинями обоих пантеонов.

Дальше открытия астероидов превратились в полноводную реку. В том же 1847 году английский астроном Джон Хинд открыл сразу два новых астероида – (7) Iris (Ирида) и (8) Flora (Флора). В последующие годы темп открытий лишь возрастал. 4 октября 1857 года был открыт уже 50‑й астероид – (50) Virginia (Вирджиния). Анализ орбит новых астероидов привел к возникновению сомнений в красивой и некогда стройной гипотезе Ольберса. Французский математик Франсуа Араго отметил, что орбиты большинства новых обнаруженных астероидов не пересекаются таким образом, чтобы подтвердить гипотезу разрушения некогда единого крупного тела:

«Большое количество этих тел, известных сегодня, заставляет предположить, что существуют и другие причины их рождения. Пересечения пар орбит малых планет далеко не во всем согласуются с гипотезой Ольберса; тем не менее переплетение их орбит свидетельствует о тесной связи между многими из этих тел, и это представляет собой любопытный предмет для исследования…»

Впервые сам термин «пояс астероидов» стал появляться в научной литературе в самом начале 50‑х годов XIX века. В 1847 году в оригинале, а двумя годами позже и в английском переводе многотомного издания «Космос – проект физического описания мира» (Kosmos – Entwurf einer physischen Weltbeschreibung) немецкого географа и натуралиста Александра фон Гумбольдта есть строки:

«… и регулярное появление, примерно 13 ноября и 11 августа, падающих звезд, которые, вероятно, являются частью пояса астероидов, пересекающих орбиту Земли и движущихся с планетарной скоростью».

Другое раннее упоминание «пояса астероидов» можно найти в книге Роберта Джеймса Манна «Путеводитель по познанию небес» (A Guide to the Knowledge of the Heavens):

«Орбиты астероидов расположены в широком поясе космоса, простирающемся между крайними точками…»

Как мы видим, некогда «пустая» область между орбитами Марса и Юпитера, где искали всего лишь одну неизвестную планету, за полвека превратилась в область пространства, населенную десятками, а возможно, сотнями и тысячами небольших тел, которые впервые стали изучать как общую популяцию – некое единое целое, имеющее общую историю происхождения. Но какую?

В 1867 году, когда число открытых астероидов приблизилось к девяти десяткам, в XIII главе своей книги «Трактат о падающих звездах, огненных шарах и аэролитах [28]» (A Treatise on Shooting-Stars, Fire-Balls, and Aerolites) американский астроном Дэниел Кирквуд первым заметил интересные закономерности в распределении астероидов по большим полуосям их орбит: пустоты, или как их официально называют сейчас, люки Кирквуда.

Д. Кирквуд

«Ширина этой зоны [пояса астероидов] такова, что она содержит несколько участков, в которых периоды астероидов будут соизмеримы с периодами Юпитера. Как и в случае с возмущением кольца Сатурна внутренними спутниками, влияние Юпитера будет иметь тенденцию к образованию разрывов или пропастей в первичном кольце».

Догадавшись, что подобные «пустынные» области могут образовываться под мощным гравитационным воздействием самой массивной планеты Солнечной системы – Юпитера, он установил, что астероиды избегают орбитальных периодов, находящихся в простом целочисленном соотношении с периодом обращения самого газового гиганта вокруг Солнца. К примеру: 2:1 (на два полных оборота астероида приходится один оборот планеты), 3:2, 5:2. Сейчас таких резонансов известно намного больше, это лишь основные. Когда астероид попадает в резонанс, то достаточно быстро, по космическим меркам, гравитационное воздействие Юпитера «выбрасывает» его на другую орбиту. К вопросу внутреннего строения пояса астероидов мы еще обязательно вернемся, а сейчас перейдем ко второму, не менее важному выводу Кирквуда.

Так как гипотеза Ольберса уже плохо стыковалась с наблюдательными данными, вопрос происхождения роя астероидов вновь находился на научной повестке. Если это не разрушение чего-то единого и крупного, то что тогда? Именно Дэниел Кирквуд первым в развитие небулярной теории Канта и Лапласа о формировании Солнечной системы высказал гипотезу о том, что планеты между орбитами Марса и Юпитера никогда не существовало. Мощное гравитационное воздействие Юпитера на эту область пространства просто не дало ей возможности сформироваться из того первозданного вещества, из которого родились планеты земной группы. В этой области пространства в соответствии с правилом Тициуса – Боде, опиравшимся на красоту божественного творения, действительно могла существовать планета, но в дело вмешались физика и гравитация.

В 1872 году поиском астероидов занялся молодой 24‑летний ученый, имя которого и по сей день вписано в историю астрономии как самого результативного визуального первооткрывателя астероидов. Иоганн Палиса родился 6 декабря 1848 года в Силезском Троппау (ныне Опава, Чехия). С 1866 по 1870 годы он изучал математику и астрономию в Университете Вены, который официально окончил лишь в 1884 году. Это не помешало молодому ученому стать помощником наблюдателя в университетской обсерватории, а чуть позже – в обсерватории Женевы. В 1872 году Иоганн Палиса получил должность наблюдателя в Австрийской морской обсерватории в Поле (ныне Пула, Хорватия), где его основным направлением деятельности стало составление и уточнение звездных каталогов, использовавшихся для точной морской навигации (отсюда и «морская» обсерватория). Но, как мы уже знаем, там, где речь идет о педантичных и многократных наблюдениях звезд, непременно появятся и крадущиеся во тьме астероиды…

И. Палиса

Свой первый астероид (136) Austria (Австрия) Палиса открыл 18 марта 1874 года с помощью 150‑миллиметрового рефрактора. Следующее открытие не заставило себя долго ждать: через месяц, 21 апреля, в его сети попался новый астероид (137) Meliboеa (Мелибея), а 13 октября – (140) Siwa (Жива). 2 ноября 1875 года он открыл свой седьмой астероид – (153) Hilda (Хильда), еще не зная, что новое небесное тело станет первым и главным объектом одноименной группы астероидов – очень редких малых тел Солнечной системы, движущихся вокруг Солнца в танце с Юпитером в орбитальном резонансе с ним 3:2. О Хильдах, как и о других группах и семействах астероидов, мы с вами подробно поговорим уже в следующей главе. Всего за восемь лет работы в Поле Палиса открыл 27 астероидов и одну комету – C/1879 Q1 (Palisa).

Когда в 1880 году император Австро-Венгерской империи Франц Иосиф I открыл новую Венскую обсерваторию, Палисе предложили должность адъюнкта, сравнимую с современным наблюдателем. И хотя в Поле он уже был директором обсерватории, Палиса все же решил принять предложение во многом из-за возможности проводить наблюдения уже на более крупном, 680‑миллиметровом рефракторе. Огромный телескоп с фокусным расстоянием более 10,5 метров, установленный под 14‑метровым куполом, требовал совместной работы астронома-наблюдателя и двух ассистентов. Ходят легенды, что в полночь Палиса отправлял своих помощников спать, чему они были только рады, а сам оставался один на один с телескопом и ночным небом, полным звезд и еще не открытых астероидов.

Его открытия продолжились и в Вене. 31 января 1883 года он открыл астероид (232) Russia (Россия), имя которому предложил видный русский ученый, астроном Василий Павлович Энгельгардт [29], а 29 сентября 1884 года – астероид (243) Ida (Ида), тот самый, у которого в 1991 году автоматическая межпланетная станция «Галилео» обнаружила первый естественный спутник. 3 октября 1911 года Палиса открыл околоземный астероид (719) Albert (Альберт), который позже был утерян и переоткрыт лишь в 2000 году. За свою карьеру, а он вышел на пенсию в 1919 году, Иоганн Палиса открыл 122 астероида, причем все его открытия были визуальными, хотя именно в то время быстро набирала популярность и признание совсем иная техника поиска астероидов. Палиса умер в Вене 2 мая 1925 года в возрасте 77 лет.

Знаковое событие – настоящая научно-техническая революция – произошло в 1891 году, спустя 90 лет после открытия Цереры. Считается, что первую фотографию, дошедшую до наших дней, получил Жозеф Нисефор Ньепс в 1826 году с помощью техники гелиографии. Снимок «Вид из окна Ле Гра» экспонировался около восьми часов. Конечно, эта техника не позволяла запечатлеть сколько-нибудь динамичные сцены. Первое фото человека было получено другим французским изобретателем – Луи Дагером в 1838 году. Он применил свою технику – дагеротипию, основанную на светочувствительности йодистого серебра. Время экспонирования уменьшилось до 10 минут, что открывало новые горизонты как для творчества фотографов, так и для науки.

Первым астрономическим объектом, который был запечатлен на фотографии, как, думаю, вы уже догадались, стала Луна. Изображение, в котором не сразу узнается естественный спутник Земли, было получено в марте 1840 года Джоном Уильямом Дрейпером. Спустя 10 лет, 16 июля 1850 года, Уильяму и Джорджу Бондам удалось получить первую фотографию звезды – Веги. Первые фотографии кометы были получены в сентябре 1858 года Уильямом Ашервудом и все тем же Джорджем Бондом. Пришло время астероидов, и именно фотография позволила совершить гигантский скачок в их открытии и накоплении знаний об этих телах Солнечной системы.

В 1891 году искать новые и «переоткрывать» уже известные астероиды на фотоснимках впервые попробовал немецкий астроном Максимилиан Вольф в Гейдельбергской обсерватории. Он родился 21 июня 1863 года в Гейдельберге (Германия) в семье врача Франца Вольфа. С детства увлекался наукой, в том числе астрономией. Отец всячески поощрял увлечение сына и даже построил для него обсерваторию в саду их семейного дома, где Максимилиан совершил свое первое открытие, обнаружив короткопериодическую комету 14P/Wolf. Получив прекрасное образование в местном университете и оставшись в нем работать, Вольф, талантливый ученый, прекрасный лектор и организатор, лично взялся руководить строительством Государственной обсерватории Гейдельберг-Кёнигштуль (Landessternwarte Heidelberg-Königstuhl). Вольф изучал опыт постройки современных телескопов в США и вернулся на родину не с пустыми руками: в кармане у него был грант на 10 000 долларов США от Кэтрин Вульф Брюс – филантропа, дочери успешного инженера и бизнесмена Джорджа Брюса. На эти деньги он заказал у американского специалиста Джона Брашира производство 40‑сантиметрового сдвоенного астрографа [30]. Для того чтобы попробовать фотографический поиск астероидов, Вольф закрепил фотокамеру на трубе телескопа, который использовал лишь для наведения на нужную область небесной сферы и дальнейшего ведения со звездной скоростью, чтобы компенсировать суточное вращение Земли.

М. Вольф

Пусть фотокамера пока еще не была установлена в фокальной плоскости самого телескопа и, по сути, никак не использовала возможности его оптики, новый революционный подход менял сами принципы поиска астероидов. Вольф использовал длительные, 2–3‑часовые, выдержки для каждого участка неба, тем самым добиваясь решения двух задач одновременно: он накапливал сигнал, а значит, мог обнаруживать более тусклые объекты, чем при визуальных наблюдениях. Напомню, что человеческий глаз, в отличие от фотоприемных устройств, не может накапливать сигнал (фотоны). Кроме того, такая техника позволяла сразу же отделять астероиды от далеких звезд фона: за время экспонирования астероиды, будучи неизмеримо ближе к наблюдателю, смещались, и на фотоснимке выглядели не как точечные «звезды», а как короткие штрихи. Но была и проблема: большой масштаб полученного изображения затруднял измерение положения обнаруженного объекта на небесной сфере. Более точные астрометрические измерения необходимо было производить вручную, визуально наблюдая только что обнаруженный астероид с помощью нитяного микрометра [31] и более длиннофокусного визуального инструмента. В итоге пока фотография использовалась лишь для первичного обнаружения, но не для измерения положения небесных тел (астрометрии).

Первый астероид, открытый фотографическим методом, Максимилиан Вольф обнаружил 22 декабря 1891 года. Он назвал его (323) Brucia в честь Кэтрин Брюс, на деньги которой и был построен новый поисковый инструмент Гейдельберг-Кёнигштульской обсерватории. Эффективность нового метода поиска была очевидна, и число открытий астероидов постепенно начало расти. Если с 1871 по 1891 годы было открыто 210 астероидов, то с 1891 по 1911 годы уже 384. За свою долгую и насыщенную научную жизнь Вольф открыл в общей сложности 248 астероидов, в том числе абсолютно новую группу тел за пределами астероидного пояса, но об этом мы поговорим чуть позже.

Фотографический метод поиска начали использовать и другие астрономы. В 1896 году с помощью 15‑сантиметровой портретной камеры со светосилой f/3,5 свой первый «фотографический» астероид – (422) Berolina (Беролина) – открыл немецкий астроном Карл Густав Витт. Спустя менее чем два года, 13 августа 1898 года, во время поиска давно потерянного астероида (185) Eunike (Эвника), а тогда это было обыденным делом, он и его ассистент Феликс Линке не только обнаружили пропажу, но и заметили на фотопластинке штрих длиной 0,4 мм[32], относящийся к неизвестному ранее объекту.

Снимок астероида (80) Sappho (показан стрелками), полученный М. Вольфом в 1892 году

Я не зря написал о длине штриха. Она говорит нам об угловой скорости нового объекта, явно выделявшейся на фоне двух других астероидов, попавших на тот же снимок: 1,19 угловой секунды в минуту против 0,75˝/мин для астероида (185) Эвника и 0,58˝/мин для (119) Althaea (Алфея). Такая угловая скорость указывала на то, что новый астероид может находиться ближе к Земле, у самых внутренних границ пояса астероидов или даже вне его пределов. Дополнительные измерения позволили определить орбиту нового объекта, получившего номер и имя (433) Eros (Эрос) [33]. В отличие от других открытых астероидов, большая полуось его орбиты (1,5 а. е.) и эксцентриситет (0,2) позволяли этому объекту приближаться к Земле на расстояние до 0,15 а. е. (433) Эрос стал первым известным астероидом, пересекающим орбиту Марса и сближающимся с Землей. К нему мы еще не раз вернемся на страницах этой книги. А пока… XX век наступает!

В новое столетие человечество вошло с 463 каталогизированными астероидами. 22 февраля 1906 года Максимилиан Вольф открыл свой 117 астероид, названный (588) Achilles (Ахилл), который стал первым официально открытым троянским астероидом Юпитера – абсолютно новой группой малых тел Солнечной системы, обращающихся вне пределов пояса астероидов на орбитах, схожих с орбитой самого газового гиганта. Об этой группе мы еще тоже обязательно поговорим. Я неслучайно использовал словосочетание «официально открытым» применительно к Ахиллу. Как известно в наши дни, почти полутора годами ранее, 13 сентября 1904 года, астрономы Йоркской обсерватории обнаружили другой «троянец» Юпитера, который мы знаем сейчас как (12126) 1999 RM11. Его наблюдали всего одну ночь, но этого недостаточно для официального признания открытия, а затем объект был утерян на долгие годы. В следующий раз он попался советским астрономам Крымской астрофизической обсерватории 6 сентября 1975 года, но также наблюдался лишь одну ночь. Прошло еще более 20 лет, в течение которых астероид появлялся в виде одиночных разрозненных наблюдений, пока официально все же не был открыт 7 сентября 1999 года обзорной программой LINEAR.

За свою карьеру Максимилиан Вольф открыл 248 астероидов, и все они были открыты фотографически. Этот показатель наглядно демонстрирует более высокую эффективность данного метода поиска по сравнению с визуальным. Палиса и Вольф занимались поиском астероидов почти в один и тот же временной период, но были ярыми приверженцами различных подходов, хотя даже работали вместе над созданием первого фотографического звездного атласа Палисы – Вольфа (Palisa-Wolf-Sternkarten). Помимо астероидов и своей первой короткопериодической кометы 14P/Wolf, Максимилиан в 1916 году открыл еще одну долгопериодическую комету C/1916 G1 (Wolf), а в 1924 году стал сооткрывателем короткопериодической кометы 43P/Wolf-Harrington. Немецкий астроном и пионер фотографического поискового метода, ставшего основным на многие десятилетия, скончался в родном Гейдельберге 3 октября 1932 года в возрасте 69 лет.

Г. Н. Неуймин

14 марта 1913 года был открыт первый астероид, наблюдавшийся с территории Российской империи. Он получил номер и имя (748) Simeisa (Симеиза), в честь обсерватории Симеиз, где был обнаружен. Это открытие совершил русский и советский астроном Григорий Николаевич Неуймин – будущий директор Пулковской обсерватории, первооткрыватель комет и астероидов. Он родился 3 января 1886 года в Тифлисе, в семье военного врача. В 1904 году поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского университета. Окончил его в 1910 году и начал работу в качестве астронома-наблюдателя Пулковской обсерватории. В 1912 году переехал в Крым и работал в ее Симеизском отделении, где организовал систематические наблюдения малых тел Солнечной системы. С 1913 по 1939 годы Григорий Николаевич открыл 6 комет и 74 астероида, причем все они были обнаружены в Симеизе. Так начинался славный путь открытий малых тел Солнечной системы в советском Крыму, о котором я еще обязательно расскажу. В годы Великой Отечественной войны Неуймин работал в эвакуации на Китабской широтной станции (ныне Узбекистан), а с 1944 года вплоть до своей смерти 17 декабря 1946 года занимал должность директора Пулковской обсерватории.

На начало 1921 года в каталоге астероидов числилось 944 объекта, и последним из них был уникальный на тот момент астероид (944) Hidalgo (Идальго), открытый 31 октября 1920 года немецким астрономом Вальтером Бааде [34] в Гамбургской обсерватории (Бергедорф, Германия). Астероид был назван в честь Мигеля Идальго – мексиканского католического священника, которого мы знаем как прославленного революционера и борца за независимость Мексики. И хотя орбита этого астероида сильно отличалась от орбит тел, населявших пояс астероидов, и более походила на кометную, в то время на это никто не обратил особого внимания. Интерес к этому объекту возникнет вновь лишь спустя полвека.

К 1941 году каталог астероидов содержал уже без малого 2 тысячи объектов. В 1930‑х годах Бааде предсказал, что с использованием нового 200‑дюймового телескопа Паломарской обсерватории могут быть открыты около 44 тысяч новых астероидов, но в планы вмешалась большая война. Во время Второй мировой войны открытие новых астероидов почти остановилось. Темп открытий вернулся на прежний уровень лишь к 1948 году. Резкий рост числа обнаружений новых астероидов произошел в 1960 году, когда на 1,2‑метровом телескопе Шмидта [35] Паломарской обсерватории (Калифорния, США) Том Герелс запустил первый астероидный обзор, названный Паломарско-Лейденским (Palomar-Leiden).

18 октября 1977 года все на той же Паломарской обсерватории астроном Чарльз Коваль открыл очень медленный астероид, получивший временное обозначение 1977 UB, а позже – постоянный номер и имя (2060) Chiron (Хирон) [36]. Опытный наблюдатель, уже имевший на своем счету открытые астероиды, комету 99P/Kowal и даже два спутника Юпитера – Леду и Фемисто, Коваль сразу обратил внимание на угловую скорость обнаруженного им объекта, которая была сопоставима с угловой скоростью далекого Урана. После уточнения орбиты нового астероида выяснилось, что она лежит далеко за пределами пояса астероидов – между орбитами Юпитера и Урана. На тот момент астероид оставили в списке «необычных» объектов вместе с (944) Идальго, так как для их классификации нужно было обладать большей выборкой подобных объектов, а их стали обнаруживать на постоянной основе лишь с 1992 года.

С середины 1960‑х годов наблюдением малых тел Солнечной системы начала успешно заниматься группа советских астрономов Крымской астрофизической обсерватории (поселок Научный) под руководством Николая Степановича Черных. За 20 лет, с 1966 по 1986 годы, этой группой в общей сложности было открыто свыше 1280 астероидов. Об их серьезной работе я обязательно расскажу в отдельной главе. К началу 1980‑х годов международный каталог астероидов содержал уже без малого, 10 тысяч объектов, а впереди астрономов ждала новая научно-техническая революция, сравнимая с началом применения фотографии в астрономии во второй половине XIX века.

Снимок, на котором был открыт Хирон

В конце 1970‑х – начале 1980‑х годов ученые и инженеры представили новый тип фотоприемников, на этот раз не аналоговых, а цифровых. В качестве фоточувствительного элемента они использовали фотоэлектрический прибор с зарядовой связью – сенсор, способный «сосчитать» число фотонов, которые попали на него за время экспонирования. В результате ученые получали цифровой снимок с большим динамическим диапазоном, пригодный для обработки и анализа с помощью электронно-вычислительных средств, которые в то время также бурно развивались.

Астрономы-наблюдатели, в том числе Том Герелс, сразу поняли, какие преимущества сулит применение подобных фотоприемных устройств. Больше не нужно было проявлять снимки: они были готовы для работы сразу после завершения экспозиции, а компьютерные программы позволяли быстро и с высочайшей, невиданной ранее точностью измерять пространственное положение объектов – проводить астрометрические измерения. Осенью 1983 года Герелс запустил свою уже вторую по счету поисковую программу – Spacewatch («Космический дозор»), но уже на других принципах поиска, которые менялись впервые более чем за сто лет. Основной целью нового обзора было, однако, не обнаружение всех астероидов – ставка делалась на поиск потенциально опасных для нашей планеты объектов. Как раз в это время ученые начали понимать, что проблема астероидно-кометной опасности действительно существует, хотя на 1 января 1980 года в каталоге числился всего 51 околоземный астероид. Но об этой действительно важной и актуальной теме мы поговорим с вами в отдельной главе.

9 января 1992 года обзором Spacewatch был открыт первый с 1977 года далекий астероид, который в начале XX века, наряду с (944) Идальго (по некоторым вариантам классификации), (2060) Хироном и несколькими десятками новых объектов, отнесли к отдельной группе – кентаврам. 30 августа того же года американские астрономы Дэвид Джуитт и Джейн Луу открыли первый, если не считать Плутон, объект транснептунового пояса – (15760) Albion (Альбион) [37], что привело к резкому росту интереса к поиску подобных объектов и, как следствие, их массовому обнаружению.

В 1996–1998 годах в США начала работу федеральная программа по поиску и обнаружению потенциально опасных для Земли астероидов и комет. Это решение, которое ученые пытались «пробить» на протяжении более десяти лет, стало прямым следствием как новых научных работ, проливающих свет на проблему астероидно-кометной опасности, так и прямых наблюдений. 11 мая 1983 года в 4,5 миллионах километров от Земли пролетела комета C/1983 H1 (IRAS-Araki-Alcock), открытая лишь двумя неделями ранее. Диаметр ее ядра оценивается в 9,2 километра, а примерное энерговыделение при столкновении с Землей было бы сопоставимо с глобальной планетарной катастрофой, произошедшей на нашей планете 66 миллионов лет назад. 31 марта 1989 года американские астрономы Генри Хольт и Норман Томас открыли новый околоземной астероид 1989 FC, позже названный (4581) Asclepius (Асклепий) [38]. Как выяснилось несколькими днями позже, этот 300‑метровый астероид незамеченным пролетел мимо Земли всего в 684 тысячах километрах еще за девять дней до его обнаружения. Примерное энерговыделение подобного столкновения могло превысить 600 мегатонн, то есть в 12 раз больше самой мощной из испытанных человечеством водородных бомб. В середине июля 1994 года астрономы наблюдали, как открытая годом ранее комета Шумейкеров – Леви 9 столкнулась с Юпитером. Осколки ее ядра входили в атмосферу газового гиганта на протяжении нескольких суток, а энерговыделение от столкновения с самым крупным фрагментом диаметром порядка двух километров превысило 6 млн мегатонн, что более чем в 750 раз превышает весь ядерный потенциал, накопленный на нашей планете.

В течение следующих лет для задачи обнаружения объектов, сближающихся с Землей, были модернизированы старые и построены свыше десятка новых телескопов, каждую наблюдательную ночь занимающихся лишь одной задачей – поиском и обнаружением сближающихся с Землей астероидов и комет. И хотя основной интерес астрономов вызывали именно околоземные объекты, попутно они неминуемо обнаруживали в десятки раз больше «обычных» астероидов Главного пояса, как его стали называть после открытия еще одного пояса каменных и ледяных тел за орбитой Нептуна.

В начале 2000‑х годов счет новых объектов шел на сотни тысяч, к 2011 году каталог содержал уже 540 тысяч объектов, а осенью 2020 года число каталогизированных астероидов перевалило за миллион! На ноябрь 2024 года общее число известных астероидов составляет 1,4 миллиона, из них более 37 тысяч – околоземные объекты. За 200 лет человечество прошло длинный путь – от открытия новой планеты на орбите, предсказанной правилом Тициуса – Боде, до каталогизации густонаселенного Главного пояса астероидов, содержащего, как мы сейчас предполагаем, до 1,7 миллиона астероидов диаметром свыше километра. При этом оценка общей массы современного астероидного пояса невелика – всего от 3,1 × 10^21 до 3,6 × 10^21 килограмм, что примерно составляет 4 % от массы Луны или 0,06 % от массы Земли. При этом масса одной лишь Цереры [39] равна трети массы всех объектов Главного пояса астероидов. Современные средства обнаружения позволяют нам уверенно открывать астероиды Главного пояса до километрового размера. Для более мелких объектов хорошо заметен эффект наблюдательной селекции: число обнаружений подобных объектов резко падает, что, конечно же, говорит не о том, что их физически становится меньше (это было бы нелогично), а о том, что мы пока технически не можем их обнаруживать.

В 2025 году в Чили должен заработать 8,4‑метровый обзорный инструмент нового поколения – телескоп имени Симони (ранее LSST) обсерватории имени Веры Рубин [40], который, помимо прочего, даст нам новые статистические данные и о популяции астероидов Главного пояса размером менее километра в диаметре. Предполагается, что за десять лет работы этот телескоп откроет свыше 5 млн новых астероидов Главного пояса, более 100 тысяч астероидов, сближающихся с Землей, более 280 тысяч троянских астероидов [41] Юпитера и свыше 40 тысяч объектов транснептунового пояса, что, безусловно, как выведет человечество на новый уровень понимания задачи планетарной защиты, так и в целом даст нам новые знания о формировании и эволюции Солнечной системы. Ждать осталось совсем недолго!

Глава 3

Астероиды. Откуда взялись и какими бывают?

Теперь вы знаете долгую историю открытия первых астероидов, которые образовали новый мир загадочных тел между орбитами Марса и Юпитера. Астероидам повезло: они были открыты перед настоящей революцией в астрономии – изобретением фотографии и спектроскопии. В отличие от тысячелетней истории познания сути комет, вековая история астероидов кажется нам возгоревшейся научной искрой. Представьте себе: на поверхность первого околоземного астероида, открытого в 1898 году, человечество осуществило мягкую посадку космического аппарата спустя всего 103 года! И это при том, что кометы более полутора тысяч лет считались «сигнальными кострами богов» и не признавались космическими объектами, равными планетам. По сути, история настоящего изучения этих двух связанных между собой видов малых тел Солнечной системы началась почти одновременно. В этой главе я расскажу вам о еще более масштабной истории формирования этих тел – о том, с чего все началось и к чему пришло. Что из себя представляют астероиды с физико-химической точки зрения? Где они были сформированы и где оказались в нашу эпоху? Мы отправимся с вами на 4,5 миллиарда лет назад, туда, где в темноте газопылевого облака, еще до рождения Солнца, уже было то вещество, из которого впоследствии и образовались главные герои этой книги. Время назад!

В пустом космическом пространстве царило черное безмолвие, поблескивающее огоньками далеких, возможно, давно погибших звезд. Так оно выглядело бы для наблюдателя, если бы он очутился там, где через миллиарды лет будет бушевать неистовое Солнце, испепеляющее своим жаром падающие на него хрупкие кометы. На самом деле вокруг нашего наблюдателя было бы очень много газа и немного пыли, выброшенных в бескрайний космос давно погибшими звездами, но вещество это было бы столь разреженным, что в объеме нашей планеты его помещалось бы всего несколько килограммов. Да, сейчас бы мы сказали, что это вакуум. Тем поразительней тот факт, что из этого «ничего» появилась вся наша планетная система, от Солнца до невообразимо далеких астероидов транснептунового пояса и ледяных тел облака Оорта.

Если бы вещество этой туманности подсвечивалось близкой звездой, то далекие астрономы неизвестных нам миров в свои мощные телескопы смогли бы рассмотреть интересные процессы, происходящие в глубоком космосе, там, где только начинала зарождаться новая планетная система. Это облако не было статичным: оно медленно клубилось под действием звездных ветров, веющих в космическом пространстве, и мощного магнитного поля, которым уже обладала наша исполинская «пустота». Газ струился, в нем образовывались неоднородности – сгустки материи. Как только эти уплотнения набирали определенную массу, в дело вступала ее величество гравитация. Это был переломный момент: дороги назад уже не было. «Узелки» газа становились массивней, а значит, росла и сила их гравитации. Более крупные сгустки «пожирали» более мелкие и становились еще сильнее. В итоге остался лишь один – тот, что станет Солнцем.

Сгусток становился все массивнее, втягивая в свой круговорот все больше и больше окружающего газа. Это вращение мы наблюдаем и сейчас: его угловой момент сохранился до наших дней. Подавляющая часть массы современной Солнечной системы вращается в одном направлении – против часовой стрелки, если смотреть с «северного полюса» нашего планетного островка, затерянного в одном из небольших рукавов Галактики. Итак, воронка росла, а вещество в его центре становилось все плотнее – росли давление и температура. В отдельных областях сгустка при превышении температуры свыше 3 млн градусов начал воспламеняться водород, но это еще не было рождением звезды. Гравитационный коллапс продолжался: протозвезда бурлила, пока температура в ее центре не превысила порядка 15 млн градусов. Именно тогда и началась самоподдерживающаяся термоядерная реакция превращения водорода в гелий: родилась звезда, озарившая своим первым светом вращающийся вокруг нее раскаленный протопланетный диск…

Он был огромен: его диаметр составлял несколько десятков миллиардов километров. Из-за огромных температур в нем расплавились, а позже и вовсе испарились почти все твердые частицы, образовавшиеся еще до рождения Солнца. Но все же кое-что осталось. Газовый диск, отдавая тепло в космическое пространство, постепенно охлаждался, и спустя примерно 100 тысяч лет после рождения нашей звезды – мгновения по меркам возраста Вселенной – газ начал постепенно конденсироваться в твердые вещества: минералы. Первый из них – корунд (Al_2O_3) – содержал смесь кислорода (O_2) и алюминия (Al). Его век был недолог: продолжающий остывать газ начал взаимодействовать с ним, медленно разрушая. Но во Вселенной ничто не исчезает бесследно. Корунд дал начало новому минералу – уже с примесью кальция (Ca) – хибониту (CaAl_12O_19), а за ним последовали и другие. Еще дальше от Солнца, там, где температура была ниже, начали формироваться пылинки железа (Fe), магния (Mg), кремния (Si) и оливина (MgFe)2[SiO_4]. За ними, там, где было еще холоднее – калий (К), натрий (Na) и крупинки полевых шпатов (К[AlSi_3O_8] – Na[AlSi_3O_8] – Са[Al_2Si_2O_8]) – породообразующих минералов, которые составляют половину массы коры нашей планеты. Примерно в 500 миллионах километров от Солнца, где сейчас заканчивается Главный пояс астероидов, конденсировались частички водяного льда (H_2O), а еще дальше, где свет молодого Солнца был совсем слабым – главный компонент всей органики, углерод (C), и крохотные льдинки замороженного аммиака (NH_3) и метана (CH_4).

Как в нашу эпоху солнечный ветер и давление солнечного света развевают длинные хвосты комет, так и во времена новорожденного Солнца все было примерно схоже, правда, еще не было самих комет, как и прочих обитателей Солнечной системы. Свет нашей звезды уже гнал прочь крохотные частички пыли: начало происходить смешивание высокотемпературных и низкотемпературных конденсатов, которые изначально образовались на различных расстояниях от звезды. Турбулентные потоки газа от совсем еще юного Солнца также перемешивали пыль. Сила статического электричества притягивала крохотные пылинки, и они начали собираться в бесформенные хлопья размером в несколько миллиметров и даже сантиметров. Эти хлопья сталкивались, но часто не разрушались, а наоборот, соединялись воедино. Начали появляться еще большие сгустки твердого вещества. Когда самые крупные из них достигли определенной массы, на авансцену вновь вышла гравитация. Все повторялось вновь, но теперь в гораздо меньших масштабах.

Этот процесс шел миллионы лет – не так уж и много по меркам космоса. В результате в Солнечной системе появились первые по-настоящему крупные объекты – планетезимали. Те, что образовались ближе к Солнцу, состояли исключительно из скальных пород; за снеговой линией [42] к высушенному камню добавлялись водосодержащие минералы и лед. Теперь уже эти тела размером в километры и десятки километров соединялись воедино при неупругих столкновениях [43]. А те, что разрушались, в конце концов становились частью своих более удачливых собратьев. Они росли, росла и сила их гравитации, собирающая еще не использованную пыль и осколки разрушившихся тел. Когда «успешные» планетезимали достигли размера в 250–300 километров, под силой самогравитации они стали принимать сферическую форму. Это были уже зародыши будущих планет, которые неоднократно объединялись или разрушались, но после вновь были собраны воедино, чтобы в итоге образовать планеты. До снеговой линии – каменные, а за ней – менее плотные, но намного более массивные газовые гиганты.

Когда планеты вобрали в себя все планетезимали, до которых могли «дотянуться» силой своей могучей гравитации, они перестали быстро расти. Хотя, конечно же, столкновения в Солнечной системе в то время были обычным делом. Сами планеты активно мигрировали, о чем я подробно рассказал в книге «Кометы. Странники Солнечной системы», так что не буду здесь повторяться. Юпитер изначально находился дальше от Солнца, чем сейчас. С ним постоянно сближались малые тела, которые он выбрасывал силой своей гравитации на периферию Солнечной системы и даже прочь из нее, и таким образом сам медленно двигался в противоположном направлении, ближе к Солнцу, туда, где все еще находилось немало неизрасходованного «строительного материала». Этот материал также слипался и увеличивался в размерах, но все попытки построить еще одну планету пресекались мощной гравитацией Юпитера, не дававшей собраться воедино другому крупному телу.

Столь древнюю динамическую историю нашей планетной системы мы можем изучать лишь путем математического моделирования. С его помощью ученые заключили, что в области между Марсом и Юпитером могли сформироваться десятки «планетных эмбрионов» диаметром от 500 до 1000 километров, а общая масса вещества, включающего и более мелкие тела, составляла около 4–5 масс Земли. Но в итоге большая часть вещества была рассеяна сразившимися в «великой гравитационной схватке» Юпитером и Сатурном, которые вошли в орбитальный резонанс. Царивший тогда хаос, в котором тела постоянно меняли свои орбиты и сталкивались друг с другом, привел к тому, что пояс малых тел между орбитами Марса и Юпитера потерял до 99 % своей общей массы, а крупные «эмбрионы» планет были попросту разрушены в страшных космических столкновениях. Сейчас этот пояс «выживших» реликтовых тел, не столкнувшихся с Солнцем, не ставших частью одной из планет Солнечной системы и не выброшенных на ее периферию или в межзвездное пространство, мы знаем как Главный пояс астероидов.

Пройдя через горнило становления и эволюции Солнечной системы, он стал совсем другим, чем был тогда, когда все еще оставался шанс на формирование еще одной планеты между орбитами Марса и Юпитера. Что же с динамической точки зрения он представляет собой в нашу эпоху? После окончания миграции планет-гигантов, когда все они нашли свое равновесное положение, структура этого пояса почти не менялась, хотя он постепенно терял и все еще продолжает медленно терять свою массу. Как же это происходит? Если взглянуть на распределение известных нам астероидов Главного пояса по среднему расстоянию от Солнца (большой полуоси их орбит), то мы увидим, что, хотя у него и нет четко очерченных границ, но подавляющее большинство каталогизированных объектов располагается в промежутке от 2,1 до 3,3 а. е. от Солнца, и они явно разделены какими-то невидимыми человеческому глазу барьерами. Эти барьеры выстроены гравитацией, и каждый из них соответствует определенному орбитальному резонансу с царем всех планет – Юпитером.

Резонансы являются определяющей силой динамической эволюции Солнечной системы: когда-то именно они «заставили» мигрировать целые планеты! После того как Юпитер занял свое положение, часть астероидов, обращающихся перед его орбитой, была поймана в сильные целочисленные резонансы, когда на один оборот гиганта приходилось несколько оборотов малого тела. В этой книге я часто говорю: «Юпитер выбросил какой-то объект». Но как так происходит, если гравитация – это сила притяжения? Это же не дипольное взаимодействие [44], как в магнетизме, когда разноименные полюса притягиваются, а равноименные, наоборот, отталкиваются друг от друга.

Все дело в том, что когда Солнце, астероид и Юпитер выстраиваются на одной линии (для простоты мы пренебрегаем наклонением их орбит), по-научному это называется противостоянием. В этот момент астероид и планета находятся на минимальном расстоянии друг от друга (мы помним, что орбиты планет, особенно астероидов, представляют собой не окружности, а эллипсы). В этот момент гравитационное воздействие Юпитера на астероид максимально: он притягивает его к себе, постепенно «вытягивая» его орбиту – увеличивая ее эксцентриситет. Из двух простейших формул расчета расстояния перигелия и афелия по кеплеровым элементам их орбит следует, что тем самым планета сокращает расстояние перигелия и увеличивает расстояние афелия орбиты астероида, попавшего с ней в орбитальный резонанс. С каждым противостоянием это гравитационное воздействие увеличивается, ведь в афелии астероид все ближе и ближе подходит к планете-гиганту, а его орбита вытягивается настолько, что астероид начинает пересекать уже орбиту Марса, который, в свою очередь, «помогает» направить космического гостя к орбите Земли и дальше. В итоге орбита астероида может полностью измениться, настолько приблизившись к Солнцу, что окажется внутри орбиты Земли.

Вот так со временем Юпитер «выбросил» почти все объекты из зон резонанса, создав пустынные области, где почти нет астероидов – люки Кирквуда, названные так по фамилии американского ученого Даниэля Кирквуда. Он высказал свою блестящую гипотезу еще в 1857 году, когда область между орбитами Марса и Юпитера только начинали называть «поясом астероидов», а всего их было известно около полусотни. Сейчас обнаружены и исследованы свыше десятка резонансов. Некоторые из них относят к сильным, и в этих областях пространства почти нет астероидов, а тела, которые попадают туда вследствие медленной миграции или столкновений, по космическим меркам быстро, за тысячи лет, «выбрасываются» вовне. К таким резонансам можно отнести орбиты со средним расстоянием от Солнца в 1,78 а. е. (5:1), 2,07 а. е. (4:1), 2,5 а. е. (3:1), 2,83 а. е. (5:2), 2,96 а. е. (7:3) и 3,28 а. е. (2:1).

Распределение астероидов в Главном поясе по среднему расстоянию от Солнца

Одним из самых сильных резонансов, который ученые считают основным механизмом подпитки групп астероидов, сближающихся с Землей, является резонанс 5:2 (на 5 оборотов астероида приходится ровно 2 оборота Юпитера). Как только Юпитер увеличивает эксцентриситет сблизившихся с ним объектов настолько, что те начинают сближаться с Марсом и Землей, эти две планеты также начинают вносить свой вклад в миграцию астероидов к Солнцу. В итоге большая их часть выпадает на нашу звезду. Это настоящие «космические мотыльки». Характерное время, за которое астероид Главного пояса, попавший в резонанс 5:2, станет по современной классификации околоземным астероидом (Near-Earth asteroid, NEA), составляет всего порядка 10 тысяч лет – мгновение по меркам времени жизни Солнечной системы.

Прежде чем разбираться, кто есть кто в Главном поясе астероидов, давайте изучим тела, которые десятки и сотни тысяч лет назад были выброшены из пояса и отправились в путешествие к Земле и дальше, к Солнцу. В настоящее время астрономы выделяют четыре группы астероидов, сближающихся с Землей: Атиры (Atiras), Атоны (Atens), Аполлоны (Apollos) и Амуры (Amors) – всего более 37 тысяч объектов [45]. Рассмотрим эти группы в порядке уменьшения средних расстояний их орбит от Солнца.

Первый обнаруженный околоземной астероид – (433) Эрос – представитель группы Амура, названной в честь открытого 12 марта 1932 года астероида (1221) Amor (Амур) [46]. Амур спустя всего 10 дней после обнаружения сблизился с Землей на рекордное для того времени расстояние в 0,108 а. е. (16,2 млн км). Видимо, именно этот факт повлиял на то, что вся группа подобных объектов была названа в честь этого астероида, а не Эроса, который никогда не приближается к Земле менее чем на 0,15 а. е. (22,4 млн км). К группе Амура относятся астероиды, перигелии (q) орбит которых лежат в пределах от 1,017 а. е. до 1,3 а. е. от Солнца, где первое ограничение равно афелию орбиты Земли, то есть они не пересекают орбиту нашей планеты, а могут лишь опасно сближаться с ней, подлетая извне. Второе ограничение – q < 1,3 а. е. (194,5 млн км) – критерий, принятый научным сообществом для определения объекта как «околоземного» (он применяется как для астероидов, так и для короткопериодических комет). Известные нам астероиды этой группы могут сближаться с Землей до 0,002 а. е. (300 тысяч км). В настоящий момент каталогизировано 15 тысяч околоземных астероидов группы Амура. Со временем под действием гравитации Земли, Марса и Юпитера эти объекты начнут пересекать орбиту Земли и перейдут в другую группу астероидов, сближающихся с Землей – группу Аполлона.

Аполлоны – самая многочисленная группа астероидов, сближающихся с Землей. В настоящий момент она насчитывает более 19 тысяч объектов, которые пересекают орбиту Земли и потенциально могут с ней столкнуться. Эта группа околоземных астероидов была названа в честь первого обнаруженного представителя – астероида (1862) Apollo (Аполлон) [47], открытого спустя немногим более месяца после Амура – 24 апреля 1932 года. Если говорить об официальном определении объектов этой группы, то астероидами группы Аполлона считаются околоземные астероиды, большая полуось (a) орбиты которых превышает 1 а. е., а расстояние перигелия – менее 1,017 а. е., то есть при любой ориентации их орбит относительно орбиты Земли они гарантированно ее пересекают. Все 11 обнаруженных на данный момент астероидов-импакторов (2008 TC3, 2014 AA, 2018 LA, 2019 MO, 2022 EB5, 2022 WJ1, 2023 CX1, 2024 BX1, 2024 RW1, 2024 UQ, 2024 XA1), то есть объектов, обнаруженных еще в космосе и столкнувшихся с Землей, являются астероидами именно этой группы.

И Амуры, и Аполлоны считаются внешними околоземными объектами, среднее расстояние орбит которых больше среднего расстояния от Солнца до Земли. Как вы понимаете, если есть внешние, значит, существуют и внутренние околоземные астероиды.

Можно сказать, что группа Атона является «зеркальным отражением» группы Аполлона относительно орбиты Земли. Астероиды этой группы также могут пересекать орбиту нашей планеты, но большую часть времени находятся внутри нее. Официально эта группа ограничена следующими параметрами орбиты: большая полуось менее 1 а. е., расстояние афелия (Q) более 0,983 а. е. (расстояние перигелия Земли). Это достаточно молодая группа околоземных астероидов, названная в честь первого обнаруженного представителя – астероида (2062) Aten (Атон) [48]. Из его временного обозначения – 1976 AA, следует, что Атон был первым обнаруженным в 1976 году астероидом. Изначально его причисляли к группе Аполлона, но это оказался первый околоземный астероид с большой полуосью орбиты менее 1 а. е. Когда число подобных находок увеличилось (а к 2000 году таких объектов насчитывалось уже 18), они были выделены в отдельную группу. В настоящий момент группа Атона включает в себя более 2900 объектов, что резко контрастирует с числом астероидов групп Амура и Аполлона. Однако самыми редкими астероидами, сближающимися с Землей, являются представители четвертой группы, обнаруженной уже в XXI веке.

Родоначальником новой группы внутренних околоземных астероидов стал объект, впоследствии получивший номер и собственное имя (163693) Атира (Atira) [49]. Как и Атон, изначально (163693) Атира был причислен к уже существующей группе внутренних астероидов, сближающихся с Землей – группе Атона. Впоследствии, когда были обнаружены другие немногочисленные околоземные астероиды со схожими орбитами, их выделили в новую группу, названную по имени первого обнаруженного объекта – группу Атиры. Официально она была признана лишь несколько лет назад. Критерий включения околоземного астероида в эту группу лишь один: расстояние афелия его орбиты должно быть менее 0,983 а. е., то есть подобные астероиды могут изнутри приближаться к орбите Земли, но не пересекать ее. Рекордсменом этой группы по минимальной дистанции сближения с Землей считается астероид (481817) 2008 UL90. Он может сближаться с нашей планетой до 3,9 млн километров. В будущем астероиды этой группы могут мигрировать в сторону Солнца и в итоге выпасть на него или под воздействием сближений с Меркурием, Венерой и даже Землей примерно за 100 тысяч лет перейти в группу Атона и начать представлять реальную угрозу для нашей планеты. На данный момент Центр малых планет классифицирует представителями группы Атиры лишь 67 объектов.

Почему так мало? Почему число внутренних околоземных астероидов на порядок меньше, чем их внешних собратьев? Во-первых, исходя из математических расчетов, популяция внутренних околоземных астероидов действительно не столь велика. Моделирование говорит нам о том, что их общее количество может составлять до 20 % от общей популяции астероидов, сближающихся с Землей. Если учесть, что на данный момент внутренние объекты составляют лишь немногим более 8 % от всех обнаруженных околоземных астероидов, можно предположить, что общее количество объектов, обращающихся внутри орбиты Земли, может составлять около 4–5 тысяч. В итоге на данный момент мы знаем около половины от их общего числа, что, безусловно, заставляет задуматься, ведь популяция внешних околоземных астероидов размером от сотен метров и меньше обнаружена нами далеко не полностью. Все те же математические модели популяции всех околоземных астероидов говорят о том, что подобных астероидов размером более ста метров в диаметре может быть около 100 тысяч, а астероидов более 10 метров [50] – около 100 млн, и пятую часть из них могут составлять как раз внутренние околоземные объекты.

Кроме четырех официально признанных групп существует еще несколько, которые выделяет ряд специалистов. К примеру, Ватиры, или астероиды группы Хайлохахним (Бylуchaxnim) [51] – это астероиды группы Атиры, являющиеся внутренними для орбиты Венеры. Другая неофициальная группа – околоземные астероиды, находящиеся в орбитальном резонансе 1:1 с нашей планетой, но не «пойманные» в устойчивых треугольных точках либрации системы Солнце-Земля (L4 и L5). Группу подобных квази-спутников Земли, гравитационно связанных с нашей планетой, но не являющихся троянскими астероидами, иногда называют группой Арджуны (Arjunas) [52]. В настоящий момент она включает в себя менее 10 объектов. Помимо них у Земли есть два троянских астероида: (706765) 2010 TK7 и (614689) 2020 XL5, находящихся в орбитальном резонансе 1:1 с Землей и удерживаемых ею в области точки Лагранжа L4.

Расположение точек Лагранжа системы Солнце-Земля

Переходим к Марсу. Его орбиту пересекает группа астероидов, называющаяся «Марс-кроссерами» (Mars-crossers, MC). К ним относят все астероиды с перигелиями ближе, чем афелий орбиты Красной планеты (1,67 а. е.), и дальше, чем 1,3 а. е. от Солнца (как мы помним, в ином случае объект будет считаться околоземным). Большая полуось орбит Марс-кроссеров должна быть меньше 3,2 а. е., то есть находиться перед дальней границей пояса астероидов, «очерченной» орбитальным резонансом 2:1 с Юпитером (3,28 а. е.). Это многочисленная группа, но она все же уступает по числу относящихся к ней астероидов группе астероидов, сближающихся с Землей: более 27,7 тысяч объектов.

Марс уникален не только наличием двух естественных спутников – Фобоса и Деймоса, но и своими троянскими астероидами, которых на данный момент насчитывается 17! 15 из них находятся в области L5, и лишь два принадлежат области L4. Это при том, что у Земли известно всего два таких объекта. Первым «троянцем» Марса стал астероид (5261) Eureka (Эврика), открытый 20 июля 1990 года знаменитым охотником за кометами Дэвидом Леви и американским профессиональным астрономом Генри Хольтом в Паломарской обсерватории. Первым «троянцем» в области L4 стал астероид (121514) 1999 UJ7, открытый 30 октября 1999 года обзорной программой LINEAR.

Происхождение как земных, так и марсианских троянских астероидов до сих пор остается одной из неразгаданных загадок Солнечной системы. Обе планеты не обладают могучей гравитацией Юпитера, чтобы «ловить» астероиды на пролетных траекториях. Скорее всего, эти объекты как-то связаны со своими планетами-пастухами. Долгое время была популярна гипотеза, которая предполагала, что «троянцы» Марса являются частью первобытного материала, который остался на его орбите после формирования планеты и в итоге попал в «гравитационные колодцы» вблизи точек Лагранжа. Однако высокоточные спектральные исследования этих астероидов показывают, что это не так: большинство объектов по своему химическому составу отличаются друг от друга, и лишь несколько из них могли быть частью некогда единого металлического тела. Причем большая часть астероидов области L5 системы Солнце-Марс была сформирована далеко от современной орбиты Марса. Эти данные привели ученых к новой теории: троянские астероиды Марса могут быть осколками его коры и достаточно крупной планеты-зародыша или, скорее, оголенного ядра протопланеты, богатого оливином, столкнувшихся более миллиарда лет назад. В течение миллионов лет эволюции своих орбит, близких к орбите Марса, они были пойманы в области L5 системы Солнце-Марс. Эта гипотеза дает объяснение тому факту, что астероидов в области L4 открыто кратно меньше, то есть большая часть вещества после катастрофического удара была выброшена в одном направлении. Согласно расчетам, незначительная доля этих осколков могла мигрировать в одну из динамических групп астероидов внутренней области Главного пояса, к рассказу о котором мы и переходим.

Основные резонансы в Главном поясе астероидов и люки Кирквуда

Весь астероидный пояс принято делить на три области: внутреннюю – Зона I, среднюю – Зона II и внешнюю – Зона III, которые ограничены люками Кирквуда, соответствующими сильным резонансам: от 4:1 до 3:1 (от 2,06 а. е. до 2,5 а. е.), от 3:1 до 5:2 (от 2,5 а. е. до 2,82 а. е.) и от 5:2 до 2:1 (от 2,82 а. е. до 3,28 а. е.). Иногда Главный пояс разделяют на две области – внутреннюю и внешнюю по самому сильному резонансу 3:1 (2,5 а. е. от Солнца). Многие из астероидов Главного пояса входят в какую-либо группу или семейство. «Семействами» ученые называют более тесные группы объектов, схожих не только параметрами своих орбит, но и спектральными особенностями. Они могут указывать на то, что эти астероиды являются фрагментами одного, более крупного тела, разрушившегося из-за естественных причин, к примеру, вращательной нестабильности, либо в результате катастрофического столкновения. В этом случае семейство называют «столкновительным». Впервые пять обособленных семейств астероидов были выделены в 1918–1919 годах японским астрономом Киёцугой Хираямой [53]. Сейчас семейства Фемиды, Эос, Корониды, Марии и Флоры иногда называют «семействами Хираямы». Это одни из самых крупных семейств астероидов, которых в настоящий момент насчитывается уже более семи десятков, поэтому в рамках этой книги я коснусь лишь основных из них.

В Зоне I располагаются четыре крупные динамические группы: Венгрии (Hungarias), Фокеи (Phocaeas), Флоры (Floras) и Нисы (Nysas), – названные так в честь главных астероидов: (434) Hungaria, (25) Phocaea, (8) Flora и (44) Nysa. Астероиды группы Венгрии и Фокеи разделены между собой резонансом 4:1 и характеризуются очень наклоненными орбитами – от 16° до 34° (среднее наклонение 21°). Чтобы понять, много это или мало, отмечу, что среднее наклонение всех астероидов Главного пояса составляет около 9°. Вполне вероятно, что часть астероидов этой группы являются осколками от столкновения Марса с металлическим ядром протопланеты. Около трех тысяч астероидов спектрального класса E (что это такое, мы с вами еще обязательно обсудим) из группы Венгрии выделяют в одноименное столкновительное семейство Венгрии не только по параметрам их орбит, но и по спектральным особенностям (химическому составу). Скорее всего, сам астероид (434) Венгрия и более мелкие осколки его семейства являются следами давнего катастрофического столкновения, произошедшего несколько сотен миллионов лет назад и приведшего к разрушению родительского тела. Астероиды группы Венгрии являются переходным звеном между объектами Главного пояса и Марс-кроссерами – они уже преодолели незримую границу резонанса 4:1 и продолжают свою миграцию во внутреннюю область Солнечной системы. Телескопы-охотники, когда орбита нового объекта еще плохо определена, часто «путают» с околоземными объектами именно астероиды группы Венгрии, реже Фокеи. Я хорошо знаю это по личному опыту.

Группы Флоры и Нисы, располагающиеся во внешней части Зоны I, также содержат в себе одноименные семейства, связанные химической композицией, что может говорить о том, что эти объекты некогда были единым целым. Семейство Флоры, относящееся к спектральному классу S (каменные тела), является одним из самых многочисленных и содержит в себе порядка 1 % всех обнаруженных астероидов Главного пояса (более 13,5 тысяч объектов). По одному из предположений, именно астероид семейства Флоры мог столкнуться с Землей 66 млн лет назад, что привело к планетарной катастрофе. 29 октября 1991 года автоматическая межпланетная станция «Галилео» пролетела в непосредственной близости от небольшого астероида (951) Гаспра, рядового представителя семейства Флоры. Анализ полученных данных показал, что возраст этого астероида составляет около 200 млн лет. Состав Гаспры указывает на то, что ее родительский астероид представлял из себя тело, частично прошедшее стадию дифференциации – разделения вещества под действием гравитационных сил (самогравитации), когда тяжелые элементы опускаются вглубь, а более легкие поднимаются на поверхность.

Во внешней области Зоны I располагается знаменитое семейство Весты, астероиды которого часто называют астероидами V-класса, или «вестоидами». Все эти объекты, как вы уже догадываетесь, – следы мощнейших столкновений, которые чуть было не уничтожили саму Весту. Удивительный факт: мы можем изучать вещество Весты, никуда не улетая с Земли, а просто исследуя «метеоритное трио», которое ученые называют метеоритным кланом HED по первым буквам входящих в него групп: ховардиты (H), эвкриты(E) и диогениты (D). На поверхности нашей планеты собрано более 3 тысяч подобных тел общей массой более 2,7 тонн [54]. Это вчетверо больше, чем масса лунных метеоритов, хотя Луна «висит» у нас над головой, а не обращается в 350 млн км, как астероид Веста. Все эти небесные камни являются фрагментами различных слоев коры астероида, прошедшего стадию дифференциации, когда Солнечная система еще была молодой. Железо опустилось вниз, а наверху осталась лишь каменная оболочка, которая была разбита страшным ударом или несколькими ударами, выбросившими вещество в межпланетное пространство.

Специалист по изучению метеоритов Моника Грейди и метеорит HED-клана

Но как получилось, что камни, выброшенные с поверхности астероида, начали падать на Землю? И снова во всем виноваты резонансы! Орбита Весты (a = 2,36 а. е.) находится недалеко от самого сильного резонанса внутри Главного пояса – 3:1, который соответствует расстоянию 2,5 а. е. от Солнца. Часть обломков, которые были выброшены в противоположную от нашей звезды сторону, со временем попали в этот резонанс и перешли на орбиты, сближающиеся с Землей. Остальные тела стали семейством Весты, в которое на данный момент входит более 15 тысяч обнаруженных астероидов.

Нельзя сказать, что в области резонансов, даже самых сильных из них, совсем нет астероидов. Это не так. Более того, в резонансе 3:1 в настоящую эпоху [55] находится целая группа астероидов, названная по их главному объекту – астероиду (887) Alinda (Алинда) [56].Обратите внимание, что эти объекты объединены в группу лишь по схожести их резонансных орбит, но они не связаны между собой общим происхождением. Все астероиды этой динамической группы находятся на вытянутых орбитах и квалифицируются как Марс-кроссеры, или астероиды, сближающиеся с Землей, ведь перигелии их орбит лежат в пределах от 0,9 до 1,5 а. е. Часть астероидов этой группы, орбиты которых подходят к орбите нашей планеты или пересекают ее, помимо резонанса 3:1 с Юпитером, находятся в более слабом резонансе 4:1, но уже с Землей. В итоге подобные объекты перейдут на более стабильные орбиты, уменьшив среднее расстояние от Солнца, и станут «классическими» околоземными астероидами группы Амура, а после и Аполлона. Если бы мы могли ускорить время, то увидели бы этот «резонансный экспресс» в действии – отлаженный механизм доставки астероидов из Главного пояса к Земле. Скорее всего, именно к этой группе астероидов принадлежал один из импакторов – 2019 MO, столкнувшийся с Землей 22 июня 2019 года. К этой же группе относятся и два знаменитых околоземных астероида: (4179) Toutatis (Таутатис) [57] и (6489) Golevka (Голевка) [58], которые стали целями одних из первых радиолокационных исследований подобных объектов.

За резонансом 3:1 к Юпитеру, в Зоне II, находится группа Паллады – второго обнаруженного после Цереры астероида. Астероиды этой динамической группы характеризуются сильным наклонением орбит от 30° до 35° – помните, как сильно удивило астрономов XIX века такое большое наклонение орбиты астероида (2) Паллада? Еще одно семейство этой области – семейство Марии, названное в честь астероида (170) Maria (Мария) [59], – относится к столкновительным и включает в себя около 3 тысяч объектов спектрального класса S, в том числе астероид (787) Moskva (Москва) [60]. В самом центре Зоны II находится семейство Эвномии, названное по своему главному представителю – астероиду 15 Eunomia (Эвномия) [61]. Каменные объекты S-класса этого семейства обладают средненаклоненными орбитами 12°–16° и образовались при разрушении родительского тела. Сама Эвномия – самый крупный его осколок, содержащий 70–75 % массы прогенитора [62]. Перед внешней границей Зоны II и резонансом 5:2 с Юпитером располагается небольшое семейство Гефьён, ранее известное как семейство Цереры. Семейство каменных астероидов S-класса названо в честь астероида (1272) Gefion (Гефьён) [63]. Смена названия этого семейства никак не связана с тем, что сама Церера с 2006 года перестала считаться астероидом, став карликовой планетой. Просто более точные спектроскопические исследования показали, что она не имеет к этому семейству никакого отношения.

За сильным резонансом 5:2 простирается внешняя область Главного пояса астероидов – Зона III, где помимо бессчетного количества «обычных» астероидов обитают несколько очень интересных групп и семейств. Сразу за границей резонанса располагается семейство каменных астероидов S-класса – Корониды, названное в честь их главного представителя, астероида (158) Koronis (Коронида) [64]. Иногда это семейство называют в честь самого крупного астероида, входящего в него – 40‑километрового астероида (208) Lacrimosa (Лакримоза) [65]. Корониды – столкновительное семейство, которое ученые разделяют на две подгруппы: собственно Корониды и Карины. Первое образовалось в результате столкновения достаточно крупного объекта с самим астероидом (158) Коронида около 15 млн лет назад. В результате этого столкновения астероид не был разрушен, но выброшенное вещество и осколки столкнувшегося с ним тела образовали новое семейство астероидов. Подсемейство Карины образовалось около 5,7 млн лет назад в результате катастрофического столкновения, которое полностью разрушило оба космических тела. Самым крупным объектом подсемейства Карины является астероид (832) Karin (Карина) [66]. В настоящий момент подсемейство Карины считается одним из самых молодых. В общей сложности Корониды насчитывают более 7 тысяч объектов, к которым относится и известный астероид (243) Ida (Ида) [67]. Его в августе 1993 года посетила на своем пути к Юпитеру автоматическая межпланетная станция «Галилео». (243) Ида стал первым астероидом, у которого был обнаружен спутник. Но к этому мы еще вернемся.

За Коронидами, конечно, условно, располагается крупнейшее из всех известных нам семейств – столкновительное семейство Эос. Оно названо в честь астероида (221) Eos (Эос) [68] и на данный момент насчитывает более 16 тысяч объектов. Как и большинство астероидов Главного пояса, это каменные тела, относящиеся к спектральному классу K. Он близок по спектру к классу S, но имеет свои особенности. Об этих тонкостях, как и о спектральных классах в целом, мы поговорим в конце этой главы. Ученые считают, что это очень древнее семейство, образовавшееся около 1,1 млрд лет назад в результате катастрофического столкновения, разрушившего достаточно крупное тело диаметром в несколько сотен километров, которое уже частично прошло фазу дифференциации.

Примерно посередине Зоны III располагается достаточно крупное семейство Фемиды, названное в честь 200‑километрового астероида (24) Themis (Фемида) [69]. Его члены являются представителями самого распространенного во внешней области Главного пояса спектрального класса С: темных углеродистых тел, схожих по составу с углистыми хондритами [70] – метеоритами, найденными на Земле. Рядом с семейством Фемиды располагается близкое по химическому составу семейство Гигеи, названное по имени 400‑километрового астероида (10) Hygiea (Гигея) [71]. Это четвертый из самых крупных астероидов Главного пояса, который включает в себя 94–98 % общей массы своего семейства. Считается, что это семейство, включающее более 3 тысяч объектов, является результатом катастрофического разрушения массивного тела, крупные осколки которого сформировали Гигею, а также несколько других крупных астероидов, таких как (333) Badenia (Бадения) и (538) Friederike (Фредерика). Часть астероидов семейства Гигеи относится к редкому спектральному классу B, демонстрируя химический состав глубинных недр разрушенного некогда космического объекта.

На внешней границе Главного пояса, там, где лежит область сильного резонанса 2:1 с Юпитером, находится еще несколько интересных семейств и динамических групп. Внутри самого резонанса обитает группа Гриквы, главным представителем которой является 30‑километровый астероид (1362) Griqua (Гриква) [72]. Как и все резонансные группы, объекты этой немногочисленной группы, к которой на данный момент относят всего несколько десятков тел, характеризуются большим эксцентриситетом e > 0,3 и высоким наклонением орбит. Математическое моделирование показывает, что, хотя эти объекты находятся внутри области резонанса, их орбиты могут быть устойчивы на протяжении сотен миллионов или даже более миллиарда лет. Возможно, часть из них попала в этот резонанс после катастрофического разрушения тела, образовавшего столкновительное семейство Фемиды, или была вынесена сюда за счет эффекта Ярковского [73].

Уже за областью резонанса 2:1, называемой также разрывом Гекубы [74], в слабом резонансе 7:4 располагается немногочисленное семейство Кибелы, названное в честь астероида (65) Cybele (Кибела) [75] и включающее в себя более 2 тысяч представителей. За ним, на среднем расстоянии от Солнца в 4 а. е., находятся очень интересные объекты в орбитальном резонансе 3:2 с Юпитером – группа Хильды. Группа получила название в честь астероида (153) Hilda (Хильда) [76], того самого, который в 1875 году открыл Иоганн Палиса. На анимации, созданной по расчетам ученых, движение этих астероидов представляет собой удивительный танец, проходящий через все три треугольные точки либрации системы Солнце-Юпитер (L3, L4 и L5). Во время прохождения трех последовательных афелиев они оказываются в каждой из этих точек Лагранжа, и если мысленно взглянуть на Солнечную систему с ее северного полюса, то астероиды группы Хильды, которых на данный момент известно более 6 тысяч, создадут гигантский равносторонний треугольник, направленный в противоположную от Юпитера сторону. Поистине завораживающее зрелище!

Расположение астероидов группы Хильды

Фронтиром Главного пояса астероидов, последним рубежом и без того малонаселенной области, лежащей за резонансом 2:1, выступает группа Туле. Она названа в честь астероида (279) Thule (Туле) [77], более века остававшегося уникальным, а всего на настоящий момент эту группу дополняют лишь два объекта – (186024) 2001 QG207 и (185290) 2006 UB219. Эти астероиды находятся в орбитальном резонансе 4:3 с Юпитером, который удерживает их в очень узкой области стабильных орбит. Скорее всего, объекты, близкие по орбитальным параметрам с (279) Туле, но не попавшие в этот «островок стабильности», уже давным-давно были рассеяны Юпитером. В этой «запретной зоне», простирающейся от 4,1 а. е. до примерно 5 а. е. от Солнца, почти нет астероидов, а те четыре сотни, что обитают там и не входят в группу Туле, находятся на сильно возмущенных орбитах: Юпитер постоянно расчищает эту область вокруг себя, выметая из нее все объекты. Самым крупным из этих объектов является астероид (6144) Kondojiro (Кондодзиро) [78]. (279) Туле и (6144) Кондодзиро интересны не только своими уникальными орбитами, но и химическим составом. Они относятся к спектральному классу D и представляют собой красноватые объекты с очень низким альбедо (2–5 %), как у ядер комет, богатых углеродом и содержащих органические вещества и водяной лед, что более характерно для троянских астероидов Юпитера и кентавров, к которым мы и переходим в заключение этого рассказа.

Юпитер – не только самая большая и массивная планета Солнечной системы, но и абсолютный лидер по числу троянских астероидов. В окрестностях точек Лагранжа L4 и L5 системы Солнце-Юпитер обитают почти 15 тысяч объектов, и это только те, о которых мы знаем на данный момент. Напомню, что первым подобным объектом стал астероид (588) Ахилл, с него и началось следование правилу называть такие астероиды именами героев Троянской войны. Правда, сначала их не разделяли по лагерям на «ахейцев»», или «греков» (L4) и «троянцев» (L5). Именно поэтому астероиды (617) Патрокл и (624) Гектор находятся не в своих лагерях. Поскольку на настоящий момент почти все герои той легендарной войны уже заняли свои места на орбите Юпитера, в 2018 году Международный астрономический союз разрешил именовать небольшие троянские астероиды именами современных олимпийских чемпионов.

С динамической точки зрения это обычные «троянцы», которые есть и у других планет Солнечной системы, – астероиды, находящиеся в резонансе 1:1 со своей планетой-пастухом и располагающиеся внутри «гравитационных ловушек» в областях устойчивого равновесия L4 и L5. Как и в случае с другими планетами, у ученых нет точного ответа на вопрос: почему у Юпитера так много троянских астероидов? Да, Юпитер – массивная планета, но это не ответ, ведь у Сатурна, к примеру, на данный момент обнаружен всего один, да и то временный, «троянец» – астероид 2019 UO14 [79]. Существует много теорий, а также их различных вариантов, о формирования популяции троянских астероидов Юпитера. Расскажу о двух основных.

Первая говорит нам о том, что Юпитер «поймал» неиспользованные планетезимали вокруг себя в период быстрого роста своей массы на конечном этапе эволюции. Всего за 10–15 тысяч лет за счет интенсивной аккреции водорода и гелия он увеличил массу в 10 раз, тем самым «поймав» оставшиеся вокруг него объекты в «гравитационные ловушки». У этой гипотезы много проблем, которые ученые пробовали решить введением дополнительных условий. Исходя из нее, мы должны наблюдать намного больше подобных объектов, чем видим в реальности. Кроме того, наклонение орбит троянских астероидов имеет намного больший разброс, чем предсказывает эта гипотеза.

Вторая гипотеза, называемая «гипотезой заморозки» и говорит о том, что Юпитер поймал часть внешних объектов астероидного пояса во время своей миграции внутрь Солнечной системы. Выходя на современную орбиту, Юпитер и Сатурн в очередной раз попали в резонанс, на этот раз, возможно, это был резонанс 1:3. Его воздействие вносило возмущение в движение астероидов, находившихся вблизи Юпитера, и они могли свободно менять свои орбиты. В какой-то момент расходившиеся в разные стороны Юпитер и Сатурн вышли из резонанса 1:3, и все объекты, которые на тот момент находились внутри временно неработавшей «гравитационной ловушки», оказались пойманными в нее. Как только эти точки Лагранжа вновь стали «стабильны», произошел почти мгновенный захват – «заморозка» объектов внутри областей либрации L4 и L5.

«Греки» составляют примерно 64 % от общей популяции обнаруженных троянских астероидов Юпитера. С физической точки зрения объекты этой группы астероидов могут очень сильно отличаться друг от друга не только по размеру, но и по химическому составу и средней плотности. К примеру, (617) Патрокл больше походит на ядро кометы – его объемная плотность близка к 0,8 г/см^3, в то время как плотность астероида (624) Гектор составляет не менее 2,5 г/см^3, что хорошо коррелируется со средней плотностью астероидов Главного пояса. Как и в Главном поясе, троянские астероиды Юпитера подразделяют на семейства и группы. На данный момент их известно менее десятка, и все они малочисленны: в каждую из них входят всего несколько десятков или пара сотен объектов. С химической точки зрения большинство «троянцев» Юпитера принадлежат к спектральному классу D, хотя среди них также обнаружены объекты таксономических классов P и C. В ближайшие годы благодаря автоматической межпланетной станции «Люси» мы сможем по-новому взглянуть на эти древние объекты. Об этой интригующей миссии я обязательно расскажу в отдельной главе, а пока перейдем к кентаврам – объектам, орбиты которых лежат между орбитами двух газовых гигантов – Юпитера и Нептуна.

Кентавры – небольшая группа астероидов, включающая на данный момент порядка 350 объектов. Центр малых планет (MPC) и Лаборатория реактивного движения (JPL) по-разному трактуют критерии определения подобных объектов. JPL допускает пересечение ими орбиты Юпитера и поэтому, к примеру, причисляет к кентаврам астероид (944) Идальго, о котором мы с вами уже говорили. В перигелии он пересекает орбиту не только Юпитера, но и Марса. Я придерживаюсь классификации Центра малых планет, по которой первым «классическим» кентавром считается астероид (2060) Хирон. Эти объекты являются неким переходным звеном между двумя резервуарами малых тел Солнечной системы – транснептуновым поясом и Главным поясом астероидов. Все они находятся на нестабильных орбитах, возмущаемых планетами-гигантами, имеющих значительный эксцентриситет (e ~ 0,35) и среднее наклонение около 20°.

С точки зрения химического состава кентавры четко разделяются на две группы объектов по показателю цвета: одни из них имеют более красный оттенок, а другие – голубой. На подобных расстояниях детальное измерение спектра для столь малых объектов, обладающих к тому же очень низкой отражательной способностью, технически затруднено и не позволяет ученым получить точную спектральную классификацию. Ею обладают лишь самые крупные из кентавров – (2060) Хирон и (5145) Pholus (Фол) [80]. Это техническое ограничение станет жестче, когда в следующей главе мы перейдем к обсуждению более далеких объектов, уже за орбитой Нептуна.

(2060) Хирон, как и три десятка других кентавров, время от времени демонстрирует слабую кометную активность [81], вызванную сублимацией льдов, состоящих из замороженного угарного газа (окись углерода, CO). Поэтому некоторые из этих объектов имеют двойную астероидно-кометную классификацию. К примеру, сам (2060) Хирон обладает кометным номером 95P, а кентавр (60558) Echeclus (Эхекл) [82] – номером 174P. Происхождение популяции подобных объектов до конца не выяснено. Они могли быть выброшены с нестабильных орбит объектов рассеянного диска, но их «двухцветное» распределение может указывать на то, что некогда они могли входить в транснептуновое резонансное семейство Плутона (плутино), который мог «выбросить» небольшие объекты на более близкие к Солнцу орбиты. Ученым необходимо получить больше статистических данных, а значит, обнаружить намного больше подобных объектов. Так что, как видите, и в Солнечной системе загадок для новых поколений астрономов хватит еще надолго.

Закончив с описанием «зоопарка» астероидов, рассеянных от орбиты Меркурия до орбиты Нептуна, предлагаю перейти к разговору о тех самых уже упомянутых мной таксономических, или спектральных, классах. По сути, мы разделяем астероиды по их химическим особенностям. Как же ученым удалось выяснить, из чего состоят астероиды, если их вещество было доставлено на Землю лишь в XXI веке? Для этого они применили несколько методов, каждый из которых давал часть знаний, которые затем требовалось соединить воедино. Для решения этой непростой задачи, помимо изучения метеоритного вещества, собранного на Земле, стали применять спектроскопические наблюдения астероидов как в видимой, так и в ближней инфракрасной области спектра, поляриметрические наблюдения и инфракрасную радиометрию.

Спектроскопические наблюдения широко применяются для исследования астероидов с начала 1970‑х годов прошлого века. Ученые выделяют спектральные особенности линий поглощения [83] – некую «подпись», по которой можно определить состав вещества, от которого был отражен полученный и разложенный по длинам волн свет. Поляриметрия и радиометрия позволяют более точно определить отражательную способность (альбедо) вещества, из которого состоит поверхность астероидов.

Большой вклад в поляриметрические наблюдения [84] внес будущий основоположник поиска околоземных объектов – Том Герелс, о котором я еще расскажу вам в одной из следующих глав. Полученные им данные показывали, что большинство достаточно крупных астероидов Главного пояса можно разделить на две группы: светлые и темные. «Светлыми» он назвал те объекты, свет от которых поляризован примерно так же, как от различных «земных» силикатов. Вторая группа представляла собой очень темные объекты с низким альбедо. Отраженный от них свет по степени своей поляризации походил на базальты или обломочные породы (брекчию) лунного реголита, и кроме того на… углистые метеориты, найденные на Земле.

Метод инфракрасной радиометрии был разработан в 1970 году американскими учеными Дэвидом Алленом и Деннисом Матсоном. Он основан на измерении инфракрасного (теплового) излучения от астероидов, что позволяет с гораздо большей точностью оценить их размер и истинное геометрическое альбедо. Ведь чем больше тело, тем большей площадью излучающей поверхности оно обладает, а темное тело лучше нагревается, поглощая больше солнечного излучения.

Собранные воедино данные позволили разделить астероиды на спектральные классы, впервые описанные в научной работе, опубликованной в журнале Icarus американскими учеными Кларком Чапменом, Дэвидом Моррисоном и Беном Зеллнером в 1975 году. Их таксономическая (классификационная) система, основанная на показателе цвета, альбедо и спектральной кривой, состояла всего из трех классов: С – от латинского carbonaceous – темные углеродистые объекты, S – silicaceous – каменные (силикатные) объекты и U – прочие астероиды, не попадавшие в первые два класса. В 1984 году американский астроном Дэвид Толен [85] предложил расширенную классификацию, основанную на широкополосных спектрах, полученных в ходе «Восьмицветного обзора астероидов» (Eight-Color Asteroid Survey, ECAS), и показателях альбедо. В оригинальной статье приводились данные по 978 объектам, которые были разделены уже не на три, а на 14 классов (или типов) в трех группах.

Группа С – углеродистые астероиды с низким альбедо. Помимо основного типа, к которому относится астероид (10) Гигея, Толен ввел дополнительный класс более «светлых» тел – B, представителем которого является астероид (2) Паллада. Астероиды редкого F-класса в целом схожи с астероидами B-класса, но в их спектрах отсутствует часть линий поглощения, которые свидетельствуют о наличии в их составе гидратированных минералов [86]. G-класс, к которому по Толену относится астероид (1) Церера (ныне карликовая планета), достаточно редкий и составляет всего около 5 % исследованной популяции. Объекты G-класса, как и тела F-класса, также во многом схожи с обычными углеродистыми астероидами, но в их спектрах присутствуют линии поглощения, указывающие на наличие в составе глины (глинистых минералов) или слюды. К этой же группе принадлежит и класс D – типичный представитель внешних областей Главного пояса, троянских астероидов Юпитера и объектов за его орбитой. Астероиды D-класса – это объекты со спектральными линиями, смещенными в красную область, лишенные каких-либо особенностей. В состав подобных объектов входят богатые органикой силикаты, углерод, безводные силикаты и, возможно, водяной лед. Замыкают эту обширную группу астероидов объекты T-класса, схожие по своему спектру и альбедо с классом D, но находящиеся во внутренней части Главного пояса. На Земле пока не найдено ни одного метеорита, имеющего схожий химический состав и спектральные особенности. Возможно, что это объекты D-класса, мигрировавшие на более близкие к Солнцу орбиты и полностью лишившиеся связанной воды.

Группа S – каменные (кремниевые) объекты. Помимо самих объектов S-класса, она включает в себя астероиды семейства Весты (V-класс) – объекты с более высоким альбедо, содержащие обширную группу силикатов – пироксенов. По своему химическому составу эти астероиды схожи с метеоритами HED-клана. В эту же группу входят еще три достаточно редких класса. Астероиды А-класса располагаются во внутренней области астероидного пояса и отличаются большим содержанием оливина, что придает им достаточно высокую для каменных тел плотность – более 3,5 г/см^3. Спектральные линии астероидов Q-класса очень близки к обыкновенным хондритам – самым многочисленным метеоритам, найденным на поверхности нашей планеты. Не стоит этому удивляться, ведь к этому спектральному классу относятся такие известные околоземные астероиды, как (1862) Аполлон и (6489) Голевка, о которых мы говорили с вами совсем недавно. Еще более редкий R-класс представляют астероиды, обладающие переходными характеристиками между объектами V- и A-классов.

Группа Х – объекты с необычными спектрами, разделяющиеся на три класса. P-класс – «примитивные», одни из самых темных известных астероидов, с альбедо менее 10 %. Их плотность ниже, чем у других темных астероидов С-класса. В целом этот класс сходен с классами C и D, отличаясь лишь некоторыми спектральными особенностями. Его основными представителями являются главные астероиды семейств внешней части Главного пояса – (65) Кибела и (153) Хильда. Самыми интересными с точки зрения будущей разработки и добычи полезных ископаемых, конечно же, являются металлические астероиды М-класса. Их самый крупный представитель – астероид (16) Psyche (Психея) [87]. Спектр этих объектов сходен со спектром найденных на Земле железоникелевых метеоритов. К одному из самых «светлых» классов – спектральному классу Е – относятся астероиды семейства Венгрии. Их альбедо превышает 30 %, а спектр коррелирует с метеоритами, найденными на Земле – энстатитовыми ахондритами, или обритами [88]. Именно к этому спектральному классу принадлежит небольшой метеорит, упавший недалеко от Берлина 21 января 2024 года. Астрономы обнаружили его еще в космосе на подлете к Земле (астероид-импактор 2024 BX1).

Два десятилетия таксономическая система Толена была основной в классификации астероидов по их составу, хотя и не единственной. В 2002 году американские астрономы Шелте Бас [89] и Ричард Бинзел [90] предложили научному сообществу свое видение развития системы Толена, основанное на совершенствовании технических возможностей спектроскопических измерений. Новая таксономическая система базировалась на второй фазе современного обзора 1447 астероидов – «Спектроскопического обзора малых астероидов Главного пояса» (Small Main-Belt Asteroid Spectroscopic Survey II, SMASS II). Хотя общее число изученных астероидов обзора SMASS II ненамного превышало их число в обзоре ECAS, сами спектры были получены со значительно более высоким разрешением, что позволило ученым обнаружить и классифицировать тонкие различия в более слабых линиях поглощения. В отличие от системы Толена, SMASS II не учитывает данные об истинной геометрической отражательной способности астероидов, которые получены лишь для ограниченного числа каталогизированных астероидов.

Таксономическая система SMASS II увеличила число спектральных классов с 14 до 26. Во многом она не открыла что-то новое, а лишь добавила дополнительные «переходные» классы. К примеру, в группу С добавлены классы Cb (переходный между классами С и B), Cg (переходный между классами C и G), и так далее. Класс Ch указывает на наличие у астероида C-класса признаков гидратированной воды, заключенной (связанной) в твердом веществе.

В группе S помимо все тех же «переходных» классов выделены два новых: K и L. Спектр астероидов K-класса напоминает спектры CO- и CV-хондритов, найденных на Земле. Они содержат около 1 % связанной воды и состоят в основном из пироксена, оливина и других обезвоженных (дегидратированных) силикатов. В них также встречается небольшое количество никелистого железа. Самым крупным представителем этого спектрального класса является 190‑километровый астероид (9) Metis (Метида) [91]. L-класс во многом схож с K-классом, но демонстрирует более красноватый спектр в видимой области и уплощенный спектр в ближнем инфракрасном диапазоне.

Группа X представлена в основном объектами с большим содержанием металлов и дополнительными «переходными» классами, как в группах C и S. Новым классом, не представленным у Толена, является O-класс, не входящий ни в одну из групп. Спектр этих объектов сходен со спектром частых гостей среди метеоритов – обыкновенных хондритов типов L6 и LL6 (содержание железа от 18 до 24 %). То есть по своему составу эти астероиды похожи на объект, вошедший в земную атмосферу над Челябинском 15 февраля 2013 года. Из известных объектов O-класса наиболее крупным считается 7‑километровый астероид Главного пояса (3628) Boћněmcovб (Божнемцова) [92], а все остальные тела этого спектрального класса принадлежат к околоземным объектам трех из четырех семейств, за исключением околоземного семейства Атиры.

В 2010 году космический аппарат «Хаябуса» впервые доставил на Землю микроскопические частицы астероида, что наконец-то позволило ученым детально изучить их в лабораторных условиях. Анализ вещества с поверхности околоземного астероида (25143) Итокава, относящегося к S-классу, показал, что оно сходно с метеоритным веществом обыкновенных хондритов с низким содержанием железа (LL-тип). В декабре 2020 года космический аппарат «Хаябуса‑2» доставил пробы еще одного околоземного астероида – (162173) Рюгу, относящегося к углеродистым астероидам переходного спектрального класса Cb. Лабораторный анализ вещества показал, что оно наиболее сходно с составом CI-хондритов, выделяющихся среди прочих метеоритов бо`льшим процентным содержанием связанной в кристаллах воды. В пробах грунта с Рюгу вода составляла около 7 % общей массы собранного вещества. Более того, в одном из кристаллов сульфида железа была обнаружена жидкая вода, насыщенная углекислым газом. Ее анализ показал содержание соли и органических веществ. Помимо этого, в собранных образцах ученые обнаружили частички твердого вещества старше нашей Солнечной системы, то есть образовавшегося еще до ее формирования и рождения самого Солнца, – так называемые досолнечные зерна.

В 2023 году американская автоматическая межпланетная станция OSIRIS-REx доставила на Землю пробы вещества околоземного астероида (101955) Бенну, относящегося к спектральному классу B. При их анализе ученые обнаружили, как и в случае с веществом Рюгу, большое процентное содержание связанной воды – около 6 %. Как и вещество с Рюгу, пробы грунта Бенну больше всего сходны с химическим составом CI-хондритов, и в них также были обнаружены микроскопические досолнечные зерна. Из-за высокого содержания связанной воды астероиды классов Cb и B вполне могут быть ядрами некогда активных комет. К примеру, подобная активность околоземного астероида Бенну подтверждена непосредственными наблюдениями космического аппарата OSIRIS-REx, хотя сам астероид пока что не получил альтернативного кометного обозначения.

Это не последний пример тесной связи астероидов и комет, объектов одной природы, во многом отличающихся лишь внешними проявлениями, которые напрямую связаны с местом их обитания. И сейчас, изучив первый открытый резервуар подобных тел, который, как вы уже поняли, до сих пор хранит немало тайн, мы переходим к рассказу о некогда гипотетическом и до сих пор остающемся загадочным поясе каменно-ледяных объектов за орбитой Нептуна.

Глава 4

Первый среди равных

Над обсерваторией Персиваля Лоуэлла [93] сверкали мириады звезд. Эта январская ночь выдалась морозной и ясной. Купол недавно построенного 13‑дюймового телескопа был открыт, и телескоп смотрел в искрящееся зимнее небо. Это был прекрасный поисковый инструмент, созданный талантливым оптиком Карлом Лундином [94]. Деньги на завершение работ помогал собрать брат уже ушедшего из жизни Персиваля – Лоуренс Лоуэлл.

Астрограф – телескоп, изначально созданный для получения фотографических снимков и лишенный окулярного узла для визуальных наблюдений – представлял из себя светосильный рефрактор с апертурой 33 сантиметра (13 дюймов), фокусным расстоянием 168 сантиметров (66 дюймов) и относительным отверстием f/5,1. Инструмент обеспечивал хорошее качество изображения почти по всему полю кадра, имевшего линейные размеры 356 × 432 мм, что соответствовало полю зрения в 12°× 14°, или 168 квадратных градусов – настоящий телескоп-охотник для того времени!

Астроном терпеливо ждал окончания астрономических сумерек, когда небо станет по-настоящему темным. Он точно знал, какие области неба будет исследовать этой ночью. Нужно было получить парные снимки для тех фотографий, что были получены им шестью днями ранее – 23 января 1930 года. Условия наблюдения для каждой пары снимков должны были максимально совпадать: одинаковая экспозиция, одна и та же гидирующая звезда [95], та же освещенность неба и часовой угол, на котором будут проводиться наблюдения. Даже фотопластинки следовало использовать только из одной партии.

Окончательно стемнело, и молодой астроном-наблюдатель, поворачивая большие управляющие колеса, начал наводить объектив телескопа на созвездие Близнецы, в ту область, где его пересекала невидимая линия эклиптики. Телескоп остановился. Астроном, глядя в небольшой искатель, немного поправил наведение ручкой тонких движений и, убедившись, что часовое ведение, компенсирующее вращение Земли, работает, открыл затвор фотокамеры. Так началась часовая экспозиция, которой предстояло перевернуть все наши знания о Солнечной системе. Ничто не предвещало открытия, которое многие десятилетия будет считаться одним из величайших научных событий XX века. Не было никакого предчувствия или намеков судьбы. Шла обычная наблюдательная ночь, которых в недолгой карьере молодого астронома Клайда Томбо было уже немало. Секундомер отсчитывал секунды и минуты, и вот время экспонирования подошло к концу. Астроном закрыл затвор и аккуратно извлек фотопластинку, отложив ее в коробку, где проявки и исследования ждали и другие снимки. Через несколько минут, немного переместив телескоп, он запустил съемку нового изображения темных глубин бесконечного космоса. А пока он ждет, стоя на улице и глядя в морозное небо на подмигивающие ему звезды, думая о чем-то своем, у нас есть время познакомиться с ним поближе…

Клайд Уильям Томбо родился 4 февраля 1906 года в небольшом шахтерском городке Стрейтор штата Иллинойс, в семье фермера Мурона Деальво Томбо и его жены Аделлы Перл Криттон. Клайд был первым из шести детей, и, скорее всего, в будущем его ждала судьба отца – тяжелая работа на земле. Но судьба мальчика внезапно изменилась в 12 лет, с визитом в уже знаменитую Йеркскую обсерваторию, обладавшую вторым по величине телескопом мира – 40‑дюймовым (102‑сантиметровым) телескопом-рефрактором. Пальма первенства лишь недавно перешла к 100‑дюймовому (258‑сантиметровому) телескопу Хукера обсерватории Маунт-Вилсон, введенному в эксплуатацию в ноябре 1917 года. Появившийся интерес Клайда к астрономии подогревал его дядя Ли, у которого был свой небольшой 3‑дюймовый (76‑миллиметровый) телескоп-рефрактор. Он же подарил племяннику несколько книг о космосе.

К. Томбо за блинк-компаратором

В 1922 году, после нескольких лет скудных урожаев, связанных с плохой погодой, и особо неурожайного на кукурузу 1921 года, семья Томбо вынуждена была переехать в новый дом близ городка Бердетт в штате Канзас, где Клайду на год пришлось бросить среднюю школу, чтобы помогать отцу обустраивать новую ферму. В 1925 году он все же окончил школу, а его одноклассники, зная о странном и непонятном увлечении Клайда, возможно, в шутку написали в выпускном альбоме, что тот «откроет новый мир». Какими же пророческими были эти слова! У семьи не было денег на дальнейшее образование сына, так что Клайд решил изучать астрономию самостоятельно. С 1926 года он собственноручно построил несколько линзовых телескопов, которые становились все лучше и лучше. В них он рассматривал Луну, Марс, Юпитер, кропотливо делая зарисовки всех своих наблюдений. В 1928 году он отправил их в обсерваторию Лоуэлла и был несказанно счастлив, когда в январе 1929 года получил ответ. Сам директор обсерватории и известный астроном Весто Слайфер приглашал его на работу на профессиональном телескопе!

Телескоп, с помощью которого был открыт Плутон

Пока Томбо добирался до обсерватории, с Восточного побережья США туда же направлялся объектив нового поискового инструмента. 23‑летний астроном-самоучка не мог и мечтать стать штатным наблюдателем такого телескопа! Он с огромным энтузиазмом принял участие в подготовке нового инструмента к научным наблюдениям. Тесты показали, что 33‑сантиметровый телескоп за стандартную часовую экспозицию достигает проницания 17‑й звездной величины почти по всему полю кадра, за исключением самых углов получаемого изображения. Для очередного этапа поиска «Планеты Х», а именно с этой целью создавался телескоп, была выбрана классическая техника блинкования [96] пары снимков одной и той же области неба, полученных с 2–3‑дневным интервалом. К концу марта 1929 года все приготовления были завершены, и с 6 апреля Томбо начал свои поиски.

Первоначально место поиска было определено относительно орбиты гипотетической «Планеты Х», построенной много лет назад самим Персивалем Лоуэллом, – область эклиптики в созвездии Близнецы. Томбо нужно было последовательно фотографировать ту его часть, которую пересекала линия эклиптики, захватывая также звездные поля к северу и к югу от нее. В апреле, когда начались поисковые наблюдения, эта область неба находилась на западе и стремительно опускалась к горизонту с началом ночи; работать приходилось быстро, но аккуратно, выполняя все технические наставления. Отдохнув несколько часов после очередной бессонной ночи, Клайд принимался за работу с отснятым материалом.

Если он никак не мог ускорить процесс подготовки фотопластинок к блинкованию, то старался упростить сам процесс поиска неуловимой планеты. Он выработал два правила, перестроив под них всю свою стратегию поиска, что в итоге и привело его к открытию. Первое – не наблюдать области, где астероиды Главного пояса находятся вблизи своих стационарных точек – областей неба, где они почти не смещаются для земного наблюдателя, как бы «зависая» на месте и сбивая с толку астрономов, которые как раз ищут медленно движущиеся объекты за орбитой Нептуна. Второе – стараться наблюдать противосолнечные области неба, находящиеся в 180° от нашего светила – там, где видимое ретроградное движение для всех объектов, находящихся за орбитой Земли, максимально. К примеру, для изображений, получаемых на 33‑сантиметровом астрографе, среднее смещение астероида Главного пояса составляло 7 мм в сутки, тогда как «Планета Х», по расчетам, должна была смещаться всего на 0,5 мм. При этом «обычные» астероиды выдавали себя уже на одиночном кадре: из-за своего относительно быстрого видимого движения на снимках под увеличительным стеклом они выглядели как короткие штрихи, в то время как девятая планета должна была выглядеть как обычная звезда.

Помимо этого, на части отснятого материала попадались различные помехи, к примеру, космики – высокоэнергетические космические частицы, попадавшие на фотопластинку и оставлявшие на ней свою отметку, иногда очень схожую с изображением «звезды». Такие поля, где на одном из кадров появлялся «лишний» и подозрительный объект, переснимались, и в итоге их исследовали уже по трем снимкам.

Это была колоссальная по своей трудоемкости работа. Представьте себе, на каждом из снимков в среднем находилось около 50 тысяч звезд, и каждая из них могла быть той самой, новой планетой, прятавшейся от глаз астрономов! После окончания сезона муссонов, в сентябре 1929 года, Томбо внимательно осматривал область в созвездии Водолей, потом перешел к созвездиям Рыбы и Овен. Он сам поставил себе цель, которой старался придерживаться во что бы то ни стало: обрабатывать все полученные снимки в течение трех суток. Поверьте мне, это действительно трудная работа, при которой сильно устают глаза, а у астронома нет времени, чтобы восстановиться, ведь при хорошей погоде каждую ночь все новые снимки попадают в очередь на обработку. Я испытывал нечто подобное, когда в таком же режиме обрабатывал кадры сразу с двух телескопов, находящихся в противоположных полушариях Земли и наблюдавших почти что непрерывно – 20 часов в сутки! Но мне отчасти помогали компьютерные программы, а Клайд Томбо работал один.

В середине ноября поиск перешел в созвездие Телец и с каждой ночью приближался к Млечному пути – число звезд на снимках начало увеличиваться, что еще больше осложнило работу астронома. В день зимнего солнцестояния 1929 года поиск проходил уже в самой западной части созвездия Близнецы. Томбо возвращался к тому созвездию, где начинал свой поиск весной. Здесь, в непосредственной близости от плоскости Галактики, число звезд на одной фотопластинке превышало 300 тысяч! Обработка снимков замедлилась, уже невозможно было поддерживать взятый ранее темп. Спасали только короткие периоды отсутствия погоды и Луна, когда молодой астроном целыми днями безвылазно сидел за блинк-компаратором. Рождество и Новый год прошли мимо него: Клайд Томбо был полностью погружен в обработку отснятого материала, работая по 14 часов в день.

В середине января 1930 года небо было засвечено полной Луной, и наблюдения возобновились немного к западу от меридиана, чтобы «догнать» упущенное наблюдательное время и изучить области, прошедшие точку противосолнца в период полнолуния. В ту самую ночь, 29 января 1930 года, когда мы оставили нашего молодого и целеустремленного астронома, Клайд Томбо отснял третью площадку вокруг звезды Васат [97] – Дельты Близнецов.

18 февраля 1930 года, проснувшись после короткого сна, Клайд привычно сел за обработку «долгов» – фотопластинок, снятых еще в созвездии Телец. С трудом закончив с восточной частью созвездия, он решил пропустить снимки западной части созвездия Близнецы, расположенной в самой гуще Млечного пути, и перейти сразу к снимкам Дельты Близнецов. Сегодня ему предстояло работать со снимками, полученными 23 и 29 января. Проверяя небольшие части изображения с помощью специального микроскопа, встроенного в его рабочий и очень дорогостоящий инструмент фирмы Цейсс, он, как «сканер», поочередно переходил от одной области кадра к другой. Проверив около четверти всей площади фотопластинки, Клайд наконец-то заметил то, что так долго искал, – медленно «прыгающий» объект. Звездочка 15‑й звездной величины смещалась ровно на то угловое расстояние, которое было предсказано, исходя из того, что этот объект должен находиться за пределами орбиты Нептуна. Это явно был не астероид Главного пояса, который перемещался бы на порядок дальше. Объект был звездообразным, без какого-либо намека на кометную природу. Сердце Томбо заколотилось.

Клайд, вооружившись лупой, стал вручную изучать все три снимка этой области неба, полученные 21, 23 и 29 января. Найденный им объект присутствовал на всех кадрах, хотя фотография 21‑го числа получилась не очень качественной из-за плохой погоды, и это поле ему пришлось переснять. Зато теперь у него было сразу три положения загадочного объекта. Ни одна из более чем двух миллионов звезд, «обследованных» Томбо, не была настолько похожа на то, что он так неистово искал. Сомнений не было: это новая планета Солнечной системы! Томбо выбежал из лаборатории и помчался в кабинет директора обсерватории. Вскоре кадры рассматривали сам Слайфер и еще несколько человек, находившихся на месте событий. Убедившись, что 24‑летний молодой специалист, работавший на обсерватории всего около года, не ошибся, все высыпали на улицу и уставились на небо – оно было плотно затянуто облаками…

В ночь с 18 на 19 февраля 1930 года наблюдения не состоялись, но погода сжалилась над астрономами, и 13‑дюймовый телескоп был вновь наведен на область Дельты Близнецов уже следующей ночью. Как только закончилось экспонирование, наблюдения были остановлены: сейчас было не до них. Подготовленную фотопластинку вставили в блинк-компаратор, и Томбо начал блинкование. Он уже знал, куда смотреть, и спустя всего минуту объявил всем собравшимся, что «Планета Х» за три недели переместилась ровно настолько, насколько они и предполагали. Следующей ночью новую планету пронаблюдали визуально на 24‑дюймовом (61‑сантиметровом) рефракторе и фотографически с помощью «главного калибра» обсерватории, 42‑дюймового рефрактора. Планета выглядела как обычная звездочка, без какого-либо намека на видимый диск. Ее настоящую природу выдавало лишь медленное движение на фоне далеких звезд.

За время поисков «Планеты Х» Клайд Томбо открыл пять астероидов, а за всю свою карьеру – 15 астероидов и одну комету. Официальное сообщение об открытии девятой планеты Солнечной системы было отправлено 13 марта 1930 год, в 75‑й день рождения основателя обсерватории и энтузиаста поисков «Планеты Х», Персиваля Лоуэлла, к сожалению, не дожившего до этого открытия. Планета получила официальное имя Плутон [98] (Pluto, где PL – Персиваль Лоуэлл), предложенное 11‑летней английской школьницей Венецией Берни. Плутон был обнаружен вблизи линии эклиптики, всего в 5,9° от того положения, которое предсказал Лоуэлл. Но еще ближе оказался другой американский астроном и математик – Уильям Пикеринг. И, хотя история с открытием Плутона завершилась, началась она задолго до приезда Клайда Томбо в обсерваторию Лоуэлла…

Истории открытия первого транснептунового объекта – Плутона – можно посвятить целую книгу. Идеи о том, что за орбитой открытого в 1846 году Нептуна существует еще одна или даже несколько планет, высказывались еще во второй половине XIX века. К примеру, американский астроном Дэвид Тодд в 1877 году, исследуя возмущения в движении Урана, заявил о возможном существовании крупной планеты в 52 а. е. от Солнца и даже начал ее поиски с помощью 26‑дюймового рефрактора Военно-морской обсерватории США (U. S. Naval Observatory, USNO). Двумя годами ранее известный французский астроном и популяризатор науки – Камиль Фламаррион – высказал мнение о том, что подобная планета может находиться в 48 а. е. от Солнца. В 1880 году шотландский астроном Джордж Форбс, исследуя семейства комет, предположил, что в Солнечной системе могут находиться две необнаруженные планеты на расстояниях в 100 и 300 а. е. от нашей звезды, периоды обращения которых вокруг Солнца составляют 1000 и 5000 лет соответственно. В 1899 году, используя сложный аналитический метод Леверье и Адамса (сооткрывателей Нептуна), датский астроном Ханс Лау предположил существование двух массивных объектов в 46,5 и 71,8 а. е. от Солнца.

Наступил XX век, но попытки открыть новую планету на кончике пера не прекращались. В 1906 году в своей обсерватории к поиску приступил и Персиваль Лоуэлл. Он использовал фотокамеру с 5‑дюймовым (12,7‑сантиметровым) объективом, а полученные снимки изучал с помощью обычной лупы. Еще не зная, где искать, он планомерно фотографировал узкую область неба вдоль всей эклиптики. Не добившись никаких результатов, Лоуэлл продолжил поиск на огромном 42‑дюймовом рефракторе, но быстро разочаровался в нем из-за крохотного поля зрения. Для задачи поиска движущихся объектов нужен был совсем другой телескоп и инструментарий. Лоуэлл заказал производство нового астрографа и приобрел дорогой немецкий блинк-компаратор фирмы Цейсс.

В 1909 году существование пары планет в 44 и 66 а. е. от Солнца предсказал французский астроном Эмабль Жан-Батист Гайо, и в том же году о своей первой гипотетической планете «О» заявил Уильям Пикеринг. Первой, потому что в его карьере таких планет было семь (планеты О, P, Q, R, S, T, U), причем некоторые из них были высчитаны уже после открытия Плутона. В свою очередь, Персиваль Лоуэлл самостоятельно рассчитал две «зеркальные» орбиты «Планеты Х», положение которых на небе отстояло друг от друга на 180°, опубликовав расчеты в 140‑страничной книге «Memoir on a Trans-Neptunian Planet» («Мемуары о транснептуновой планете») в 1915 году. Теперь он был уверен, что знает, где искать новую планету, и с 1914 года вплоть до своей смерти 16 ноября 1916 года занимался ее поиском на 9‑дюймовом (23‑сантиметровом) телескопе обсерватории Спроула [99].

В 1919 году Уильям Пикеринг, основываясь на новом анализе возмущений в движении Нептуна, уточнил орбиту своей гипотетической планеты «О» и впервые попробовал найти ее на небе. Для этого в декабре 1919 года он использовал 10‑дюймовый (25‑сантиметровый) телескоп обсерватории Маунт-Вилсон. Полученные кадры были внимательнейшим образом изучены вдоль и поперек, но планета так и не была найдена. Как мы знаем сейчас, она все же была на этих снимках, но случай, стечение обстоятельств или судьба – называйте как хотите – не позволили Пикерингу обнаружить ее из-за дефекта фотоэмульсии: небольшого пузырька, закрывшего новую планету. Конечно, это терзало его всю жизнь, и до конца своих дней он утверждал, что имя Pluto было выбрано именно потому, что в нем зашифрованы фамилии обоих охотников за «Планетой Х», так и не открывших ее, – Пикеринга и Лоуэлла (PL)…

Что же касается Клайда Томбо, то он прожил долгую и счастливую жизнь. В 1932 году он поступил в Канзасский университет, который закончил в 1936 году. В обсерватории Лоуэлла Томбо проработал до 1943 года, после чего решил перейти к преподавательской деятельности в Аризонском колледже города Флагстафф. В 1945–1946 годах преподавал в Калифорнийском университете, где и написал научную статью об истории открытия Плутона – «The search for the ninth planet, Pluto» («Поиск девятой планеты, Плутона»). В том же 1946 году он перебрался в штат Нью-Мексико, перейдя на работу в Абердинскую баллистическую лабораторию, а с 1955 года – в университет штата. Спустя десять лет Томбо стал профессором. После себя, помимо открытия Плутона, он оставил двоих детей, пять внуков и восемь правнуков. Частичка его праха была помещена в автоматическую межпланетную станцию «Новые горизонты» и отправлена к далекой неуловимой планете, открытой им.

Таблица 1. Сравнительная таблица расчетных и реальных элементов орбиты Плутона и его физических параметров.

[100]

С открытием Плутона идея о том, что за орбитой Нептуна есть и другие тела, не только не померкла, но и активно развивалась такими учеными, как Эрнст Эпик, Фредерик Леонард, Кеннет Эджворт и Джерард Койпер. Эта история подробно описана в книге «Кометы. Странники Солнечной системы». Гипотетическое облако астероидов и комет за орбитой Нептуна было предсказано, но на протяжении десятков лет оставалось лишь гипотезой: астрономам нужны были новые, более мощные и современные средства поиска подобных объектов, находящихся в 16 раз дальше [101], чем астероиды Главного пояса. Новый пояс малых тел Солнечной системы все еще ждал своего часа…

Сам Плутон, несмотря на его огромное расстояние от Земли, продолжали изучать. В 1976 году советский астроном Ролан Ильич Киладзе [102] предположил наличие у девятой планеты спутника, и оно блестяще подтвердилось уже в следующем году, когда американский астроном Джеймс Кристи [103] открыл спутник Плутона. На изображении, полученном 22 июня в Военно-морской обсерватории США, Плутон выглядел слегка вытянутой звездочкой, хотя остальные звезды в кадре имели правильную форму, а значит, это не было банальной технической ошибкой звездного ведения телескопа. После проверки других снимков далекой планеты выяснилось, что на некоторых из них, полученных в идеальных наблюдательных условиях, Плутон также имеет слегка вытянутую форму. Кристи проанализировал время появления «дефектов» и нашел хорошо известный всем период – 6,39 суток, период обращения Плутона вокруг своей оси. Значит, на снимках был заметен близкий спутник Плутона, вращение которого было синхронизировано с вращением самой планеты. Кристи предложил для него имя Харон – перевозчик душ умерших в загробный мир. Интересен тот факт, что на английском языке это имя произносится как «Шарон», что созвучно с именем жены первооткрывателя, Шарлин. Открытие Харона поставило точку в давнем споре: является ли Плутон «оторвавшимся» спутником Нептуна? Как вы видите, дискуссии о его «вторичности» велись задолго до 2006 года, и об этом мы еще обязательно поговорим.

В начале 1980‑х годов прошлого века появились первые оценки возможности обнаружения объектов транснептунового пояса. В 1987 году за поиск новых тел за орбитой Нептуна взялись американские астрономы Дэвид Джуитт и Джейн Луу. Эта поучительная история подробно описана в «Кометах», а здесь лишь напомню, что первый астероид в области, где до этого обитал только Плутон, был обнаружен в конце августа 1992 года. Он получил временное обозначение 1992 QB1, а позже номер и собственное имя (15760) Albion (Альбион). Всего через полгода Джуитт и Луу открыли второй подобный объект – (181708) 1993 FW, а еще через полгода – третий, (15788) 1993 SB. Дэвид Джуитт и Джейн Луу лишь приоткрыли ящик Пандоры, что в итоге привело к развенчанию Плутона и лишению его статуса «большой» планеты Солнечной системы. Но тогда эта история только начиналась…

За десять лет астрономы, работавшие на крупных телескопах, открыли свыше 500 транснептуновых объектов. В 2002 году к этим поискам присоединился американский астроном Майкл Браун со своим коллегой Чедвиком Трухильо. Их первым открытым транснептуновым объектом стал обнаруженный 4 июня 2002 года крупный астероид за орбитой Нептуна – (50000) Quaoar (Квавар) [104]. Эта же группа ученых совместно с Дэвидом Рабиновичем обнаружила сверхудаленный объект (90377) Sedna (Седна) [105], афелий которого находится дальше 1000 а. е. от Солнца!

Следующим открытием этой команды стал транснептуновый объект (90482) Orcus (Орк) [106]. Они же открыли объект (136108) Haumea (Хаумеа) [107]. История его обнаружения имеет детективную подоплеку. Открытие американских ученых оспаривала команда испанских астрономов во главе с Хосе Ортисом, которые утверждали, что обнаружили этот объект еще 7 марта 2003 года, но, как и команда самого Брауна, не публиковали свои данные до середины 2005 года, поскольку занимались уточнением его орбиты. При этом вскрылось, что испанцы каким-то неустановленным образом имели доступ к кадрам Брауна, на которых был запечатлен Хаумеа… Сам Ортис так и не смог толком объяснить, как он получил к ним доступ. Темная и не очень приятная история, хорошо демонстрирующая уровень соперничества в научной среде, где есть свой «научный» шпионаж и грязные методы конкуренции. Я не привожу точных дат этих открытий из-за большого различия во времени получения кадров, на которых объект был впервые обнаружен до официального объявления об открытии. Этот промежуток времени может составлять несколько лет, пока астрономы сумеют более-менее надежно рассчитать орбиту открытого ими далекого объекта. Большинство описанных выше открытий были совершены в 2003 году, а официально о них было объявлено лишь в 2005 году.

В самом начале все того же 2005 года команда Брауна объявила об открытии еще одного удаленного крупного объекта, получившего номер и имя (136199) Eris (Эрида) [108]. Этот объект долгие годы соперничал с самим Плутоном за право называться крупнейшим объектом транснептунового пояса. Финальная точка в этом соперничестве была поставлена после прямых измерений размеров Плутона космическим аппаратом «Новые горизонты», о котором мы поговорим совсем скоро. В марте 2005 года неутомимая команда Брауна заявила об открытии еще одного крупного астероида – (136472) Makemake (Макемаке) [109]. И это, не считая более «ординарных» объектов протяженного пояса малых тел за орбитой Нептуна. Всего Браун с коллегами открыли 30 транснептуновых объектов, включая пять самых крупных объектов пояса Койпера, за исключением самого Плутона, который на тот момент обладал уже совсем другим статусом, и астероида 2004 PC112, который наблюдался лишь двумя обсерваториями в течение пары ночей в 2004 году (четыре измерения), так что вполне возможно, что этого объекта вовсе не существует.

К середине 2006 года число транснептуновых объектов перевалило за шесть сотен, причем один из них – Эрида – напрямую соперничал с Плутоном за статус «главного» объекта за орбитой Нептуна. Пришло время принять решение: или все крупные объекты транснептунового пояса, сравнимые с Плутоном, должны получить статус планеты, или сам Плутон должен быть его лишен. И решение было принято. 24 августа 2006 года на Генеральной ассамблее Международного астрономического союза (IAU, МАС) проходящей в Праге, группа астрономов во главе с директором Центра малых планет Брайаном Марсденом вынесла на голосование два предложения: изменение определения объекта, имеющего право называться планетой Солнечной системы, и введение в номенклатуру нового обозначения «карликовая планета», в том числе и для открытых ранее объектов. На самом деле мало кто знает, что у этой истории существует давняя подоплека. Еще в 1980 году Марсден открыто заявил Томбо, что не считает Плутон планетой, так как тот, по его мнению, является лишь самым крупным объектом пояса малых тел за орбитой Нептуна, который пока еще не открыт. В целом, как мы видим, события, начавшие происходить спустя 12 лет после этой дискуссии, полностью подтвердили его слова, а открытия крупных объектов транснептунового пояса Брауном и его командой лишь подлили масла в огонь. Так что еще большой вопрос, кого считать «убийцей Плутона»: самого Брауна, который очень гордится своим общепризнанным «статусом», или Марсдена? В итоге предложение директора Центра малых планет было принято, и с этого момента согласно «Резолюции B5» планетой [110] может считаться лишь объект, который имеет следующие признаки:

– обращается вокруг Солнца;

– обладает достаточной массой, чтобы сила его гравитации преодолела силу жесткости этого тела, и он принял гидростатически равновесную (почти круглую) форму;

– очистил окрестности вокруг своей орбиты.

Как видите, третий пункт был убийственен для Плутона, который теперь должен был быть отнесен к новому типу объектов – карликовым планетам, удовлетворяющим следующим требованиям:

– обращается вокруг Солнца;

– обладает достаточной массой, чтобы сила его гравитации преодолела силу жесткости этого тела, и он принял гидростатически равновесную (почти круглую) форму;

– не очистил окрестности вокруг своей орбиты;

– не является чьим-либо спутником (обращается по гелиоцентрической орбите).

Принятая следом «Резолюция B6» содержала всего несколько строчек:

«Далее МАС постановляет:

Плутон является «карликовой планетой» в соответствии с вышеприведенным определением и признается в качестве прототипа новой категории транснептуновых объектов».

Вот так в Солнечной системе вновь стало восемь планет, а за орбитой Нептуна был открыт целый новый мир, включающий в себя четыре из пяти карликовых планет: Плутон, Эриду, Макемаке и Хаумеа. К сожалению, объекты, населяющие его, были видны нам даже с помощью самых мощных телескопов лишь как крохотные комочки, по которым мы пытались определить детали их поверхности. В 1970–1980 годах мимо планет-гигантов пролетели автоматические межпланетные станции, по-новому открыв нам эти, казалось, уже давно и хорошо изученные объекты. Но неужели Плутон навсегда останется для нас Terra incognita? Именно такие мысли в 1988 году посещали молодого аспиранта Алана Стерна. Изучение Плутона стало его мечтой и научной целью на долгие годы.

Первые наброски будущей миссии к тогда еще девятой планете, разрабатываемой небольшой группой ученых, обрели очертания в конце 1990 года. Проект «Плутон‑350» представлял собой небольшой 350‑килограммовый космический аппарат, который нес на борту ограниченный набор самого необходимого научного оборудования и мог быть запущен к Плутону ракетой-носителем среднего класса, но не напрямую, а с тремя гравитационными маневрами у Венеры, Земли и Юпитера. С окончанием космической гонки между СССР и США время «многомиллиардных» миссий прошло. Нужно было предложить NASA реализуемый проект ненамного дороже тех, что предлагались для участия в программе Discovery, о которой мы более подробно поговорим в главе 7.

На слушаниях в феврале 1991 года программа «Плутон‑350» была одобрена и принята для дальнейшей проработки. В попытках придумать, как сэкономить на дорогих миссиях, группа инженеров предложила создать единую платформу, которая удовлетворит всех ученых, вместо того чтобы отдельно разрабатывать каждый новый космический аппарат, нацеленный на дальние планеты. Идея на первый взгляд была хороша, но в реальности это универсальное решение, названное «Маринер Марк II», оказалось тяжелым космическим аппаратом с расчетной стоимостью свыше 2 млрд долларов США. Стерн понимал, что эта идея не будет реализована, но ему было настойчиво предложено пока отложить «Плутон‑350» и подумать о «большом» аппарате для исследования Плутона.

В 1992 году от идеи большой универсальной автоматической станции, к облегчению Стерна и его команды, отказались, и они вновь вернулись к проработке своей задумки, благо ей официально был дан зеленый свет. Бросаясь из одной крайности в другую, NASA взялось за рассмотрение проекта сверхмалого 35‑килограммового аппарата для полета к Плутону. Это был проект-конкурент, которому Стерн вовсе не обрадовался. И хотя малый космический аппарат, который они между собой называли «хомяком», мог нести на борту минимальный набор научного оборудования, его предлагали запустить напрямую к системе Плутона без дополнительных гравитационных маневров, а значит, «хомяк» мог намного раньше дать результаты для отчета. Как мы знаем, дьявол кроется в деталях, и при проработке сверхлегкой миссии возникли вопросы с обеспечением ее надежности и дублированием основных систем, ведь ей предстоял пусть и «прямой», но все же многолетний полет. Исправив все замечания, команда «хомяка» получила уже 164‑килограммовый аппарат, который был всего вдвое меньше того, что предлагала команда Стерна.

В августе 1993 года, за несколько дней до выхода на орбиту Марса, взорвался космический аппарат Mars Observer, который должен был ознаменовать возвращение США на Красную планету. Это была приоритетная программа, и теперь она требовала еще больше денег. Стерну было сказано, что миссия к Плутону должна стоить не более 400 млн долларов, причем, с учетом затрат на запуск. Это было невыполнимо не только для «Плутона‑350», но и для подросшего «хомяка». У Алана родился безумный план – предложить совместный проект России, в котором ее задачей будет запуск космического аппарата с помощью «Протона». Так американская сторона сможет потратить весь бюджет на сам космический аппарат. В итоге ученого почти что сняли с самолета, настрого запретив какие-либо переговоры с русскими, а проект полета к девятой планете убрали в стол на долгие годы…

Прошло много лет, прежде чем идея миссии к Плутону возродилась. Это произошло абсолютно неожиданно для Алана Стерна в самом конце 2000 года. Ему позвонили 19 декабря и ошарашили тем, что NASA готово выделить на миссию 750 млн долларов, но космический аппарат должен прибыть к далекой планете до 2020 года. Готовое техническое предложение нужно было предоставить до середины марта следующего года – оставалось ровно три месяца. В апреле 2001 года на конкурс заявились пять команд, в итоге в финал вышли два проекта:

– POSSE (Pluto Outer Solar System Explorer, «Исследователь Плутона и внешней Солнечной системы») от лаборатории реактивного движения (JPL) совместно с корпорацией Локхид;

– New Horizons («Новые горизонты») – проект Стерна и его команды, который должна была реализовывать Лаборатория прикладной физики (APL).

Забегая вперед, скажу, что это соперничество двух лабораторий повторится еще не раз.

29 ноября 2001 года Алан Стерн, находясь на симпозиуме планетологов, узнал, что комиссия NASA выбрала проект «Новые горизонты». Работа над миссией началась и шла непросто. Нужно было постоянно думать о бюджете и часе «Х» – стартовом окне к Плутону. Эту миссию нельзя было запустить тогда, когда она будет готова. Команда Стерна была нацелена на предпоследнее стартовое окно десятилетии – декабрь 2004 года. В итоге старт был перенесен на январь 2006 года – последнее стартовое окно, которое еще позволяло космическому аппарату прибыть к Плутону до 2020 года. С одной стороны, это было хорошо: у Стерна и команды было больше времени. С другой стороны, они пытались запрыгнуть в последний вагон уходящего поезда. Новые тучи над проектом нависли в начале 2002 года, когда президент Джордж Буш-младший потребовал секвестирования научного бюджета NASA, и те вычеркнули проект «Новые горизонты». Стерн, как вы уже поняли, был не тем человеком, который опускает руки. Он искал выход из тупиковой ситуации и нашел его, подав свою миссию в заявку на отбор новых программ Planetary Science Decadal Survey («Десятилетний обзор планетарных наук»), которая, по прекрасному стечению обстоятельств, была посвящена изучению «Новых рубежей Солнечной системы». «Новые горизонты» восстали из пепла в марте 2003 года, победив в очередном конкурсе и снова получив зеленый свет, а тем временем до старта космического аппарата, который еще предстояло построить, оставалось менее трех лет.

Над миссией в общей сложности работало более 2,5 тысяч человек. 478‑килограммовый аппарат нес на борту сразу семь научных приборов: камеру и спектрограф видимой и инфракрасной области спектра Ralph, ультрафиолетовый спектрограф Alice, радиоспектрометр REX, длиннофокусную навигационную камеру LORRI, спектрометр солнечного ветра и плазмы SWAP, спектрометр энергетических частиц PEPSSI и счетчик пылевых частиц SDC. От части приборов, к примеру, от магнитометра, пришлось отказаться: они уже не помещались в самом аппарате и не влезали в бюджет. За каждый прибор шла борьба его команд, доказывающих, что именно он наиболее важен для миссии и даст максимальный научный результат. Так как станции «Новые горизонты» предстояло работать вдали от Солнца, источником энергии был выбран плутониевый радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ). И этот выбор оказался той еще головной болью, причем даже не с технической точки зрения, а с нормативно-правовой. Но в итоге они все успели.

Старт миссии должен был состояться в пятницу, 13 января 2006 года, но в итоге был отменен из-за слишком сильного ветра. Его перенесли на 17‑е число – годовщину смерти Клайда Томбо, частичку праха которого космический аппарат нес внутри себя. В этот день ракета-носитель «Атлас» унесла «Новые горизонты» в космос, отправив космический аппарат в дальний полет, в ходе которого он будет спать, лишь изредка просыпаясь и выходя на связь с Землей. Старт был очень быстрым: автоматическую межпланетную станцию разогнали до рекордных 58,5 тысяч километров в час, и уже через 2,5 месяца она пересекла орбиту Марса! 28 февраля 2007 года «Новые горизонты» совершил единственный гравитационный маневр у Юпитера, в ходе которого из-за мощнейшей радиации у космического аппарата, не предназначенного для работы в настолько мощных радиационных полях, дважды перезагрузился бортовой компьютер, но в итоге все прошло успешно. Впереди ждал Плутон.

После выхода из последней гибернации «Новые горизонты» начали готовить к встрече с целью, проведя несколько корректировок его траектории. 29 июня 2015 года корабль выполнил последний корректирующий импульс. До пролета оставалась всего пара недель. Гром грянул 4 июля, когда космический аппарат не вышел на связь. Несложно представить, что испытывала команда «Новых горизонтов», так долго ждавшая этого момента и находившаяся в 4,8 млрд километров от своего космического аппарата. К счастью, через сутки связь была восстановлена, но возникла новая проблема: из-за сбоя бортового компьютера вся последовательность управляющих команд, которую аппарат должен был выполнить в ходе пролета Плутона, была стерта, а на их повторную загрузку уже не хватало времени. Нужно было менять полетный план на ходу, удаляя из него все второстепенные задачи, перепроверять в симуляторе и срочно отправлять на борт аппарата. Команда не спала несколько суток, но в очередной раз спасла миссию. Новый план был загружен и запущен. Теперь им оставалось только ждать…

14 июля 2015 года в 11:49 UTС [111] «Новые горизонты» пролетел в 7800 километрах над поверхностью казавшегося недосягаемым ледяного мира. Лишь спустя 13 часов команда миссии получила данные о том, что пролет системы Плутона прошел успешно и космический аппарат записал свыше 6,3 гигабайт данных, которые передавались на Землю более 15 месяцев – до 25 октября 2016 года. Эти данные по-новому открыли нам этот далекий мир. Мы узнали, что бывшая планета, а ныне самый крупный (в диаметре) из объектов транснептунового пояса оказалась намного сложнее, чем могли себе представить люди, изучавшие ее на протяжении десятилетий! На Плутоне были видны приповерхностные туманы, каньоны, горы и разломы, ледники и криовулканы, ледяные полярные шапки и даже свидетельства некогда текущей по поверхности жидкости! Плутон не был мертвым миром – он был живым, и весьма вероятно, что под его поверхностью до сих пор сохранился жидкий океан.

Сам Плутон оказался окутан намного более плотной и сложной по своей структуре атмосферой, простирающейся как минимум на 500 километров от поверхности карликовой планеты. Ученые пересмотрели такой важный показатель, как скорость потери вещества из атмосферы: она оказалась в 10 тысяч раз меньше, чем считалось раньше. Этот объект пояса Койпера обладает столь холодной атмосферой, что большинство ее молекул двигаются так медленно, что попросту не могут ее покинуть.

Конечно, все мы видели прекрасное «Сердце Плутона» – самый большой в Солнечной системе ледник диаметром около 1500 километров, названный Равниной Спутника (Sputnik Planitia), состоящий из азотного льда и, очевидно, подпитываемый изнутри вследствие активной конвекции – поднятия жидкости из недр карликовой планеты. На поверхности Плутона обнаружены и толины – органические вещества, найденные не только по ту сторону Главного пояса астероидов, в атмосфере планет-гигантов, их спутников и даже в кольцах Сатурна, но и в других звездных системах. Они не подтверждают наличие жизни, но, как уверены многие ученые, могут считаться некими предшественниками жизни, которая может развиться. К примеру, толины могут быть прекрасной пищей для простейших бактерий.

«Новым горизонтам» удалось изучить не только сам Плутон, но и его спутники. На Хароне был обнаружен экваториальный тектонический пояс долин и скал, что может говорить о существовании в далеком прошлом внутреннего океана из растопленного водяного льда, который сейчас составляет до половины внутреннего объема спутника Плутона. Плутон и Харон давно считали двойной планетой, но никто и представить себе не мог, что их связь не ограничивается только силой гравитации. «Новые горизонты» обнаружил доказательства перетока и оседания вещества из атмосферы Плутона на полюсах его самого крупного спутника. Малые спутники Плутона – Никта, Гидра, Кербер и Стикс [112] – тоже преподнесли сюрприз: они обладают неправильной формой, а также быстрой скоростью вращения и, скорее всего, являются осколками некогда разрушившегося тела. И вся эта потрясающая информация была собрана космическим аппаратом за считанные часы! Что же ждало его дальше?

Станция «Новые горизонты» не могла выйти на орбиту Плутона, погасив свою по-настоящему «космическую» скорость. Она летела вперед и потенциально еще могла встретиться с новыми объектами, населяющими транснептуновый пояс. Но ни один из известных объектов не подходил по баллистическим ограничениям. Для поисков новой цели в зоне досягаемости космического аппарата, помимо наземных телескопов, в частности, 8,2‑метрового телескопа «Субару», был привлечен космический телескоп «Хаббл». Так как искать нужно было в совсем небольшой области пространства размером в один квадратный градус – в том направлении, куда навсегда улетал космический аппарат, то его небольшого поля зрения вполне хватало. Итогом поисковой работы стало обнаружение трех подходящих объектов пояса Койпера, открытых телескопом «Хаббл»: 2014 MU69, 2014 OS393 и 2014 PN70 (два последних позже были обнаружены и на снимках телескопа «Субару»). Второй объект с точки зрения траектории подходил хуже всех, и выбор шел между первым и третьим. 2014 PN70 должен был быть крупнее, но в итоге ученые выбрали астероид 2014 MU69, впоследствии получивший номер и имя (486958) Arrokoth (Аррокот) [113], так как для его достижения аппарат тратил наименьшее количество топлива – около трети от оставшегося на борту.

1 января 2019 года «Новые горизонты» после серии коррекций орбиты пролетел всего в 3538 километрах от «Ультимы Туле» [114], получив детальные снимки самого далекого от Земли объекта в истории человечества. Землю и космический аппарат на тот момент разделяли 6,4 млрд километров! Астероид оказался контактно-двойным объектом размером 32 × 16 километров, с крупным 8‑километровым ударным кратером. Была получена детальная карта поверхности объекта и исследована, насколько это позволил сделать стремительный пролет, его геология и внешняя структура.

С каждым годом автоматическая межпланетная станция New Horizons удаляется от Солнца на 3 а. е., все еще находясь в работоспособном состоянии [115], и с ней все еще поддерживается связь. Телескопы продолжают искать новую подходящую цель, которая окажется на пути «Новых горизонтов», но пока безрезультатно. Однако результат все же есть. Такой «глубокий» поиск дал нам новые знания о некогда гипотетическом поясе малых тел Солнечной системы за орбитами больших планет, и я думаю, что пора перейти к рассказу о его строении.

Подробную историю предсказания и открытия протяженного пояса каменно-ледяных тел за орбитой Нептуна я рассказал в книге «Кометы. Странники Солнечной системы», а здесь предлагаю основательно поговорить о том, что же с точки зрения строения и динамики представляет собой транснептуновый пояс в порядке его удаления от Солнца. В прошлой главе мы остановились на кентаврах – астероидах, обращающихся вокруг Солнца между орбитами Юпитера и Нептуна, а сейчас перейдем к объектам, непосредственно находящимся на орбите восьмой планеты. Как вы уже догадались, речь пойдет о троянских астероидах Нептуна.

С динамической точки зрения троянцы Нептуна сходны со своими собратьями, находящимися на орбите Юпитера, правда, из-за того что среднее расстояние восьмой планеты от Солнца в 5,8 раз больше, обнаружить подобные объекты намного сложнее. Если первый троянец Юпитера, как вы помните, был открыт в 1906 году, то первый троянец Нептуна обнаружили лишь в 2001 году. Им стал 100‑километровый астероид 2001 QR322, позже получивший постоянный номер 612243. Несколько лет этот объект оставался уникальным, пока в 2004–2005 годах не было открыто еще три подобных объекта, причем один из них – 2005 TN53 – находился на сильно наклоненной орбите (i = 25°), и это косвенно говорило о том, что троянских астероидов Нептуна должно быть намного больше, раз планета в состоянии удерживать подобные объекты в своих устойчивых треугольных точках либрации.

В настоящий момент астрономам известен 31 подобный объект: 27 в точке L4 и 4 в точке L5 системы Солнце-Нептун. Такое неравенство в общем числе открытых объектов – классический пример эффекта наблюдательной селекции, который вызван не физическими, а наблюдательными причинами. В наши дни окрестности точки L5 находятся вблизи галактического экватора, что сильно затрудняет обнаружение подобных тусклых и медленных объектов на фоне мириад фоновых звезд, видимых на снимках больших телескопов. Именно поэтому первый объект в области L5 – астероид 2008 LC18 – был открыт лишь в 2008 году.

Как и в случае с прочими троянскими астероидами, у ученых нет точного ответа на вопрос, как эти объекты оказались в своей гравитационной ловушке. В случае с Нептуном объяснение их «заморозкой», то есть резким «включением» областей либрации вследствие выхода из резонанса с одной из планет, маловероятно. Поэтому рассматриваются сценарии гравитационного захвата объектов из транснептунового пояса или же формирование объектов «на месте», из небольших планетезималей, которые не были использованы при формировании самой планеты и ее спутников, а попали в ловушки областей либрации вследствие столкновений или разрушений. Именно версия аккреции, то есть притяжения и объединения небольших частиц, в настоящий момент приоритетна для крупных (открытых в настоящее время) объектов. Численное моделирование показывает, что 150‑километровый троянец Нептуна мог быть «собран» примерно за миллиард лет, так что тела, подобные астероиду (612243) 2001 QR322, могут быть одними из самых молодых объектов Солнечной системы с точки зрения времени их формирования.

Что касается физических характеристик, которые ученым удалось установить для столь слабых объектов, большинство (но не все) троянских астероидов Нептуна имеют слабый красноватый оттенок и больше сходны по показателю цвета со своими юпитерианскими собратьями, иррегулярными спутниками планет-гигантов и частью «синих» кентавров, чем с удаленными «красными» объектами классического пояса Койпера, к которым мы и переходим.

Многие десятилетия Плутон был единственным известным нам объектом транснептунового пояса. С развитием наших знаний о его популяции, когда число открытий стало исчисляться сотнями и тысячами, их начали разделять на группы. В настоящий момент каталогизировано уже более 5 тысяч подобных объектов [116]. Первыми выделили «классические» и «резонансные» объекты пояса Койпера, которые различаются не только орбитами, но и физическими свойствами. Начнем с первых.

«Классическими» объектами пояса Койпера, или кьюбивано (cubewano) [117], являются тела, которые вращаются по слабоэксцентричным орбитам за пределами орбиты Нептуна и не находятся с ним в каком-либо орбитальном резонансе. Большие полуоси (а) их орбит лежат в диапазоне 40–50 а. е. и, в отличие от Плутона, они не пересекают орбиту Нептуна. К кьюбивано, помимо (15760) Albion (1992 QB1), относится самый крупный объект этой группы – (136472) Makemake, а также (50000) Quaoar, (20000) Varuna и (486958) Arrokoth, тот самый, мимо которого 1 января 2019 года пролетела автоматическая межпланетная станция «Новые горизонты». Вся популяция «классических» объектов пояса Койпера, в свою очередь, делится на две неравные группы – «холодные» и «горячие» объекты, но не по температуре их поверхности или химическому составу, а по параметрам их орбит. К большей подгруппе «холодных» кьюбивано относятся объекты на почти что круговых орбитах с большими полуосями в пределах от 42 до 47 а. е. и малым наклонением (i < 5°). «Горячие» объекты, наоборот, находятся на возмущенных орбитах, характеризующихся большим эксцентриситетом и наклонением. Большинство крупных «классических» объектов, таких как (136472) Makemake и (20000) Varuna, относятся как раз к «горячей» популяции.

Обе группы объектов отличаются и по показателю цвета (химическому составу). Объекты с наклонением орбит менее 12° обладают сильно выраженным красным оттенком, а у более наклоненных объектов прослеживается линейная корреляция: показатель цвета объектов все больше смещается в синюю область при увеличении наклонения их орбит. Между «холодными» и «горячими» объектами есть еще одно очень интересное физическое различие – процентное соотношение двойных объектов. Среди «холодных» их процент велик, причем сами компоненты обладают сравнимым размером. Среди «горячих» объектов двойные системы встречаются реже и обычно состоят из более крупного тела и его небольшого спутника. Эти, пусть все еще достаточно поверхностные данные, могут говорить о том, что среди «классических» объектов пояса Койпера мы наблюдаем две пересекающиеся популяции тел с различной орбитальной историей, образовавшиеся в разных областях Солнечной системы и перемешанные между собой вследствие миграции планет-гигантов.

Единственным объектом, кроме Плутона, который посетила автоматическая межпланетная станция, стал (486958) Аррокот – небольшой представитель «холодной» популяции кьюбивано. Данные, полученные «Новыми горизонтами» – по большей части единственная достоверная информация, полученная из прямых наблюдений. Все остальное – лишь наша интерпретация косвенных выводов на основе данных с наземных или околоземных космических телескопов. Пролетев всего в 3538,5 километрах от самого удаленного из исследованных космическими аппаратами тел Солнечной системы, «Новые горизонты» передали на Землю уникальные данные, позволившие с высочайшей точностью определить основные параметры этого небольшого тела, затерянного в глубинах космоса.

(486958) Аррокот представляет из себя контактную двойную систему, состоящую из двух соприкасающихся уплощенных тел общим размером 35,95 ± 0,5 × 19,90 ± 0,5 × 9,75 ± 2,0 км. Система вращается вокруг общего центра масс, находящегося внутри большей части («туловища») Аррокота с периодом 19,938 ± 0,0005 часа. По возмущениям в траектории движения космического аппарата удалось с недостижимой ранее точностью измерить массу и объемную плотность рядового «классического» объекта пояса Койпера – 748,5 млрд тонн, что совсем немного для объекта подобных размеров. Все дело в том, что его средняя плотность, к удивлению ученых, составила всего 0,235 г/см^3, что примерно в три раза меньше средней плотности кометных ядер и на порядок уступает плотности каменных астероидов! Такая плотность сравнима с плотностью свежевыпавшего снега и плотностью ядер таких хорошо изученных комет, как 19P/Borelly и 103P/Hartley 2. Если бы Аррокот находился на вытянутой орбите с близким к Солнцу перигелием, то он, скорее всего, демонстрировал бы признаки кометной активности, и мы назвали бы его кометой. Но так как его почти круговая орбита пролегает так далеко от Солнца, температура на его поверхности, измеренная «Новыми горизонтами», составляет –244 ± 5 °C, то есть его льды не сублимируются, а навечно остаются в замороженном состоянии.

Подобная экстремально малая плотность, безусловно, говорит о высокой пористости тела, составляющей около 75 %. Она подсказала ученым механизм образования Аррокота из гигантской груды осколков ледяных и каменных тел, которые изначально под действием сил гравитации собрались в пару объектов, быстро вращающихся вокруг общего центра масс (отсюда их сплюснутая форма), и медленно сближались. В итоге они столкнулись с небольшой относительной скоростью, что не разрушило их, а наоборот, объединило в один объект. Вот такую интересную историю поведали нам «Новые горизонты». А можем ли мы так же детально изучать транснептуновые объекты напрямую с Земли?

Для более детального анализа с помощью наземных или космических телескопов нам доступны лишь самые крупные из обнаруженных объектов, но все же и здесь нас ждут интересные открытия. К примеру, у карликовой планеты (136472) Макемаке обнаружены следы присутствия атмосферы, которая может напоминать атмосферу Плутона. В 2016 году астрономы сообщили об обнаружении небольшого спутника Макемаке диаметром около 175 километров (сравните с размером Аррокота). По последним данным, полученным космическими инфракрасными телескопами «Спитцер», «Гершель» и «Джеймс Уэбб», ученые предполагают наличие на поверхности карликовой планеты, покрытой метановым льдом, действующих криовулканов, суммарная площадь которых может составлять до 1 % ее поверхности.

Еще больше чудес обнаружено у другой карликовой планеты – (136108) Хаумеа. Помимо двух спутников, Хииака (Hнiaka) и Намака (Nāmaka), этот объект окружен кольцом диаметром около 4600 километров, имеющим толщину порядка 70 километров. Подобная структура у транснептуновых объектов была обнаружена впервые. Хаумеа, входящая в тройку (или четверку) самых крупных объектов за орбитой Нептуна, после Плутона, Эриды и, возможно, Макемаке (текущая точность расчетов пока не дает однозначного ответа), вращается с поразительной скоростью, делая полный оборот вокруг своей оси всего за 3,9 часа [118]! Обнаружение более мелких транснептуновых объектов на орбитах, подозрительно схожих с орбитой самой Хаумеа, привело ученых к выводу, что эта карликовая планета является самым крупным фрагментом разрушившегося в далеком прошлом более крупного тела, сравнимого по диаметру с Плутоном или Эридой. После катастрофического столкновения Хаумеа потеряла до 20 % своей массы в основном за счет приповерхностных льдов, а выброшенное вещество сформировало кольцо и спутники, которые, вполне возможно, очень похожи по своему строению на Аррокот. Пока что это единственное обнаруженное в поясе Койпера столкновительное семейство, включающее в себя на данный момент 17 небольших астероидов. Саму карликовую планету Хаумеа долгое время относили к кьюбивано, но после уточнения ее орбиты был найден слабый орбитальный резонанс 7:12 с Нептуном, что перевело этот объект в список «резонансных» объектов пояса Койпера, к которым мы и переходим.

Среди всех известных целочисленных резонансов с восьмой планетой Солнечной системы наиболее сильными являются два: 2:3 и 1:2. В первом случае транснептуновый объект совершает два оборота вокруг центра Солнечной системы, в то время как Нептун совершает три. Главный представитель этой группы объектов – сам Плутон. Средний период обращения для этого типа объектов составляет 247,3 года, а среднее расстояние до Солнца – 39,4 а. е .[119], то есть они располагаются перед той областью пространства, которое занимают «классические» объекты пояса Койпера (42–47 а. е.). По главному и самому крупному представителю эту группу транснептуновых объектов, находящихся в резонансе 2:3 с Нептуном, называют «плутино» (plutino). Помимо Плутона в число плутино входят такие крупные объекты, как (90482) Orcus (Оркус) (диаметр 917 ± 25 км), (208996) 2003 AZ84 (диаметр 727 ± 65 км) и (28978) Ixion [120] (диаметр 617 ± 25 км). Как и сам Плутон, плутино могут пересекать орбиту Нептуна, на какое-то время становясь ближе к Солнцу, чем планета-гигант [121]. В настоящий момент стабильный резонанс 2:3 на протяжении сотен миллионов и даже нескольких миллиардов лет подтвержден у почти четырех сотен обнаруженных транснептуновых объектов.

Распределение транснептуновых объектов по среднему расстоянию от Солнца

С противоположной стороны от плутино находится вторая по численности группа «резонансных» объектов пояса Койпера – тутино (twotino). Это объекты, находящиеся с Нептуном в орбитальном резонансе 1:2. Средний период обращения объектов, входящих в эту группу, составляет 329,4 года, а их среднее расстояние от Солнца приблизительно равно 47,7 а. е. Как и плутино, тутино были «пойманы» в резонанс миллиарды лет назад, когда сам Нептун, согласно модели Ниццы [122], мигрировал к периферии Солнечной системы. Это менее стабильный резонанс, чем резонанс 2:3, поэтому здесь, что логично, меньше обнаруженных объектов – всего около сотни. Математические расчеты показывают, что за четыре миллиарда лет в этой группе сохранилось около 15 % от первоначальной популяции объектов, захваченных в резонанс, в отличие от 28 % для плутино. Среди тутино нет особо крупных объектов. На настоящий момент самым большим из них может считаться астероид (55565) 2002 AW197 диаметром порядка 700 ± 50 километров.

Помимо двух основных «резонансных» семейств ученые выделяют еще как минимум два десятка подобных, но значительно менее многочисленных групп. Порядка 50–60 известных объектов находятся в резонансах 2:5, 3:5 и 4:7, три десятка – в резонансе 3:4, в два раза меньше – в резонансе 1:3. Хаумеа, как выяснили ученые, находится в очень слабом периодическом резонансе 7:12. Приблизительно каждые 2,3 млн лет она выходит из него, чтобы через 100 тысяч лет попасть в него снова. Помимо нее в этом странном «резонансном» танце кружит еще один из известных объектов – 2015 RP278, но его размеры совсем невелики.

В октябре 1996 года уже знакомые нам астрономы Чедвик Трухильо, Дэвид Джуитт, Джейн Луу и Цзюнь Чэнь обнаружили астероид (15874) 1996 TL66, ставший прародителем нового класса транснептуновых объектов. В отличие от «классических» и «резонансных» объектов пояса Койпера, находящихся на орбитах с малым или умеренным эксцентриситетом и средним расстоянием до Солнца в 35–47 а. е., орбиты нового семейства, получившего название «объекты рассеянного диска» (scattered disc), обладают значительным эксцентриситетом – в среднем от 0,3 до 0,6. Причем среди подобных объектов четко просматривается зависимость: эксцентриситет орбиты увеличивается с увеличением среднего расстояния от Солнца (большой полуоси их орбиты). Это связано с тем, что объекты рассеянного диска были «разбросаны» гравитацией Нептуна, к которому они все еще могут достаточно близко подходить вблизи перигелия своей орбиты. В афелии же эти объекты удаляются от Солнца более чем на 100 а. е.

Классическим примером подобных тел можно считать 1200‑километровый транснептуновый объект (225088) Gonggong (Гунгун) [123]. К ним же относят и второй по размеру и первый по массе среди всех транснептуновых объектов – карликовую планету (136199) Эрида. В перигелии она приближается к Солнцу до 38,5 а. е., в то время как в афелии удаляется от него на 97,7 а. е. Долгое время мы точно не знали, какой из объектов является крупнейшим по своим размерам за орбитой Нептуна. Диаметр Эриды оценивался в 2400 ± 200 км. Уточнить ее размер удалось 6 ноября 2010 года, когда в Чили наблюдалось покрытие этой карликовой планетой одной из звезд. Наблюдение велось на 25 пунктах, в каждом из которых фиксировалось время, когда свет от бесконечно более далекой звезды будет перекрыт поверхностью Эриды. В результате анализа полученных данных ученые смогли в 15 раз улучшить точность определения физических размеров карликовой планеты – 2326 ± 12 километров. Уточненные размеры Плутона (2376,6 ± 3,2 км), полученные в результате прямых наблюдений космического аппарата «Новые горизонты», подтвердили, что тот все же является первым.

Поверхность Эриды, как и Плутона, скорее всего, покрыта метановым льдом. С точки зрения показателя цвета объекты рассеянного диска менее красные, чем «холодные» объекты пояса Койпера. Возможно, это связано с тем, что у более удаленных объектов рассеянного диска атмосфера полностью выморожена и осаждена на поверхность, которая в большей степени покрыта толстым слоем светлого метанового льда. Напротив, на поверхности Плутона есть значительные по площади области, покрытые толинами, со значительно меньшим показателем отражающей способности и более красным оттенком. Расчеты ученых показали, что именно объекты рассеянного диска, находящиеся на нестабильных орбитах, становятся одним из источников наблюдаемых нами комет и кентавров, часть из которых отправляется в путешествие к центру Солнечной системы под воздействием гравитационных возмущений Нептуна.

С 2020 года телескоп «Субару», оснащенный мощной крупной камерой Hyper Suprime-Cam (HSC), регулярно ищет новые объекты в глубинах пояса Койпера, которые могут стать новой целью автоматической межпланетной станции «Новые горизонты». К сожалению, как я уже говорил, пока безрезультатно, хотя команде ученых удалось обнаружить 239 новых удаленных объектов, некоторые из которых, вполне вероятно, внесут коррективы в существующую модель строения Солнечной системы за пределами орбиты Нептуна. Ученые, проанализировав орбиты обнаруженных объектов, которые, разумеется, еще нуждаются в дальнейшем уточнении, выделили 11 тел, которые не подпадают ни под одну классификацию. Это астероиды со средним расстоянием от Солнца в 70–90 а. е., но находящиеся на умеренно вытянутых орбитах (e < 0,4). Возможно, эта группа объектов является популяцией «второго пояса Койпера», наподобие «классических» объектов, располагающихся у внутренней границы транснептуновой области.

Еще дальше от Солнца располагается группа «экстремальных» транснептуновых объектов. Они находятся так далеко, что даже вблизи прохождения перигелиев своих орбит, в отличие от объектов рассеянного диска, уже не «чувствуют» гравитационные возмущения Нептуна. В общей классификации подобные тела принято называть «обособленными транснептуновыми объектами» (detached objects). Первый такой объект, получивший номер и имя (90377) Sedna (Седна) [124], был открыт Майклом Брауном, Чедвиком Трухильо и Дэвидом Рабиновичем 14 ноября 2003 года. Его перигелий (76,3 а. е.) располагается в 2,5 раза дальше от Солнца, чем орбита Нептуна, а в афелии Седна удаляется от нашей звезды на 1027,9 а. е.! Многие годы этот объект считался уникальным, пока в 2012 году не был обнаружен сходный удаленный объект, получивший временное обозначение 2012 VP113. Как и у Седны, его перигелий находится очень далеко – в 80,6 а. е. от Солнца, но сама орбита не столь вытянута. Ее эксцентриситет составляет 0,7, а афелий находится «всего» в 465,4 а. е. от Солнца. В 2015 году астрономы открыли еще более «экстремальный» объект – 2015 TG387, получивший в 2020 году номер и имя (541132) Leleakuhonua (Лелеакухонуа) [125].

Если по расстоянию перигелия 2012 VP113 оставался рекордсменом, то по расстоянию афелия Лелеакухонуа стал безусловным чемпионом – 2633,5 а. е.! Эти три объекта относят к неофициальной группе седноидов (sednoid), а часть астрономов, включая самого Майкла Брауна, считает их самыми близкими объектами внутренней части облака Оорта. В 2016–2020 годах астрономы открыли еще три объекта с перигелиями более 70 а. е., два из которых наблюдались всего в течение нескольких суток, так что говорить о точности определения их орбит не приходится. Третий объект – 2019 EE6 – во многом сходен с 2012 VP113: его орбита имеет средний эксцентриситет (0,55), перигелий близок к 75 а. е., а афелий лежит в пределах 256 а. е. от Солнца.

Если брать в качестве ограничения расстояние перигелия более 40 а. е. и размер большой полуоси орбиты, находящейся за пределами резонанса 1:2 с Нептуном (47,7 а. е.), то к обособленным объектам в настоящий момент можно отнести две сотни тел, причем лишь четыре десятка из них будут обладать достаточно достоверными орбитами. Но и такая выборка позволяет сделать определенные выводы. Например, большинство орбит «экстремальных» объектов, которые находятся «по одну сторону» от Солнца, имеют сходную ориентацию. По мнению все того же Майкла Брауна и американского ученого советского происхождения Константина Батыгина [126], это может указывать на возможное присутствие в Солнечной системе еще одной неучтенной планеты – «суперземли», в десять раз превышающей по массе нашу планету и движущейся по чрезвычайно далекой орбите с перигелием, в три раза более удаленным от Солнца, чем у «экстремальных» седноидов (более 200 а. е.). В афелии, находящемся по другую сторону от Солнца, по отношению к большинству известных нам «экстремальных» объектов транснептунового пояса, эта планета может удаляться на расстояние свыше 1200–1500 а. е., что делает ее очень трудной целью даже для современных телескопов. Поэтому открытие «экстремальных» объектов может напрямую помочь нам как в поиске новой «Планеты Х», так и лучшем понимании строения Солнечной системы. Я уверен, что с дальнейшим развитием наблюдательных технологий мы сможем не только открыть новые семейства еще более невероятных объектов транснептунового пояса, но и наконец-то впервые увидеть бесчисленные объекты, населяющие до сих пор гипотетическое облако Оорта – фронтир нашей Солнечной системы. А пока изучение нашего общего дома – небольшой планетной системы на периферии Галактики – продолжается!

Глава 5

Угроза из космоса

В один ясный, а может быть и не очень, день примерно 66 миллионов лет назад над Землей появилось второе солнце. Его свет был нестерпимым, а с пылающего небосвода доносился яростный рев. Это длилось всего несколько минут – мгновения, сменившие геологическую эру и поменявшие будущее Земли. Сейчас мы знаем этот эпизод в долгой жизни нашей планеты как мел-палеогеновое вымирание. Прошли миллионы лет, и Земля залечила раны, хорошо скрыв следы этого грандиозного по своим масштабам события в глубине своих недр. Лишь в конце XX века человек – далекий потомок тех крохотных млекопитающих, что выжили в вихре огня и стуже долгой ударной зимы – смог раскрыть страшную тайну нашей планеты и той космической катастрофы. Но может ли она повториться вновь?

Чтобы максимально достоверно ответить на этот весьма непростой вопрос, давайте вновь пройдем весь путь к пониманию человечеством опасности, исходящей из космоса. Мы перенесемся в Европу конца XIX века, где в теплую летнюю ночь 1898 года три астронома вышли на поиски нового открытия, которое уже поджидало их. И, как это часто бывает, эта история – триумф для одних и досада для других, но глобально – движение вперед, к пониманию того, какие опасности таит Солнечная система.

13 августа уже достаточно опытный астроном Карл Густав Витт и его молодой ассистент Феликс Винке готовились к фотографическим наблюдениям. Их главной целью была область неба вокруг ярчайшей в созвездии Водолей звезды Садальсууд [127]. Но ученые снимали вовсе не ее, а астероид (185) Eunike (Эвника) [128], который не наблюдался уже несколько лет и давно требовал уточнения орбиты. День выдался жарким, и астрономы открыли купол обсерватории, окна и двери, чтобы нагретый воздух внутри подкупольного помещения берлинской обсерватории Урания сменился приятной ночной свежестью. Феликс поместил фотопластинку в громоздкую фотокамеру, установленную параллельно со 105‑миллиметровым рефрактором Карла Бамберга, и снял защитную крышку с 6‑дюймового (150‑миллиметрового) объектива оптической схемы Пецваля фирмы «Фогтлендер» (Voigtlдnder).

Пока астрономы готовятся к наблюдениям, я расскажу о них немного подробнее. Несмотря на открытие первого астероида, сближающегося с Землей, Карл Густав Витт так и остался малоизвестным астрономом в тени великого Максимилиана Вольфа. Как вы уже знаете, Вольф был первым астрономом, который начал использовать фотографию для поиска астероидов и серьезно преуспел в этом.

Карл Густав Витт родился 29 октября 1866 года в Берлине в семье извозчика Августа Витта и Марии Витт (урожденная Тиле). Мальчик учился в 83‑й берлинской школе, а затем в гимназии Андреас (Andreas-Realgymnasium). На Пасху 1887 года он успешно сдал экзамены в университет имени Фридриха Вильгельма, где начал изучение математики и астрономии. Однако вскоре родители не смогли оплачивать его обучение, и молодому человеку пришлось устроиться на работу секретарем, а после – стенографистом в Прусскую палату представителей германского рейхстага. Работа позволила ему продолжить изучение астрономии. В 1892 году Карл Густав вступил в ряды Берлинского астрономического общества Урания, а уже 1 мая 1895 года занял должность руководителя обсерватории и по сути ее единственного штатного наблюдателя. Его основным научным интересом стали фотографические наблюдения астероидов и комет. 8 октября 1896 года Витт открыл свой первый астероид, который назвал в честь родного города, как тогда было принято, на женский манер – (422) Berolina.

В ту ночь, когда мы оставили двух астрономов, его ассистентом был 19‑летний студент Берлинского университета Феликс Линке. Феликс Георг Хьюго Линке родился 2 апреля 1879 года в семье железнодорожного служащего Вильгельма Линке и его жены Августы (урожденная Тие). После окончания средней школы он поступил в берлинскую гимназию Софии (Sophien-Gymnasium), а после ее окончания совмещал работу в берлинской станкостроительной компании с обучением в университете по специальности «машиностроение и электротехника». Как видите, Феликс попал в эту историю достаточно случайно, заинтересовавшись астрономическими наблюдениями лишь в 1897 году. Уже в 1900 году он навсегда отойдет от астрономической темы, сделав хорошую карьеру статистика. Но подробности открытия первого околоземного астероида мы знаем во многом именно благодаря ему. А теперь давайте снова вернемся в 1898 год, где все уже готово к проведению наблюдений.

Со слов Феликса мы знаем, что точность часового ведения телескопа, на котором была установлена фотокамера, оставляла желать лучшего.

«Компенсация этого [суточного вращения Земли] была одним из величайших произведений искусства в мире, поскольку она бросала вызов самым лучшим механикам… Тем не менее она не работала должным образом даже в течение 5 секунд, так что мы не могли выпустить из рук регулирующий диск [колесо тонких движений] и оторвать глаз от телескопа почти ни на секунду, по крайней мере, на протяжении двух часов».

Как видно из документального описания Линке, астрономам приходилось по очереди медленно и очень точно подводить телескоп-рефрактор, неотрывно глядя на гидирующую звезду через окуляр. Эта скрупулезная работа во многом и принесла им открытие, но о нем чуть позже. Итак, они проэкспонировали фотопластинку в течение двух часов и сразу же проявили ее. К исследованию Карл Густав Витт приступил уже на следующее утро. Помимо целевого астероида (185) Эвника, на фотоснимок попал еще один астероид Главного пояса – (119) Алфея. Витт внимательно всматривался в увеличенное изображение фотопластинки, пока не заметил странный штрих длиной 0,4 мм. Он примерно в два раза отличался от отметок обоих уже известных астероидов. Карл Густав попросил ассистента внимательно рассмотреть этот объект и поделиться своим мнением. Оба астронома пришли к выводу, что это может быть комета!

Витт и Линке с несказанным нетерпением и воодушевлением ждали следующей ночи, чтобы визуально подтвердить свое открытие, то и дело проверяя погоду за окном, где был все такой же жаркий летний день, как и вчера, и это внушало надежду. Как только стемнело, они навели на свою находку самый крупный на тот момент телескоп Пруссии – 12‑дюймовый (300‑миллиметровый) рефрактор все того же оптика, Карла Бамберга. Недалеко от того места, где их «комета» была замечена на фотоснимке, находился звездоподобный объект 11‑й звездной величины. Его не было в каталогах звезд, но он абсолютно точно не походил на комету. Так как за сутки он успел заметно сместиться, стало понятно, что это астероид. Ученых удивило то, что его скорость движения по небу значительно превосходила угловую скорость всех известных астероидов, а это могло означать лишь одно: новый объект был намного ближе к Земле…

Не теряя времени, астрономы сообщили о своей находке во Францию, в редакцию бюллетеня «Фотографические изображения малых планет. Астрономический вестник» (Photographische Aufnahmen kleiner Planeten. Astronomische Nachrichten), одному из известнейших на тот момент первооткрывателей астероидов – Анри-Жозефу Перротэну [129], – который по совместительству был директором обсерватории Ниццы, где в ту же ночь проводились наблюдения того же участка неба…

В ночь с 13 на 14 августа 1898 года в Ницце свою фотокамеру на область в созвездии Водолей направил французский астроном Огюст Оноре Шарлуа [130], который также обнаружил новый быстрый астероид на своем фотоснимке, но уже после публикации в бюллетене открытия немецких астрономов. Вполне возможно, что на этот объект Шарлуа указал сам Перротэн. Почему же так произошло? Сам Огюст Шарлуа публично не высказывался на этот счет и не оставил мемуаров. Многие обвиняли его в том, что он попросту поленился проявить и проверить полученные снимки в те праздничные выходные [131].

Детальные исследования этого вопроса были опубликованы в 2002 году в «Журнале истории астрономии» (Acta Historica Astronomiae). Из них следует, что Огюст Оноре попросту не мог обнаружить астероид (433) Эрос на своем фотоснимке из-за проблем с часовым ведением телескопа, как и у его немецких коллег. На фотопластинке, полученной им, и звезды, и сам астероид выглядели параллельными треками, лишь немного отличающимися по длине. Конечно, если не знать, что искать, то обнаружить новый астероид было попросту невозможно. Вопрос, почему Шарлуа не применил ручное гидирование, как это сделали Витт и Линке, так и остался без ответа. Возможно, часовое ведение телескопа было пригодным для многочасовых экспозиций, и его сбой произошел именно на этом судьбоносном снимке именно в эту ночь… Вот так техническая проблема не позволила французскому астроному совершить открытие первого околоземного астероида, который Карл Густав Витт и Феликс Линке изначально приняли за комету.

На только что открытый астероид, получивший временное обозначение 1898 DQ, обратили внимание многие астрономы. Уже спустя две недели наблюдений Адольф Йозеф Берберих, немецкий астроном и специалист по определению орбит малых тел Солнечной системы, а также двойных и кратных звезд, рассчитал его первую приблизительную орбиту и заявил, что перигелий астероида 1898 DQ лежит внутри орбиты Марса! Дополнительные измерения и уточнения орбиты подтвердили эти расчеты, причем выяснилось, что астероид был обнаружен вблизи афелия своей орбиты, а в январе 1894 года он пролетел мимо нашей планеты на немыслимом ранее расстоянии – всего 0,15 а. е., или 22,4 млн км! Напомню, что среднее расстояние от Земли до внутренней границы Главного пояса астероидов примерно равно 1,1 а. е. (164,6 млн км). Астероид 1898 DQ действительно оказался абсолютно уникальным объектом!

Возможно, одним из первых, кто предположил, что такой объект может быть не единственным, был директор Берлинского астрономического института (Kцnigliches Astronomisches Rechen-Institut) и редактор научного журнала «Берлинский астрономический ежегодник» (Berliner Astronomisches Jahrbuch) Юлиус Баушингер. Некоторое время после открытия ряд ученых указывал на то, что построенная первоначальная орбита 1898 DQ может быть ошибочной. Все расставили по местам обнаруженные дополнительные архивные измерения – взбудораживший всех астероид был найден на фотоснимках, полученных еще 29 октября 1893 года в Гарвардской обсерватории Кембриджа.

Новый метод астрономических наблюдений – фотография – показал еще один неочевидный плюс: наблюдения можно было сохранять, многократно получая астрономические данные, не замеченные ранее. Британские астрономы были поражены, что астероид, получивший постоянный номер 433 и имя Eros (Эрос) [132] в октябре 1898 года, был запечатлен на их фотопластинках уже 29 и 31 октября, 1 и 27 ноября, 20, 24 и 28 декабря 1893 года. Более того, астероид был обнаружен и на снимках 1894 и 1896 годов! В последний раз, более чем за два года до своего официального открытия, он присутствовал на фотопластинке, полученной 1 июля 1896 года в южной Гарвардской обсерватории в перуанской Арекипе. Новые данные однозначно подтверждали первоначальный вывод Бербериха: (433) Эрос является первым околоземным астероидом. Итак, теперь человечество знало, что существует по крайней мере один астероид, который может пересекать орбиту Марса, приближаясь к Земле, и, возможно, таких астероидов еще много. Но могут ли они представлять по-настоящему реальную угрозу для нашей планеты?

В ноябре 1891 года главный геолог Геологической службы США, Гроув Карл Гилберт, отправился в путешествие, обескуражив всех заявлением: «Я собираюсь поохотиться на звезду». Его путь лежал в Аризону, туда, где посреди пустыни Сонора находилось гигантское чашеобразное углубление, которое сейчас мы знаем как кратер Барринджера. Гилберт заинтересовался им несколько месяцев назад после доклада минералога Альберта Фута об обнаружении в этом месте метеоритного железа общей массой более 600 фунтов (270 кг). На собрании Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS) Гилберт впервые предположил, что «этот так называемый кратер был похож на впадины на поверхности Луны, образовавшиеся в результате удара огромной метеоритной массы». Исследуя Аризонский кратер, Карл Гилберт размышлял о давнем споре относительно гипотез образования деталей лунной поверхности: являлись ли кратеры следами вулканической активности естественного спутника нашей планеты или же были оставлены космическими телами, столкнувшимися с ним? А если так, то что это за тела, летящие с невероятной скоростью и способные нанести подобные раны?

Как вы уже знаете по предыдущим главам, в 1866 году Дэниэл Кирквуд описал «разрывы» в поясе астероидов – области, где их почти нет, а значит, можно предположить, что они были выброшены оттуда. Но когда, куда, и где их искать сейчас? Может быть, часть тех шрамов на Луне и являются следами их «последнего пристанища»? Еще в середине XIX века французский геолог Адольф Буасе писал, что нашел доказательство связи обнаруживаемых на Земле метеоритов и астероидов, наблюдаемых астрономами в космическом пространстве. Он расположил все имеющиеся у него данные об обнаруженных метеоритах в порядке убывания их плотности. В итоге получилась миниатюрная модель строения планеты наподобие Земли: внутри металлическое плотное ядро, над ним переходная структура из железокаменных тел, еще выше – каменные образцы, соответствующие мантии и коре. По его задумке получалось, что метеориты – это фрагменты некогда разрушившейся планеты, выпавшие на Землю после долгого скитания в космосе. И вот уже забытый призрак планеты Ольберса вновь появился на научном горизонте, но все же связь между метеоритами и астероидами еще не была доказана.

Но вернемся к Гилберту. Вместе со своим коллегой из Геологической службы Маркусом Бейкером он провел два исследования, которые, как ему казалось, должны были дать ответ, является ли Аризонский кратер следствием парового взрыва, то есть вулканической активности, или же падения метеорита. Эксперименты, как мы теперь знаем, основывались на ошибочных предположениях, что для образования кратера подобных размеров столкнувшееся с Землей тело должно было обладать грандиозной массой, а значит, содержать, вне зависимости от типа метеорита, огромное количество железа, погребенного на дне кратера. Первый постулат Гилберта гласил: объем вещества, выброшенного из кратера и образовавшего его гребень, должен превышать объем самого кратера (его котловины), так как часть ее будет занимать значительная доля вещества космического тела. Второй постулат звучал так: раз в одном месте находятся такие огромные запасы железа, то на дне кратера должна обязательно присутствовать магнитная аномалия.

Гилберт и его команда провели детальное топографическое исследование местности, а также магниторазведку. Оба теста на ударную природу кратера не подтвердились: объем выброшенного вещества примерно совпадал с объемом самого кратера, а значит, выпавшее тело обладало незначительной массой, которая, как тогда считалось, не могла привести к образованию подобной кольцевой структуры диаметром почти 1,2 км и глубиной 170 метров. Также не было обнаружено никакой магнитной аномалии. Помимо Аризонского кратера Гилберт исследовал несколько старых вулканов, расположенных поблизости, и в итоге заключил:

«Из моих постулатов следует, что большой метеор не находится внутри кратера… Основное внимание должно быть уделено другим объяснениям его образования».

Итак, кратеры на Земле все еще продолжали приписывать лишь паровому взрыву вулканического происхождения. А что же с Луной, о которой, работая на дне земного кратера, размышлял Карл Гилберт? Вернувшись в свою лабораторию, он провел немало экспериментов бомбардировки различных поверхностей кинетическими ударниками. Собрав и внимательно изучив детальные топографические карты Луны, ученый пришел к выводу, обратному тому, что высказал в отношении Аризонского кратера. Прежде всего, Гилберт отметил, что размеры лунных кратеров значительно превышают размеры земных вулканов. Разброс диаметров лунных образований очень широк и не похож на то, что мы видим на нашей планете, а форма кальдер земных стратовулканов не похожа на то, что мы собственными глазами видим на Луне. В своей статье, где он сослался на метеоритную теорию Ричарда Проктора, описанную им в книге «Луна» 1873 года, а также статью Мейденбауэра 1882 года, Гилберт заключил:

«Таким образом, по всем признакам лунный кратер категорически отрицает родство с обычными вулканами Земли».

Конечно, Гилберт отметил и нестыковки. Ведь если Луна, находящаяся так близко от Земли и обращающаяся вокруг нее, так обильно покрыта страшными космическими шрамами, какими же по размеру метеоритами они были образованы и почему мы не наблюдаем подобные следы столкновений на Земле? Возможно, все это следы давних времен, которые частично стерты с лица нашей планеты, но ведь что-то должно было остаться?

Спустя десять лет после исследования Гилберта на Аризонский кратер обратил внимание юрист и горный инженер Даниэль Моро Барринджер. Он изучал найденные в этом районе метеоритные находки и был убежден, как в свое время Гилберт, что огромное железное тело должно покоиться где-то под кратером. В своих научных работах 1905 и 1906 годов вместе с Бенджамином Тилманом он опубликовал данные об обнаружении «мельчайших фрагментов чистого прозрачного кварца с краями чрезвычайной остроты», который мог образовываться лишь при высокой температуре и колоссальном давлении. Кроме того, пробурив неглубокие скважины в кольцевом валу кратера, возвышающемся над пустыней на 45 метров, исследователи обнаружили присутствие перевернутой стратиграфической структуры [133], как будто что-то вывернуло наизнанку или, как выразились авторы статьи, «вспахало» толщу породы.

Барринджер был уверен в том, что метеоритное железо лежит у него под ногами и, добыв его, он сможет обогатиться. Для реализации своих планов он даже создал компанию Standard Iron, но в итоге не смог найти инвесторов, так как Геологическая служба США, как и сам Карл Гилберт, не изменила своего официального мнения о вулканическом происхождении Аризонского кратера. Уже тогда стали появляться мнения других ученых о том, что даже если это и был ударный кратер, то, вероятнее всего, его вещество должно было почти полностью испариться в момент удара, вызвавшего образование такой температуры и давления. В 1903 году подобная гипотеза была высказана американским палеонтологом и геологом Натаниэлем Шалером. В 1908 году ее поддержал Джордж Меррилл из Смитсоновского университета:

«То, что до сих пор не удалось обнаружить большую неповрежденную массу в кратере, можно объяснить тем, что значительная ее часть улетучилась под действием сильного жара, возникшего в момент удара о поверхность».

В 1909 году в российском научно-популярном журнале «Вестник знания» [134] вышла статья Николая Александровича Морозова [135], в которой он описал импактную (ударную) теорию, предположив, что эллиптические образования на поверхности создаются не самим падающим телом, а симметричной взрывной волной, вызванной столкновением. Из-за языкового барьера и того факта, что работа была опубликована в малоизвестном журнале, она не получила широкого распространения, хотя оказала большое влияние на Эрнста Эпика, который опубликовал свое видение этой проблемы в широко цитируемой статье 1916 года. В 1908 году произошло событие, которое наглядно показало всю мощь воздушной ударной волны даже без прямого воздействия на поверхность Земли выпавшего тела. Ранним утром 30 июня небо над Сибирью разорвал ярчайший суперболид…

В 7 часов утра в бассейне реки Подкаменная Тунгуска (ныне Красноярский край) наблюдался огненный объект, летевший по небу и оставлявший за собой густой дымный след, который продержался в атмосфере несколько часов. Его полет закончился мощнейшим взрывом, звук которого был слышен на расстоянии свыше тысячи километров, а взрывная волна зафиксирована сейсмографами по всему земному шару. Магнитографы Иркутской обсерватории зарегистрировали локальное возмущение геомагнитного поля Земли, длившееся в течение 5–6 часов. В северных областях Европейского континента фиксировались необычные атмосферные явления: серебристые облака, необычайно светлые сумерки и солнечные гало. Спустя недели после события на обсерватории Маунт-Вилсон было зарегистрировано снижение прозрачности атмосферы: своего минимума она достигла в середине августа, а к началу сентября вернулась к обычным средним значениям.

О том, что в то утро происходило в небе над Восточной Сибирью, мы знаем по немногочисленным свидетельствам очевидцев. Ближе других к эпицентру события, всего в 30 километрах к юго-востоку, на берегу реки Аваркитты находился чум эвенков Чучанчи и Чекарена Шанягирь. Спустя 18 лет они рассказывали:

«Перед восходом солнца мы с Чекареном пришли с речки Дилюшма, там мы гостевали у Ивана и Акулины. Мы крепко уснули. Вдруг проснулись сразу оба: кто-то нас толкал. Услышали мы свист и почуяли сильный ветер. Чекарен еще крикнул мне: «Слышишь, как много гоголей летает или крохалей?» Мы были ведь еще в чуме, и нам не видно было, что делается в лесу. Вдруг меня кто-то опять толкнул, да так сильно, что я ударился головой о чумовый шест и упал потом на горячие угли в очаге. Я испугался. Чекарен тоже испугался, схватился за шест. Мы стали кричать отца, мать, брата, но никто не отвечал. За чумом был какой-то шум; слышно было, как лесины падали. Вылезли мы с Чекареном из мешков и уже хотели выскочить из чума, но вдруг очень сильно ударил гром. Это был первый удар. Земля стала дергаться и качаться, сильный ветер ударил в наш чум и повалил его. Меня крепко придавило шестами, но голова моя не была покрыта, потому что эллюн задрался. Тут я увидел страшное диво: лесины падают, хвоя на них горит, сушняк на земле горит, мох олений горит. Дым кругом, глазам больно; жарко, очень жарко – сгореть можно.

Вдруг над горой, где уже упал лес, стало сильно светло и, как бы тебе сказать, будто второе солнце появилось, русские сказали бы: «Вдруг неожиданно блеснуло»; глазам больно стало, и я даже закрыл их. Похоже было на то, что русские называют «молния». И сразу же был агдыллян, сильный гром. Это был второй удар. Утро было солнечное, туч не было, наше солнце светило ярко, как всегда, а тут появилось второе солнце!»

Первое сообщение об этом событии появилось 2 июля 1908 года в газете «Сибирь», впрочем, в то время оно не вызвало особого интереса. Удаленность места необычного явления сыграла негативную роль в его оперативном и всестороннем исследовании, хотя, как мы понимаем сейчас, уберегла многие человеческие жизни. Интерес к Тунгусскому происшествию вернулся лишь в начале 1920‑х годов, когда к месту событий отправились первые экспедиции под руководством Леонида Алексеевича Кулика [136]. Она собрала свидетельства очевидцев и оценила последствия, в частности, массовый вывал реликтового леса, масштабы которого стали понятны лишь в 1938 году, когда провели аэрофотосъемку окружающей территории. Хотя Кулик так и не обнаружил единого ударного кратера, он был убежден в метеоритной природе разразившейся катастрофы, ошибочно принимая термокарстовые провалы [137] за отдельные небольшие метеоритные кратеры.

Л. А. Кулик

Новые исследования Тунгусского события, которое часто ошибочно называют Тунгусским метеоритом, хотя самого выпавшего тела пока так и не было обнаружено, начались в конце 1950‑х годов. Комплексные исследования как советских, так и иностранных ученых привели к официальному признанию метеоритной природы события лета 1908 года с той лишь разницей, что все задокументированные повреждения объяснялись серией мощных воздушных взрывов, в ходе которых вошедшее в плотные слои атмосферы Земли тело размером от 50 до 80 метров было полностью разрушено и испарено. Возможно, оно являлось небольшим ядром или осколком ядра кометы. Общее энерговыделение Тунгусского события оценивается в 10–50 мегатонн, то есть сравнимо с самым мощным рукотворным ядерным взрывом. Воздушной ударной волной был повален лес на площади свыше 2000 квадратных километров!

Но все эти знания о грандиозном событии 1908 года появятся позже, а пока, на рубеже XIX–XX веков, ученые только начинали задумываться о том, что астероиды, заполняющие колоссальное пространство между орбитами Марса и Юпитера, могут играть важную роль в процессе эволюции земной биосферы. Ведь теперь им было известно о первом астероиде, сближающемся с Землей – Эросе – и тех шрамах, что, возможно, были оставлены подобными телами в далеком прошлом нашей Солнечной системы. При этом большинство из них продолжали настаивать на вулканическом происхождении земных кратеров.

Лишь спустя 13 лет после открытия первого околоземного астероида еще один подобный объект 3 октября 1911 года обнаружил известный первооткрыватель Иоганн Палиса. Новый околоземный астероид, получивший номер и имя (719) Albert (Альберт) [138], наблюдавшийся лишь в течение двух недель, был утерян, и хотя время от времени попадался астрономам, но каждый раз оставался неузнанным. Окончательно он был переоткрыт астероидной обзорной программой Spacewatch лишь спустя 89 лет – 1 мая 2000 года. Третий подобный объект – астероид (887) Алинда – был обнаружен Максимилианом Вольфом 3 января 1918 года.

Пока одни астрономы открывали новые околоземные астероиды, другие продолжали думать над вопросом образования кратеров. Как ни странно, в признании взрывной модели образования ударных кратеров важную роль сыграла гонка вооружений, и чем более разрушительным становилось оружие, тем больше следы его применения походили на наблюдаемые человеком космические шрамы. В 1921 году немецкий метеоролог Альфред Вегенер опубликовал свою теорию образования лунных кратеров. Поднимаясь в небо на воздушных шарах в ходе работы в рядах армейской метеорологической службы в Риге, в окрестностях которой в 1917–1918 годах шли ожесточенные бои Первой мировой войны, он заметил сходство воронок от артиллерийских ударов с кратерами на Луне. В 1924 его поддержал новозеландский астроном Алджернон Чарльз Гиффорд, который писал:

«Факт, который до сих пор не принимался во внимание при рассмотрении метеоритной гипотезы, заключается в том, что метеорит, ударяясь о поверхность Луны, за очень малую долю секунды превращается во взрывчатое вещество, по сравнению с которым динамит и T.N.T. являются слабыми и безобидными».

23 октября 1924 года известный немецкий астроном Вальтер Бааде, работая в Гамбургской обсерватории, открыл новый околоземный астероид (1036) Ganymed (Ганимед) [139], который до сих пор является самым крупным астероидом, сближающимся с Землей. По последним данным, полученным в том числе с применением радиолокации, успешно проведенной 5 октября 1985 года, и инфракрасным наблюдениям космической обсерватории WISE, его диаметр составляет 37,7 ± 0,4 километра. До начала Второй мировой войны астрономы обнаружили еще несколько околоземных астероидов, в том числе объекты, давшие названия семействам астероидов, сближающихся с Землей: (1221) Амур и (1862) Аполлон, причем обе эти находки были сделаны с разницей всего в полтора месяца.

В 1930‑е годы все больше ученых стали получать прямые доказательства метеоритной природы некоторых кратеров: так, группу кратеров Каали-ярв в Эстонии связали с зафиксированным взрывом от падения метеорита в 1927 году. В 1931 году к этому же выводу пришли ученые, изучавшие кратеры вблизи станции Хенбери в Австралии, загадочного круглого озера в Гане – кратера Ашанти, кратера Кампо-дель-Сьело в Аргентине и нескольких других геологических структур. Одним из первых «метеоритных» маркеров, некой подписью ударного происхождения кратера стало обнаружение никель-железных сферул [140], сконденсировавшихся из облака пара, что может свидетельствовать о температуре и давлении в эпицентре события, недостижимых для вулканических процессов.

28 октября 1937 года немецкий астроном и известный первооткрыватель комет Карл Райнмут [141], на счету которого к тому моменту было уже несколько десятков открытий, отснял очередные поисковые фотопластинки в Хайдельбергской обсерватории. Скорее всего, проявка и изучение полученных снимков затянулась и не была сделана «по горячим следам» на следующий день, но когда Карл все же сел за микроскоп, то обнаружил на снимках непривычно длинный штрих приблизительно 10‑й звездной величины – отметку от быстро движущегося астероида. Проверив положение известных на тот момент объектов, а на это у него тоже ушло немало времени, Райнмут пришел к выводу, что это был ранее неизвестный астероид. Вторая попытка пронаблюдать новый астероид состоялась лишь спустя четверо суток, то есть в ночь с 1 на 2 ноября. Ничего не обнаружив, астроном верно предположил, что астероид уже мог стать слишком тусклым для обнаружения. Сейчас, изучив орбиту астероида, открытого Карлом Райнмутом, мы знаем, что максимума своего блеска (8,4m) во время того сближения с Землей этот объект достиг утром 30 октября, после чего начал быстро тускнеть, достигнув 18‑й звездной величины к началу ночи с 1 на 2 ноября, что сделало его недоступным для обнаружения.

Так как на тот момент у астронома было лишь одно измерение, которое до сих пор хранится в базе данных Центра малых планет, построить какую-либо орбиту попросту не представлялось возможным. Астроном понимал, что этот быстрый астероид, получивший временное обозначение 1937 UB и в обход всех правил имя Гермес [142], еще до получения постоянного номера находился достаточно близко от Земли. Сейчас мы знаем, что вечером 30 октября 1937 года двойной околоземный астероид Гермес, состоящий из пары примерно равных компонентов диаметром от 300 до 450 метров, пронесся на скорости свыше 18 км/c в 740,5 тысячах километров от Земли – всего вдвое дальше Луны. Конечно же, с теми неполными данными, что были доступны в то время, этот опасный астероид был потерян. Никто из людей не знал, что уже 26 апреля 1942 года, в самый разгар Второй мировой и Великой Отечественной войн, он вновь приблизился к Земле, пройдя еще ближе – всего в 634 тысячах километров от нашей планеты, но так и не был обнаружен, хотя легко мог наблюдаться даже в небольшой бинокль. На этом его история не была закончена, и мы к ней еще вернемся.

В 1938 году американский ученый Флетчер Уотсон в своей диссертации предпринял первую попытку оценить частоту возможных столкновений Земли с пересекающими ее орбиту астероидами. Его оценка – одно столкновение на 100 тысяч лет. Запомните эту цифру: она нам еще пригодится. В то время продолжала господствовать теория о том, что наблюдаемые на земном небе метеоры имеют межзвездное происхождение. В 1930–1932 годах над определением скорости их вхождения в плотные слои атмосферы нашей планеты работали хорошо знакомые нам астрономы, внесшие большой вклад и в изучение комет: Эрнст Эпик и Фред Уиппл. Первый ошибочно установил, что средняя скорость метеоров превышает 42 км/с, что могло означать их полет по «разомкнутой» гиперболической гелиоцентрической орбите, а значит, говорило об их межзвездном происхождении. Более продвинутый метод съемки Уиппла опроверг результаты коллеги. Уиппл был убежден, что метеоры, точнее, объекты, порождающие их, являются жителями Солнечной системы, но технических методов раз и навсегда разрешить этот важный спор пока не существовало.

12 февраля 1947 года около 10 часов утра в небе над дальневосточной тайгой вспыхнул яркий объект, движущийся по направлению к отрогам Сихотэ-Алинского хребта. Его полет сопровождался страшным грохотом, от которого звенели и разбивались окна домов, рушились трубы, падали вековые дубы и кедры. Яркая «звезда» оставляла за собой длинный дымный след красно-коричневого цвета, который держался в небе еще в течение нескольких часов после того, как все стихло. Люди, наблюдавшие это природное явление, поняли, что, скорее всего, они стали свидетелями падения метеорита.

Спустя двое суток, 14 февраля, место падения случайно обнаружили летчики гражданской авиации, выполнявшие плановый полет по маршруту Улунги – Хабаровск. По прилете они доложили о своей находке в геологическое управление, которое сразу же стало готовить экспедицию, вылетевшую из Хабаровска уже 21 февраля. Она добралась до места 24 февраля. Двое суток пришлось идти по труднопроходимой местности. То, что увидели ученые, во многом походило на описание последствий Тунгусского события. Вековая тайга была опустошена: поваленные с корнем деревья, срубленные вершины и разбитые, как от попадания артиллерийской шрапнели, стволы. Снег под ногами был очень плотным, легко выдерживающим человека. Посреди этого хаоса были обнаружены многочисленные воронки и кратеры, самый крупный из которых имел диаметр 26 метров, а в глубину превышал шесть метров. Просто чудо, что это событие, как и Тунгусское, вновь произошло над незаселенной территорией, в противном случае жертв было бы не избежать.

Ученые собрали метеоритное вещество для исследований, а крупные фрагменты выпавшего тела, самым большим из которых оказался осколок весом 1745 кг, военным саперам удалось извлечь лишь в 1950 году. Анализ места падения и химический состав метеорита поведал следующую историю: зимним февральским утром 1947 года над Дальним Востоком в плотные слои атмосферы вошло космическое тело диаметром в несколько метров и общей массой в сотни тонн. Не выдержав все нарастающего давления и температуры, на высоте около 25 км оно распалось на фрагменты, которые, в свою очередь, испытали еще как минимум два разрушения, прежде чем достигли высоты в 6 км. В итоге на поверхность Земли на площади свыше 30 км^2 выпал мощный метеоритный дождь суммарной массой собранного вещества в 27 тонн. Всего было обнаружено несколько десятков тысяч фрагментов. По этому показателю Сихотэ-Алинский метеорит входит в десятку крупнейших метеоритов мира, а его небольшие фрагменты можно легко приобрести по достаточно невысокой цене. Выпавшее тело отнесено к типу железоникелевых метеоритов (93,29 % железа и 5,94 % никеля).

Теории образования ударных лунных и земных кратеров долгое время шли параллельно. Одним из первых, кто в 1949 году попытался объединить их, стал ученый Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса – Ральф Болдуин [143]. Он опубликовал свои изыскания в книге «Лик Луны» (The Face of the Moon). До принятия гипотезы ударного происхождения большинства обнаруженных кратеров оставалось немногим более десяти лет, за которые человечеству наконец-то удалось достоверно связать в единое целое астероиды в космическом пространстве, метеоры в небе и метеориты, найденные на земле.

7 апреля 1959 года яркий метеор осветил ночное небо вблизи чешского Пршибрама, в 60 километрах к юго-западу от Праги. И в этот раз астрономы обсерватории Ондржеёва были во всеоружии. Хотя, как шутили ученые, метеоры вспыхивают вдали от обсерваторий, пытаясь сохранить свои секреты, в этот раз все было не так. Чешские ученые давно готовились к этому событию: еще в начале 1951 года они начали создавать распределенную сеть из 30 метеорных камер, установленных на двух наблюдательных пунктах, расположенных в 42 км друг от друга. За восемь лет работы камеры отсняли свыше 2,5 тысяч часов экспозиции, но им попадались лишь слабые, едва заметные метеоры. И вот наступила ночь, которая вознаградила ученых за их труд и терпение.

Яркий болид попал под перекрестную съемку двух метеорных станций, камеры которых получили десять бесценных снимков. Они наконец-то позволили ученым с высокой достоверностью построить орбиту космического тела, вошедшего в плотные слои атмосферы и распавшегося на мелкие фрагменты той ясной апрельской ночью. После завершения кропотливой работы по измерению положения объекта на снимках и восстановлению первоначальной гелиоцентрической орбиты астрономы выяснили, что скорость входа космического тела в плотные слои атмосферы составляла менее 21 км/c. Она была значительно меньше предыдущих оценок, полученных лишь по фотографиям, снятым с одного наблюдательного пункта. Рассчитанная орбита приводила к однозначному выводу: объект, который вошел в атмосферу и наблюдался в виде яркого болида, был небольшим астероидом Солнечной системы, а вовсе не межзвездным объектом! Как мы знаем сейчас, Пршибрамский метеорит оказался типичным околоземным астероидом семейства Аполлона.

В 1960 году изучением Аризонского кратера заинтересовался геолог, а в будущем известный астрогеолог и охотник за опасными астероидами и кометами Юджин Шумейкер. Он первым связал кратеры, образованные при испытании ядерного оружия, с предполагаемыми ударными кратерами на Земле. Именно тогда начался поистине «тектонический сдвиг»: научное сообщество наконец-то приняло гипотезу ударного происхождения большинства лунных и большого числа земных кратеров, а сам Шумейкер стал настоящим охотником за этими следами космических катастроф. Эта страсть в итоге приведет его к гибели [144]…

После успеха наблюдений Пршибрамского метеорита достоверные орбиты удалось вычислить и для других «падений». В 1970 году с помощью Прерианской метеорной сети Смитсоновской астрофизической обсерватории удалось установить начальную орбиту метеорита Потерянного города, выпавшего в Оклахоме (США) 3 января 1970 года. Почти через 18 лет после Пршибрама астрономы смогли рассчитать начальные параметры движения тела, которое мы знаем как метеорит Иннисфри, выпавшего в Альберте (Канада) 5 февраля 1977 года. Давняя загадка тел, оставивших ударные кратеры на Земле, была разгадана, но оставался другой важный вопрос: сколько подобных астероидов все еще обращается по орбитам, пересекающим путь нашей планеты?

В 1970 году советский геолог Виктор Людвигович Масайтис [145] выдвинул гипотезу, а позже научно доказал, что обнаруженная в 1946 году в Сибири Д. В. Кожевиным Попигайская круговая структура является не вулканической кальдерой или эрозионной впадиной, а гигантским ударным кратером – астроблемой. Масайтис вместе с коллегами обнаружил внутри 100‑километрового кратера многочисленные импактные эффекты, такие как ударно-метаморфические породы, измененные силой страшного столкновения, и впервые – ударные алмазы, возникшие вследствие ударного преобразования графита при давлении свыше 1,5 миллионов атмосфер, с запасом месторождения в 140–150 млрд карат! Само столкновение с астероидом диаметром 7–8 километров произошло 35,7 ± 0,2 миллиона лет назад. Его последствием могло стать эоцен-олигоценовое вымирание [146]. В наши дни изучение Попигайского кратера продолжается, а сам он входит в пятерку самых крупных астроблем, обнаруженных на Земле.

В начале 1980‑х годов мир ждало новое будоражащее открытие: ученый-физик, лауреат Нобелевской премии Луис Альварес, и его сын, ученый-геолог Уолтер Альварес, выдвинули гипотезу о сокрушительном столкновении Земли с крупным космическим телом диаметром 8–10 км, произошедшем около 66 миллионов лет назад. Они впервые связали известные факты об иридиевой аномалии с обнаружением в 1978 году гигантского ударного кратера на дне Мексиканского залива – одного из самых крупных свидетельств космических столкновений прошлого.

180‑километровый кратер Чиксулуб (Чикшулуб) до сих пор изучается. Последние научные статьи подтверждают предположение о столкновении с объектом, имевшем большое в процентном соотношении содержание связанной первозданной воды: ядром кометы или достаточно редким типом метеоритов – углистым хондритом. Тот объект, возможно, не был обычным астероидом, сближающимся с Землей, по современной классификации, а являлся космическим телом, которое большую часть времени своего существования находилось за орбитой Юпитера.

1 мая 1981 года Центр малых планет выпустил очередной циркуляр MPC 5971, в котором неожиданно опубликовал 16 архивных измерений потерянного околоземного астероида Гермес. Астрономам наконец-то удалось связать разрозненные измерения, как оказалось, одного и того же астероида. Выяснилось, что Гермес за трое суток до его открытия Карлом Райнмутом попал на фотопластинку Гарвардской обсерватории Ок-Ридж, но не был обнаружен. С 26 по 29 октября Гермес присутствовал на фотопластинках еще двух обсерваторий – Йоханнесбургской (Южно-Африканский Союз, ныне ЮАР) и Зоннебергской (Германия). Дополнительные и более точные измерения были получены по фотопластинке Райнмута: добавлены координаты начала и конца трека, оставленного астероидом 1937 UB.

Орбиту Гермеса уточнили: теперь не было никаких сомнений, что он относится к околоземным объектам и в конце октября 1937 года пролетел в опасной близости от нашей планеты. Была надежда, что по построенной орбите, пусть и с короткой наблюдательной дугой продолжительностью всего в четверо суток, 1937 UB все же удастся обнаружить, но все попытки оказались тщетными. Ученые знали, что в околоземном космическом пространстве регулярно пролетает крупный астероид, размер которого, по их оценкам, превышает километр, но никто не представлял, где он находится сейчас и когда в очередной раз подойдет к Земле действительно близко…

27 сентября 1978 года первый астероид, сближающийся с Землей, получивший временное обозначение 1978 SB, обнаружили и советские астрономы. Это открытие совершила Людмила Ивановна Черных в Крымской астрофизической обсерватории. Впоследствии околоземный астероид группы Аполлона получил номер и имя (2212) Hephaistos (Гефест) [147].

Возможно, одной из первых попыток ученых получить государственное финансирование на изучение опасных околоземных объектов стала конференция под председательством Юджина Шумейкера, состоявшаяся в 1981 году вблизи курортного городка Аспен в Колорадо (США). В числе ученых, собравшихся за столом, был и будущий основатель программы Spacewatch – Том Герелс. Результатом четырехдневного обсуждения стал список рекомендаций по дальнейшему плану действий:

– Жизненно важно заблаговременное обнаружение угрожающих Земле объектов (следует продолжать реализацию проекта Spacewatch);

– орбитальные инфракрасные телескопы должны быть рассмотрены как средства для обнаружения околоземных объектов;

– точное определение орбиты требует постоянного потока астрометрических данных, особенно для небольших объектов, которые невозможно часто наблюдать;

– отклонение астероидов с помощью взрывных устройств представляется наилучшим подходом с точки зрения веса полезной нагрузки, стоимости и быстрого времени реагирования;

– исследование астероидов, помимо научной ценности, послужит будущим начинаниям, связанным с использованием их природных ресурсов;

– NASA должно сотрудничать с военными для исследования различия между естественными атмосферными взрывами при вхождении в атмосферу космических тел и взрывами при испытании ядерного оружия [148];

– военным стоит предложить участвовать вместе с NASA в сборе и анализе информации о малых телах Солнечной системы.

Читая эти пункты, я понимаю, как много верных идей было заложено уже тогда. Это и важность заблаговременного обнаружения опасных объектов, которое даст нам возможность реагировать на потенциальную угрозу, и применение космических ИК-телескопов (реализовано в проекте WISE и планируется в NEO Surveyor), и важность постоянного, а не эпизодического мониторинга в том числе уже известных околоземных объектов. Вспоминаю ставшую крылатой у астрономов, занимающихся астероидно-кометной опасностью, фразу американского астронома Майкла А’Херна: «More data!» («Больше данных!»). Именно на той встрече прозвучало справедливое замечание о неверном отношении к «мизерной вероятности космических столкновений», которую, кстати говоря, ученые сами и рассчитывали, но всегда держали эту поправку в голове.

«С другой стороны, мы имеем дело с качественно иным видом угрозы, при котором риск является продуктом чрезвычайно малой вероятности возникновения, но умноженной на огромную апокалиптическую опасность».

В отчете конференции подчеркивалось, что в проведенном анализе вероятности и частоты катастрофических столкновений присутствует большая неопределенность из-за отсутствия знаний о численности популяции околоземных астероидов различных размеров, ведь на тот момент было каталогизировано лишь шесть десятков подобных тел. К сожалению, эта конференция не привела к реальным решениям. NASA тратило колоссальные деньги на проект многоразового космического корабля Space Shuttle и все возрастающие расходы на создание космического телескопа «Хаббл», так что денег на планетарную защиту с «мизерной вероятностью» денег тогда не нашлось. Но на помощь пришел сам космос…

Весной 1983 года астрономы, в том числе два астронома-любителя, в прошлом учителя физики, открыли комету C/1983 H1 (IRAS-Araki-Alcock), которая всего через две недели опасно сблизилась с Землей. Мы разминулись примерно на сутки, и лишь эти сутки были между нами и планетарной катастрофой, сходной с той, что 66 миллионов лет назад уничтожила по меньшей мере 60–75 % всех живых существ на нашей планете [149].

В 1980‑е годы случился «идеальный шторм»: ученые наконец-то начали осознавать реальность астероидно-кометной угрозы, а астрономы получили новое средство обнаружения малых тел Солнечной системы – цифровые фотокамеры, что в итоге привело к резкому росту числа обнаруживаемых околоземных астероидов. Об этом я обязательно расскажу более подробно в следующей главе. Уже на закате эпохи фотопластинок второй «советский» околоземный астероид 1987 SL открыл еще один астроном Крымской астрофизической обсерватории – Людмила Георгиевна Карачкина. Позже этому астероиду группы Амура был присвоен номер и имя (5324) Lyapunov (Ляпунов [150]).

1980‑е и начало 1990‑х годов еще раз продемонстрировали потенциальную угрозу, исходящую из космоса. 31 марта 1989 года американские астрономы Генри Хольт и Норман Томас из Паломарской обсерватории открыли новый быстрый объект. Дополнительные измерения, проведенные в этой же обсерватории 2, 3, 4 и 8 апреля, дали понять, что астероид, получивший временное обозначение 1989 FC, а позже номер и имя (4581) Асклепий – потенциально опасный для нашей планеты околоземный объект диаметром порядка 600 метров. За 9 суток до своего обнаружения он прошел через ту область пространства, где всего за шесть часов до его пролета находилась Земля. В 2008 году ученый-геофизик Том Гилкрист опубликовал научную статью «Последствия столкновения: анализ астероида 1989 FC» (Effects of an impact event: an analysis of asteroid 1989 FC), в которой была приведена оценка энерговыделения потенциального столкновения с этим космическим телом – более 600 мегатонн в тротиловом эквиваленте, то есть 12 одновременно взорванных «царь-бомб». Этот случай в очередной раз красноречиво показал, что мы столь же беззащитны перед космической астероидно-кометой угрозой, как и динозавры 66 миллионов лет назад…

В июле 1994 года астрономы всего мира следили за тем, как фрагменты разрушившейся кометы Шумейкеров – Леви 9 падали на Юпитер. Все это наконец-то привело к пониманию того, что человечеству нужно действовать, а не просто быть пассивными, почти что незрячими наблюдателями, полностью полагаясь на статистические выкладки о «ничтожно малой вероятности» катастрофы планетарного масштаба и волю случая. Пора было начинать действовать!

В 1992 году в США были проведены еще две конференции по проблематике астероидно-кометной опасности, но опять без особого результата. Понимание задачи и вероятной опасности уже было, но все же этого хватило лишь на выделение небольшого финансирования, в основном на проведение теоретических изысканий. В 1993 году состоялась конференция по вопросам перспективных методов парирования возможной угрозы – отклонения или разрушения опасных космических тел. В ней принял участие и известный ученый – популяризатор астрономии Карл Саган. В 1995 году в NASA под председательством все того же Юджина Шумейкера была организована рабочая группа по исследованию околоземных объектов. В августе того же года она представила свои предложения в конгресс США, но тот рекомендовал уменьшить бюджет и амбициозность представленной программы.

6 декабря 1997 года обзорная программа Spacewatch обнаружила околоземный астероид 1997 XF11, первые расчеты орбиты которого показывали, что он может столкнуться с Землей 26 октября 2028 года. В марте 1998 года ученые заявили, что, по уточненным расчетам, астероид все же безопасно пролетит мимо нашей планеты. И хотя опасность вроде бы миновала, но эта тема наряду со слухами о возможном столкновении Земли с кометой Свифта-Туттля в 2126 году привела к большому общественному резонансу – инфополе бурлило. И вот 6 июля 1998 года NASA создало новое подразделение – «Управление программы по объектам, сближающимся с Землей» (Near-Earth Object Program Office), которое наконец-то получило достаточное (но не запрошенное) финансирование. С этого момента началась эпоха профессиональных «цифровых» обзорных программ: NEAT, LINEAR, LONEOS, CSS, Pan-STARRS, ATLAS, – о которых я расскажу в следующей главе. На 1 июля 1998 года учеными было каталогизировано 530 астероидов, сближающихся с Землей.

Так как на решение задачи по обнаружению 90 % от общего числа околоземных астероидов диаметром более одного километра в течение последующих десяти лет было выделено весьма ограниченное финансирование, которое не позволяло построить столько новых специализированных поисковых телескопов, сколько запрашивали астрономы, было принято решение о модернизации уже имеющихся оптических инструментов. Помимо этого, активно велась научная работа по созданию необходимого программного обеспечения и математических моделей популяции околоземных объектов и движения астероидов с учетом не только гравитационного взаимодействия, но и воздействия негравитационных сил, таких как эффект Ярковского и YORP-эффект [151]. Кроме того создавались автоматизированные системы расчета опасных сближений, в частности:

CLOMON (Close Approach Monitoring System, Система мониторинга тесных сближений), позднее эволюционировавшая в систему Sentry (NASA/JPL);

NEODyS (Near Earth Objects Dynamic Site, сайт Динамики околоземных объектов) университета Пизы (Италия).

Схематичная иллюстрация эффекта Ярковского и YORP-эффекта

Наряду с этими мерами ученые решили создать понятную всем шкалу угрозы столкновения опасного объекта с Землей. Первым ее предложил в 1995 году на конференции ООН американский астроном Ричард Бинзел. Да, тот самый, что вместе со своим коллегой Шелте Басом ввел новую систему спектральной классификации астероидов SMASSII. Его шкала включала в себя шесть градаций: от 0 (столкновение невозможно) до 5 (неизбежное столкновение в определенную дату). Впоследствии шкала Бинзела была модифицирована в Туринскую шкалу, которую приняли на конференции по околоземным объектам в июне 1999 года в Турине (Италия). Новая шкала имела диапазон от 0 до 10 и была раскрашена в четыре цвета: 0 – отсутствие угрозы (белый), 1 – угроза маловероятна (зеленый), 2–4 – угроза, требующая внимания астрономов (желтый), 5–7 – опасная угроза (оранжевый), 8–10 – столкновение с определенной вероятностью (красный). Туринская шкала хорошо подходила для информирования общественности: она была простой и наглядной. Правда, у нее был один важный недостаток: она не учитывала срочности события. Когда оно произойдет: через неделю, несколько десятилетий или спустя столетия?

Схема Туринской шкалы

Разработчики систем расчета опасных сближений CLOMON и Sentry – Стив Чесли [152] и его коллеги – предложили альтернативную систему, которая сводила воедино время до события, его вероятность и предполагаемую энергию удара. Она была принятав 2001 году на той же самой конференции, где двумя годами ранее обсуждали Туринскую шкалу. Но в этой раз она проходила в Палермо (Италия). «Профессиональная» шкала – логарифмическая, поэтому ее трудно понять обычному человеку. К примеру, значение –2 означает, что вероятность события составляет всего 1 %, а значение +2 говорит о том, что вероятность события в 100 раз выше. Значение по Палермской шкале менее –2 показывает, что у события нет вероятных последствий, интервал значений между –2 и 0 заслуживает тщательного внимания (отслеживание объекта и постоянное уточнение его орбиты), значение выше нуля означает реальную опасность.

12 февраля 2001 года, впервые в истории человечества, космический аппарат NEAR Shoemaker (Near Earth Asteroid Rendezvous Shoemaker, «Встреча с околоземным астероидом» [153]) совершил мягкую посадку на поверхность астероида, где проработал в течение двух недель. Для изучения был выбран первый открытый в далеком 1898 году околоземный астероид (433) Эрос, хотя при выборе цели миссии рассматривались и другие варианты. В 2003 году завершилась долгая история неуловимого околоземного астероида Гермес. 28 октября он был обнаружен новой обзорной программой LONEOS обсерватории Лоуэлла. Достаточно быстро ученые предположили, что эта находка может быть тем самым потерянным астероидом 1937 UB, что в итоге подтвердилось: астероид Гермес наконец-то получил свой постоянный номер 69230 и очень точную орбиту с наблюдательной дугой почти в 66 лет!

Во второй половине 1990‑х и начале 2000‑х годов на дежурство «Космической стражи» вышли несколько обзоров, и рост открытий околоземных астероидов резко пошел вверх. Если на 1 января 2001 года было каталогизировано 1242 астероида, сближающегося с Землей, то спустя семь лет – 1 января 2008 года – их было уже 5078. 19 июня 2004 года астрономами Роем Такером, Дэвидом Толеном и Фабрицио Бернарди на обсерватории Китт-Пик был обнаружен новый потенциально опасный астероид 2004 MN4, который первым получил оценку 4 балла по Туринской шкале и дату возможного столкновения с Землей – пятница, 13 апреля 2029 года. Спустя год этому астероиду был присвоен номер 99942 и имя Апофис (Apophis) [154]. В 2006 году, после уточнения орбиты астероида, его опасность по Туринской шкале была понижена до 0 баллов, а в 2013 году астрономы объявили, что столкновение с Землей в 2029 году исключено.

Сложенная по движению серия снимков астероида Апофис, на которых он был обнаружен

Осенью 2008 года астрономы впервые обнаружили импактор – астероид, летящий на столкновение с Землей. 6 октября 2008 года дежурным наблюдателем обзорного 1,5‑метрового телескопа обсерватории Маунт-Леммон был опытный астроном Ричард Ковальски [155]. В 6 часов 40 минут по всемирному времени на полученных кадрах он заметил быстро – с угловой скоростью 6˝/мин движущийся объект 19‑й звездной величины; это ясно говорило о том, что он находится достаточно близко от Земли. Отправив первые четыре измерения в Центр малых планет, Ричард остановил план наблюдений и снова навел телескоп на свою находку под внутренним обозначением 8TA9D69 для уточнения орбиты только что обнаруженного небесного тела. В последующие сутки астероид, получивший официальное временное обозначение 2008 TC3, наблюдался десятками обсерваторий по всему миру, которые выполнили 883 астрометрических измерения небесного тела, сделав его одним из самых наблюдаемых за такой короткий промежуток времени объектов.

2008 TC3 вошел в плотные слои атмосферы Земли 7 октября в 02:45:30 UTС над Северным Суданом под небольшим углом 21° на скорости 12,38 км/с. Благодаря тому, что астероид наблюдали многие обсерватории, расположенные в разных уголках Земли (в том числе Пулковская обсерватория и обсерватория имени В. П. Энгельгардта), астрономы сумели очень точно рассчитать область, где могли выпасть его обломки. Эллипс рассеивания имел размеры: 1,4 × 0,15 км (0,66 км^2). 6 декабря 2008 года команда ученых во главе с известным специалистом по метеоритам Питером Йеннискенсом [156] приступила к поиску фрагментов космического тела. Им удалось собрать около шести сотен небольших осколков метеорита общей массой более 10 кг, которые, как это принято, были названы в честь ближайшего населенного пункта – Алмахата Ситта (Almahata Sitta), а один из кусочков астероида 2008 TC3 был подарен его первооткрывателю – Ричарду Ковальски, который показал его своему 1,5‑метровому телескопу. Круг замкнулся.

На декабрь 2024 года астрономы открыли уже 11 импакторов: помимо 2008 TC3 это астероиды 2014 AA, 2018 LA, 2019 MO, 2022 EB5, 2022 WJ1, 2023 CX1, 2024 BX1, 2024 RW1, 2024 UQ и 2024 XA1, вошедший в атмосферу Земли над Якутией 3 декабря 2024 года. Их предположительные размеры лежат в пределах от одного до десяти метров, а энерговыделение при прохождении земной атмосферы оценивается от 1 до 6 килотонн в тротиловом эквиваленте. Среднее время упреждения (от момента обнаружения в космосе до входа в плотные слои атмосферы Земли) – всего девять часов. Все эти события не привели к разрушениям и человеческим жертвам, но это вовсе не значит, что подобное не может произойти в наши дни…

Утром, в 9 часов 20 минут (04:20 UTC) 15 февраля 2013 года над Челябинской областью на морозном чистом небе всего в 15° от восходящего Солнца появился белый «шар», который стал быстро трансформироваться в протяженный дымный след. От разгорающегося «второго Солнца» на земле пролегли резкие тени, двигавшиеся как завороженные, синхронно с полетом болида. Спустя всего 11 секунд в небе произошла ярчайшая вспышка, которая затмила само Солнце, на миг накрыв все вокруг ослепительно белой пеленой.

Наблюдатели этого события позже отмечали, что на открытых участках кожи ощущался жар. Через несколько десятков секунд воздушная ударная волна дошла до Челябинска, Еманжелинска, Еткуле, Копейска, Коркино, Чебаркуля, Южноуральского, Златоуста. Было повреждено более 7300 строений, выбито свыше 100 тысяч квадратных метров остекления. Общий ущерб превысил миллиард рублей. И это лишь материальная часть, а ведь пострадали и люди. За медицинской помощью обратились более 1600 человек, двое пострадавших попали в реанимацию, но в итоге не только по воле случая, но и усилиями врачей в этот раз жертв удалось избежать.

Напуганные жители не понимали, что произошло, началась паника. Не владели информацией специалисты и органы государственной власти. Наблюдаемый всеми полет очень яркого метеора – суперболида – оказался совершенной неожиданностью. Астероид, который не был обнаружен ни одним телескопом, подлетал к Земле со стороны Солнца и просто не мог быть найден заранее существующими техническими средствами. Он не оставил возможности оповестить и предупредить население не подходить к окнам и укрыться внутри помещений, что позволило бы избежать такого числа пострадавших, большинство из которых были сильно посечены осколками стекла, разлетевшимися как шрапнель.

Так что же это был за объект? По информации, собранной с камер видеонаблюдения, автомобильных регистраторов и даже снимков метеорологических спутников, на которые попал дымный след суперболида, мы можем сказать, что в атмосферу Земли вошел астероид диаметром 16–20 метров и массой от 7 до 14 тысяч тонн. Основное тело разрушилось на высоте 22–25 км, а полное энерговыделение события составило 415 ± 100 килотонн в тротиловом эквиваленте, что в десятки раз превосходит мощность тактического ядерного оружия и сопоставимо с энерговыделением одного блока индивидуального наведения разделяющейся головной части стратегических ядерных ракетных комплексов.

Метеоритный дождь выпал на обширной территории площадью около 300 км^2. Его основу составляли мелкие осколки массой до 10 граммов, но были обнаружены и единичные фрагменты массой более килограмма. Главное тело выпало в озеро Чебаркуль, в 70 километрах к западу от Челябинска. На месте падения была обнаружена полынья размером 6 × 8 метров. Ее обследование аквалангистами показало, что на илистом дне озера присутствует воронка диаметром около трех метров. 16 октября 2013 года со дна был поднят крупный фрагмент метеорита массой около 570 кг. Метеорит оказался самым распространенным представителем каменных тел – обыкновенных хондритов (класс LL5). К сожалению, при проведении операции по подъему от него откололся небольшой 70‑килограммовый фрагмент, так что итоговая официальная масса Челябинского метеорита составляет около полутонны. Сейчас любой желающий может увидеть его в Государственном историческом музее Южного Урала. Реконструкция его первоначальной орбиты и анализ внутреннего строения рассказали ученым его историю. Этот объект оказался небольшим околоземным астероидом группы Аполлона, отколовшимся от родительского тела, скорее всего, вследствие удара несколько сотен миллионов лет назад. Это событие и направило его по той траектории, которая в итоге привела к столкновению с нашей планетой.

В июле 2013 года общее число каталогизированных астероидов, сближающихся с Землей, превысило 10 000 объектов, а к апрелю 2019 года достигло 20 000. В сентябре 2022 года NASA успешно провела космический эксперимент DART [157] (Double Asteroid Redirection Test, «Испытания по перенаправлению двойного астероида»). Его целью была попытка изменить орбиту космического тела воздействием кинетического ударника. Для проведения эксперимента была выбрана двойная система, состоящая из основного тела – 780‑метрового астероида (65803) Didymos (Дидим) и его 160‑метрового спутника Dimorphos (Диморф), обращающегося вокруг основного тела по орбите с большой полуосью всего в 1,206 км. В 23 часа 14 минут 26 сентября 2022 года 610‑килограммовый космический аппарат врезался в Диморф на скорости свыше 24 000 км/ч. Исходя из первоначального периода обращения вокруг Дидима в 11,92 часа, мы можем рассчитать средние орбитальные скорости до и после столкновения: 0,177 м/с – до удара и 0,176 м/c – после удара (период обращения 11,37 часа, большая полуось орбиты уменьшилась до 1,144 км). Переданный кинетическим ударником импульс снизил орбитальную скорость Диморфа всего на 0,001 м/c, или 1 мм/c. Давайте сравним это значение со средней орбитальной скоростью этой пары астероидов, совместно обращающихся вокруг Солнца, – 22,3 км/c!

Теперь, думаю, вам понятно, почему ученые выбрали для этого эксперимента именно компонент двойной системы, что и отражено в названии миссии. Да, все дело в том, что наше кинетическое воздействие даже на небольшое тело массой в несколько миллионов тонн, которым и является Диморф, мягко говоря, едва заметно, и если бы удар пришелся на одиночный объект таких же размеров, но обращающийся по большой гелиоцентрической орбите с большой полуосью в 250 миллионов километров и средней орбитальной скоростью порядка 20 км/с, то мы бы попросту не смогли зафиксировать это воздействие: оно бы «утонуло» в шумах наших оптических измерений.

Но все же этот первый эксперимент стоит признать успешным, ведь орбита тела, пусть и совсем немного, но все же была изменена. Да, пока нам не хватает энергии воздействия, и скорее всего, для подобных методов «грубой силы» человечеству придется создавать комбинированные средства поражения – кинетический ударник, несущий мощный ядерный заряд, который для достижения максимальной эффективности необходимо будет взорвать как можно ближе к центру масс перехватываемого объекта. Подобные эксперименты пока не планируются, так как даже законодательно вывод в космос оружия, тем более ядерного, и его испытания там запрещены.

Помимо методов уничтожения или ударного воздействия разрабатываются и методы так называемой «мягкой силы», которые позволят изменять орбиту опасных небесных тел плавно и контролируемо. К примеру, мы можем установить на астероид маломощные двигатели, которые могут работать десятилетиями, аккуратно уводя астероид с опасной для нашей планеты орбиты, или использовать гравитационный тягач, выведенный на орбиту вокруг потенциально опасного тела. Оно будет притягивать космический аппарат, а он, в свою очередь, по закону всемирного тяготения будет притягивать к себе астероид. Да, сила этого воздействия будет едва заметна, но за десятилетия этого может хватить для перевода астероида на безопасную орбиту.

В дополнение к описанным методам предлагается использовать упомянутый выше эффект Ярковского, что также будет медленно, но прогнозируемо. В этом случае нам будет необходимо изменить отражающие свойства части поверхности астероида, к примеру, покрасить его в белый цвет. В итоге дисбаланс при нагревании двух частей астероида сделает свое дело. Минус подобных методов «мягкой силы» понятен – это время. Если объект обнаружен за сутки, месяцы и годы до столкновения, подобные методы не спасут и придется применять грубую силу. Если же потенциальное столкновение с нашей планетой может произойти через десятки лет, то эти методы предпочтительнее, так как их воздействие поддается контролю и можно минимизировать вероятность ухудшения ситуации. К примеру, после нашего воздействия вероятность столкновения может и увеличиться, подобный сценарий вовсе не следует исключать.

В то же время, когда проводился космический эксперимент DART, астрономы открыли 30‑тысячный околоземный астероид. Отметка в 35 000 обнаруженных астероидов, сближающихся с Землей, была пройдена в конце мая 2024 года. Работа продолжается, и чем более совершенные научные инструменты вводятся в строй, тем больше мы получаем знаний о нашей Солнечной системе в общем и популяции околоземных астероидов в частности. В 2025 году поисковую работу в обсерватории Веры Рубин должен начать 8,4‑метровый телескоп имени Симони, в 2027–2028 годах в точку Лагранжа L1 системы Солнце-Земля отправится космический аппарат NEA Surveyor, который позволит нам обнаруживать внутренние околоземные астероиды групп Атона и Атиры.

Как изменились наши знания о численности популяции околоземных астероидов? Модель популяции 2020 года, опубликованная американскими астрономами Аланом Харрисом и Полом Чодасом, говорит о том, что околоземных объектов диаметром около 10 км, то есть сравнимых с тем, что столкнулся с нашей планетой 66 миллионов лет назад, – 5–6 тел, из которых неизвестными остаются 1–2 объекта [158]. Конечно, речь не идет о классических околоземных астероидах, ведь тогда их давно бы обнаружили. Это объекты, обращающиеся по вытянутым эллиптическим орбитам, которые будут открыты лишь при очередном сближении с нашей планетой. Общая популяция околоземных астероидов диаметром в 1 километр оценивается в 940 объектов, из которых открыто примерно 96 %. Неизвестных объектов диаметром в 140 метров – около 21,7 тысяч, из которых открыты около 44 %. Околоземных объектов, схожих с Тунгусским телом – более 82,5 тысяч, из них открыто около 16 %. Если брать Челябинское тело, то общее число подобных объектов превышает 4,8 миллиона, из которых каталогизировано менее 0,5 %.

А что мы можем сказать о предполагаемом интервале космических столкновений с объектами, сближающимися с Землей? На данный момент эти оценки выглядят следующим образом: для объектов, сравнимых с Чиксулубским телом – менее 100 млн лет, с телом километрового размера – менее 10 млн лет, а со 140‑метровым объектом – менее 10 тысяч лет. Если же брать современные примеры, то Тунгусское событие может происходить раз в 300 лет, а Челябинское – раз в 100 лет. Много это или мало, решать вам.

За немногим более чем столетие с момента открытия первого околоземного астероида человечество прошло долгий путь в понимании и признании проблемы астероидно-кометной опасности. За последние 40 лет число каталогизированных астероидов, сближающихся с Землей, увеличилось более чем на 58 000 %. Вдумайтесь в эту цифру! Мы, безусловно, можем этим гордиться, но все же, пока человечество находится на уровне «информированных динозавров», мы с высокой долей вероятности можем увидеть грозящую нам опасность, но, к сожалению, пока ничего не можем ей противопоставить. И в этом направлении – задачи планетарной защиты – нам определенно предстоит еще очень много работы.

Глава 6

Всевидящее око

Рассказав вам об астероидах, открытиях, химическом составе, физических свойствах, орбитах и местах обитания в Солнечной системе, а также космической астероидно-кометной угрозе, я хочу поведать и о тех людях и обсерваториях, без работы которых этих знаний попросту не было бы. Я начну повествование с 1960‑х годов, когда в США и СССР этому направлению начали уделять особое внимание. На начало 1960 года каталог астероидов содержал менее 2,4 тысяч объектов – всего 0,2 % от сегодняшнего объема, и почти 99 % объектов, что дополнили его за последующие 60 лет, открыли обсерватории, описанные в этой главе.

Итак, будущая лавина открытий малых тел Солнечной системы начиналась как робкая горная речка. Одной из первых специализированных астероидных поисковых программ стал Паломарско-Лейденский обзор (Palomar – Leiden survey, PLS). Его инициатор – Том Герелс – в то время был уже опытным специалистом по поиску и обнаружению астероидов, в будущем много сделавшим для выделения астероидно-кометной опасности в отдельное направление астрономии. Герелс родился 21 февраля 1925 года в Харлеммермере (Нидерланды). В годы Второй мировой войны участвовал в Движении Сопротивления, а после обучался в Лейденском университете по специальности астрофизика. В 1956 году защитил докторскую диссертацию в Чикагском университете, а спустя четыре года переехал в астрономическую Мекку США – Аризону.

Герелс обосновал научную поисковую программу по «глубокому» обзору малых тел Солнечной системы во многом как продолжение Йорско-Макдональдского астероидного обзора 1950–1952 годов, которым руководил сам Джерард Койпер. Для этих целей он решил использовать широкоугольный телескоп имени Самуэля Ошина – 120‑сантиметровую камеру Шмидта Паломарской обсерватории (Калифорния, США). Для ускорения процесса и увеличения его эффективности Герелс разделил работу: он был наблюдателем, а его коллеги – Корнелис Йоханнес ван Хаутеном и Ингрид ван Хаутен-Груневельд из Лейденской обсерватории (Нидерланды) – занялись детальной обработкой полученных снимков. За предварительный расчет орбит новых объектов взялась обсерватория Цинциннати, где в то время размещался Центр малых планет. Правильно выбранный поисковый инструмент, высокая проницающая способность до 20,5 звездной величины (обзор Койпера обладал проницающей способностью всего лишь 16‑й звездной величины), и верный выбор области поиска дали ошеломительный результат.

За два месяца работы, включавших в себя 11 наблюдательных ночей (23–28 сентября, 16, 21, 23–25 октября), были проэкспонированы 130 фотопластинок фирмы «Кодак» размером 35,6 × 35,6 см, покрывших область небесной сферы размером 12° × 18° (изначально планировалась область 36° × 18°). Зоны поиска выбирались вблизи эклиптики и точки весеннего равноденствия [159] с минимальным количеством звезд фона (максимальным расстоянием эклиптики от галактического экватора [160]), что должно было максимально увеличить эффективность работы. По интересному совпадению, этому критерию соответствовала область небесной сферы вблизи пересечения созвездий Рыбы, Водолей и Кит – примерно там, где в начале XIX века находилась «осенняя» область поиска астероидов. Каждая из шести поисковых площадок размером 6° × 6° снималась дважды за ночь, с интервалом около получаса. Время экспонирования каждого «сентябрьского» снимка составляло десять минут, а «октябрьского» – 12 минут. В итоге команда ученых открыла свыше 1800 новых астероидов, в том числе астероиды групп Венгрии и Хильды, а также 19 троянских астероидов Юпитера, что составило порядка 78 % от общего числа открытых астероидов за предыдущие 160 лет!

Да, этим обзором не был открыт ни один околоземный астероид, что неслучайно. Используя столь длительные экспозиции и стратегию обзора, астрономы рассчитывали открыть слабые, но небыстрые астероиды. Эта проблема выбора отчасти стоит и перед современными наблюдателями: на какой тип объектов сделать ставку? Иметь возможность открыть медленные далекие транснептуновые тела и далекую гипотетическую «Планету Х» или же получить возможность уверенного обнаружения быстрых и близких околоземных астероидов? Современные технологии приближают нас к синоптическому обзору, который сможет стать по-настоящему универсальным. Об этом мы еще поговорим с вами в самом конце главы.

1,2-метровый телескоп Самуэля Ошина

Вторая фаза поисковой программы (T‑1) Паломарско-Лейденского обзора, нацеленная уже на поиск троянских астероидов Юпитера, началась весной 1971 года. Были отсняты 54 фотопластинки, на которых обнаружено более 500 астероидов, включая четыре «троянца». Третья фаза (T‑2) началась осенью 1973 года. В этот раз астрономы получили 78 фотопластинок и открыли уже более 1200 астероидов, включая 18 троянских астероидов Юпитера. Четвертая, заключительная фаза (T‑3) стартовала осенью 1977 года. На 68 полученных снимках Корнелис Йоханнес ван Хаутен и Ингрид ван Хаутен-Груневельд обнаружили еще почти 1500 новых астероидов, включая 24 «троянца» Юпитера. В общей сложности за четыре непродолжительные наблюдательные кампании три астронома открыли свыше 4600 астероидов – неслыханный по тем временам результат!

1960–1980 годы – период расцвета открытий астероидов и в СССР. В Институте теоретической астрономии Академии наук СССР (ИТА) [161] и Крымской астрофизической обсерватории (КрАО) [162] этим направлением успешно занималась группа астрономов под руководством Николая Степановича Черных [163]. Начало этой работы было положено в 1948 году, когда решением Исполкома Международного астрономического союза на ИТА были возложены функции международного центра эфемероидного [164] обеспечения малых планет Солнечной системы. Но для контроля точности эфемерид и уточнения орбит уже каталогизированных объектов необходимы астрометрические (позиционные) измерения, причем получать их необходимо постоянно, особенно это касается тел, сближающихся с планетами.

Исторически сложилось так, что в СССР наблюдением малых тел на постоянной основе занималась лишь Симеизская обсерватория, но в 1953 году, через семь лет после смерти Григория Николаевича Неуймина, эта работа была остановлена. Вскоре систематические наблюдения астероидов прекратились и на Гейдельбергской обсерватории, где когда-то свои открытия совершал Максимилиан Вольф, а также обсерваториях Уккелы, Ниццы и Турку. Начался дефицит измерений для поддержания орбитального каталога малых тел Солнечной системы в актуальном состоянии. Пятидесятые годы стали рассветом наших теоретических знаний о кометах, но упадком для астероидов. По оценкам Николая Степановича Черных, к 1960‑м годам около 10 % каталогизированных астероидов критически нуждались в новых измерениях и уточнении орбит.

Н. С. Черных за двойным астрографом

В 1963 году молодому аспиранту ИТА Николаю Черных было предложено заняться этой работой на базе КрАО с использованием трофейного двойного астрографа фирмы Цейсс-Йена, созданного для одной из итальянских обсерваторий и установленного в Крыму в 1949 году. Широкоугольный телескоп состоял из двух труб с апертурой 40 см и фокусным расстоянием 160 см. Экспонирование производилось на фотопластинки Agfa Astroplatten, Zenith Ilford, а позже – на более светочувствительные ORWOZU2, размером 30 Ч 30 см.

Стоит отметить, что обзорная программа ИТА и КрАО не была чисто поисковой: астрономы планомерно измеряли уже известные астероиды, для которых требовалась астрометрическая поддержка, но, конечно, как это часто бывает в такой работе, попутно открывали новые объекты. Исходя из специфики наблюдений, они проводились не с обычным часовым ведением со звездной скоростью, а в режиме сопровождения наблюдаемого объекта (метод Меткафа). Изначально применялись 60‑минутные экспозиции с предельной проницающей способностью 16,5 звездной величины. В 1968 году, после перехода на более чувствительную фотопленку, длительность экспозиции увеличили до 90 минут, что позволило увеличить проницание уже до 17m,5–18m,0. В 1975 году телескоп прошел модернизацию: внесли изменения в работу его опорно-поворотного устройства (монтировки), а также установили новый прецизионный нитевой микрометр, что позволило улучшить точность получаемых измерений.

Для обработки парных снимков одной области небесной сферы применялся классический метод того времени – блинкование с использованием Цейссовского блинк-компаратора, сходного с тем, которым пользовался Клайд Томбо во время поиска Плутона. Идентификация малых тел проводилась вручную, по ежегодному изданию ИТА «Эфемериды малых планет» и звездному атласу Бечвара. Позже ИТА начал создавать компьютерную распечатку, имитирующую поле зрения крымского астрографа, и ученым достаточно было наложить ее на отснятый кадр. Измерение фотопластинок для получения точных небесных координат сначала проводили с использованием плохо подходящего для этой цели микроскопа УИМ‑21 (универсальный измерительный микроскоп). Позже на ЛОМО был выпущен аналог цейссовского координатометра – СИП‑5. С 1975 года КрАО получила компьютеризированный прибор «Аскорекорд 3-DP», что значительно увеличило скорость обработки получаемых наблюдательных данных. Для определения координат малых тел использовались и электронно-вычислительные средства: сначала БЭСМ‑2, а позже БЭСМ‑4. В 1975 году сотрудник ИТА Виктор Абрамович Шор [165] создал новое программное обеспечение для ЭВМ ЕС 1033. С начала 1990‑х годов редукция проводилась уже с помощью обычного персонального компьютера.

Помимо Николая Степановича Черных (537 открытых астероидов), в этой работе принимали активное участие его супруга – Людмила Ивановна Черных [166] (267 открытий) и женский коллектив в составе Людмилы Васильевны Журавлёвой [167] (213 открытий), Тамары Михайловны Смирновой [168] (135 открытий) и Людмилы Георгиевны Карачкиной [169] (130 открытий). Всего научная команда Черных получила свыше 60 тысяч позиционных измерений, которыми были охвачены около 80 % всех каталогизированных на тот момент астероидов. Открыто свыше 1280 астероидов, два околоземных астероида – (2212) Hephaistos (Гефест, первооткрыватель Л. И. Черных) и (5324) Lyapunov (Ляпунов, первооткрыватель Л. Г. Карачкина) а также две короткопериодические кометы – 74P/Smirnova-Chernykh и 101P/Chernykh. Можно с уверенностью сказать, что эта советская наблюдательная программа показала результаты мирового уровня, внеся значительный вклад в наши знания о популяции астероидов.

Вернемся в США. В 1973 году, после окончания третьей поисковой программы троянских астероидов Юпитера, которую проводили Том Герелс, Корнелис Йоханнес ван Хаутен и Ингрид ван Хаутен-Груневельд, 120‑сантиметровый телескоп Ошина был свободен. Использовать его под свою поисковую программу, на проведение которой только что было получено финансирование со стороны NASA, предложили американские астрономы Элеонора Хелин и Юджин Шумейкер из Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology, Caltech). Грант NASA предполагал изучение популяции астероидов, пересекающих орбиту Земли, и сейчас эту поисковую программу мы знаем как первый обзор, нацеленный именно на обнаружение околоземных астероидов – Паломарский обзор астероидов, пересекающих орбиту планеты (Palomar Planet-Crossing Asteroid Survey, PCAS).

В то время Шумейкер, уже видный планетный геолог и специалист по ударным кратерам, считал, что орбиту Земли могут пересекать более двух тысяч астероидов диаметром более двух километров, которые представляют для жителей нашей планеты невидимую смертельную опасность. 4 июля 1973 года ученые обнаружили околоземный астероид 1973 NA, который сейчас мы знаем как (5496) Apollo (Аполлон) – прародитель самой многочисленной на данный момент группы околоземных астероидов. 7 января 1976 года Элеонора Хелин открыла астероид (2062) Aten (Атон), ставший первым в новой группе околоземных космических объектов. Хелин и Шумейкер писали историю будущей науки – астероидно-кометной опасности. Но это была трудная работа: «аналоговые» технологии обработки получаемых данных делали процесс сложным и долгим. В первые шесть лет работы обзор PCAS открывал всего от одного до трех околоземных объектов в год, хотя, конечно, параллельно они каталогизировали и «обычные» астероиды Главного пояса. Но основным было то, что эта работа – путь проб и ошибок – дала астрономам понимание того, как эффективно искать быстрые околоземные объекты. Стратегия и тактика их поиска менялись на протяжении более 20 лет, и число открытий неуклонно росло.

Изначально использовалась схема наблюдения 8–10 поисковых полей за ночь, в два прохода. Фотопластинки «Кодак» экспонировались с применением желтого светофильтра, время экспонирования первого прохода равнялось 20 минутам, второго – 10 минутам. То есть наблюдения проводились примерно в том же режиме, что и в Паломарско-Лейденском обзоре. 20‑минутные кадры после проявки обследовались с помощью бинокулярного микроскопа на предмет треков астероидов. Если они были обнаружены, объект подтверждали на 10‑минутном вспомогательном кадре. В 1981 году переход на более чувствительную фотоэмульсию позволил усовершенствовать алгоритм поиска. Астрономы перешли на получение двух 6‑минутных экспозиций с интервалом в полчаса, после чего для поиска движущихся объектов использовался блинк-компаратор, оснащенный стереомикроскопом, – классическая для XX века техника поиска малых тел Солнечной системы. Позже команда PCAS начала применять более интересную методику: для того чтобы получить максимум информации уже из одного кадра, закрытием затвора камеры экспозиция прерывалась на непродолжительное время, после чего затвор снова открывался. Причем эта пауза делалась с определенным смещением относительно середины экспозиции. В результате полученный штрих от близкого быстрого объекта на одиночном кадре разбивался на два: короткий и длинный, – что позволяло легко вычислить не только угловую скорость объекта, но и направление его движения. Ранее для этого необходимо было использовать дополнительную информацию, полученную с помощью второй фотопластинки.

В 1982 году пути Элеоноры Хелин и Юджина Шумейкера разошлись: Элеонора продолжила поиск астероидов под крылом Лаборатории реактивного движения (JPL, NASA), а Юджин привлек к работе свою жену – Кэролин Шумейкер. Так и образовалась эта знаменитая пара первооткрывателей и новая обзорная программа – Паломарский обзор астероидов и комет (Palomar Asteroid and Comet Survey, PACS). До середины 1990‑х годов обе группы продолжали независимые поисковые наблюдения на одном и том же телескопе Ошина, деля между собой его наблюдательное время. За время работы обеих обзорных программ они обнаружили несколько десятков астероидов, сближающихся с Землей, и более 2000 астероидов Главного пояса. Но время «аналоговых» обзорных программ подходило к концу, и их место начали занимать поисковые телескопы нового поколения, которые станут открывать не единицы и десятки, а тысячи и десятки тысяч околоземных астероидов в год. И первой «цифровой ласточкой» стала обзорная программа Spacewatch, или «Космический дозор».

После завершения работы над Паломарско-Лейденским обзором Том Герелс взял паузу на десять лет, став научным руководителем группы, занимающейся разработкой и созданием приборов для получения фотополяризационных изображений межпланетных миссий Pioneer‑10 и Pioneer‑11. Но в 1970‑х годах он вновь вернулся к поисковой работе и в команде все с теми же Корнелисом Йоханнесом ван Хаутеном и Ингрид ван Хаутен-Груневельд нацелился на поиск троянских астероидов Юпитера. Это был очень медленный процесс. К примеру, фотопластинки, которые он экспонировал в 1960 году, были полностью обработаны лишь в 1970‑х годах, а результаты анализа снимков «троянского» обзора 1977 года были опубликованы лишь в 1989 году. Такая ситуация не устраивала исследователя, и так как он долго занимался фотоприемным оборудованием, то начал искать альтернативу и нашел ее.

Приборы с зарядовой связью (ПЗС) были изобретены в Лаборатории Белла в 1970 году, и конечно же, ими сразу заинтересовались в NASA. Изначально их планировали применять в космических миссиях, первой из которых должна была стать автоматическая межпланетная станция «Галилео», чьей целью было исследование системы Юпитера. «Наземные» астрономы не остались в стороне, и в мае 1976 года первые испытания еще очень несовершенных цифровых фотоприемников прошли как раз в Паломарской обсерватории. В 1977 году, изучив полученный опыт, Герелс создал проект цифрового «Телескопа космического дозора» (Spacewatch telescope) исключительно для поиска объектов, сближающихся с Землей. И почти сразу получил отказ.

В 1980 году он предпринял попытку объединить усилия с командой Шумейкеров, чтобы вместе создать поисковый проект нового поколения, но вновь не добился финансирования. После прихода к власти Рональда Рейгана в NASA начались сокращения «гражданских» программ, так что Герелс попал в непростую ситуацию. Обивая пороги различных ведомств и кабинетов, он все-таки выбил частичное финансирование своего проекта. NASA согласилось профинансировать только создание ПЗС-камеры для обзорного телескопа, которую предполагалось установить на уже существующий 90‑сантиметровый телескоп Национальной обсерватории Китт-Пик. В итоге на телескопе в двух разных оптических фокусах были установлены два научных инструмента под две различные наблюдательные задачи. В «светлое время», когда на небе была Луна, телескоп занимался измерением радиальных скоростей ярких звезд, а в «темное время» выходил на охоту за околоземными астероидами. Свой «первый свет» крохотная ПЗС-матрица с разрешением всего 512 × 512 пикселей увидела в мае 1983 года. И тогда же с помощью компьютерной программы было впервые измерено положение уже известного астероида на небесной сфере.

Систему обработки цифровых изображений разрабатывал, еще будучи студентом, известный ныне астроном Джим Скотти. Предполагалось, что телескоп будет получать десятки и сотни кадров поисковых площадок, проходя каждую из них по три раза за ночь. Реальность же внесла свои коррективы: уже достаточно старый телескоп не мог перемещаться с необходимой скоростью, а компьютер, установленный на обсерватории, не мог обработать такое количество снимков всего за одну ночь. Но решение этой технической проблемы удалось найти.

Герелс и Скотти придумали технику, которую они назвали «сканирование с дрейфом» (drift scanning), ставшую достаточно популярной в последующие 20 лет. Ее идея такова: часовое ведение телескопа, компенсирующее суточное вращение Земли, останавливалось, а на ПЗС-камере скорость построчного считывания данных настраивалась таким образом, чтобы компенсировать видимое движение звезд (вращение небесной сферы). Один сканирующий проход мог занимать до получаса, и каждая такая область сканировалась три раза за ночь, причем интервал между первым и вторым проходом был минимален, а третий проход осуществлялся уже во второй половине ночи, спустя несколько часов. Такая методика позволяла обнаруживать как быстрые околоземные объекты на кадрах с первого и второго проходов, так и медленные объекты, такие как астероиды Главного пояса и кометы, которые были видны на всех трех снимках. Данные записывались на магнитную пленку и каждое утро отвозились в город для обработки на огромном мейнфрейме [170].

После первичной подготовки отснятого материала производился визуальный ручной поиск, и здесь впервые для подобной задачи была применена «цифровая» технология обработки снимков – их выравнивание с последующим вычитанием. На итоговом изображении движущиеся объекты представляли собой пару из «белой» и «черной» точек – отметок от астероида. Конечно же, было понятно, что подобная техника не подойдет для оперативной обработки сотен и тысяч снимков, поэтому сразу же началась работа над системой автоматизированного поиска. Скотти закончил ее к 1984 году, еще год ушел на отладку, и в 1985 году программное обеспечение было готово к реальной работе.

Как раз к этому времени на их 90‑сантиметровом телескопе была установлена новая камера фирмы Tektronix, имевшая лучшую чувствительность (квантовую эффективность [171]) и разрешение 2048 × 2048 пикселей. В 1989 году к команде «Космического дозора» присоединился еще один астроном-программист – Дэвид Рабинович, который создал новую автоматизированную систему обнаружения, работавшую на более мощном компьютере. После этого обзорная программа вышла на средний темп обнаружения двух околоземных астероидов и около 2000 астероидов Главного пояса в месяц. В 2000 году программа Spacewatch начала использовать новый 180‑сантиметровый телескоп с еще большей ПЗС-матрицей разрешением 4096 × 4096 пикселей. Это был самый крупный на тот момент телескоп, выделенный исключительно под задачи обнаружения астероидов и комет. Он ожидаемо позволил кратно увеличить общее число открытий астероидов всех групп, сделав обзорную программу Spacewatch бесспорным лидером по этому показателю.

Самым результативным по числу открытых околоземных астероидов (103 объекта) для «Космического дозора» стал 2006 год, а в среднем с 1995 по 2014 годы Spacewatch обнаруживал около 40 околоземных астероидов в год. Поисковая программа завершилась в 2014 году: эстафетную палочку передали новым, более совершенным обзорным телескопам. В настоящий момент 180‑сантиметровый телескоп продолжает свою работу, но уже не занимается поиском, так как его поле зрения по нынешним меркам считается недостаточным, а «подхватывает» открытия других обсерваторий, что также является очень важной задачей. За более чем 30 лет работы Spacewatch обнаружил свыше 204 тысяч астероидов, включая примерно 900 околоземных. Он стал первым «цифровым» астероидным обзором, и именно его наработки позволили успешно ввести в строй новые поисковые телескопы конца 1990‑х – начала 2000‑х годов, к которым мы и переходим.

Признание проблемы астероидно-кометной опасности в середине 1990‑х годов привело к образованию в 1998 году в Лаборатории реактивного движения Управления программы околоземных объектов и созданию федеральной программы «Космическая стража» (Spaceguard). Ее главной целью было уточнение данных о количестве и размерах астероидов, сближающихся с Землей. Вторая поставленная цель заключалась в обнаружении 90 % всех околоземных астероидов диаметром свыше километра. Напомню, что на тот момент человечеству было известно всего о 128 околоземных астероидах, причем лишь 61 объект имел хорошо определенные орбиты и отслеживался на постоянной основе. Этого было явно недостаточно. После проработки поставленных задач комитет «Космической стражи» предложил построить сеть из шести 2,5‑метровых обзорных телескопов, но, конечно, такой амбициозный проект отклонили. Вместо него была предложена альтернативная программа по модернизации уже существующих телескопов под задачу поиска околоземных объектов, и первой ласточкой стала «Программа отслеживания околоземных астероидов» (Near-Earth Asteroid Tracking, NEAT).

Обзорная программа NEAT использовала метровый некогда военный телескоп «Наземной электрооптической системы наблюдения за дальним космосом» (Ground-based Electro-Optical Deep Space Surveillance, GEODSS) из числа тех, что были установлены в 1980‑х годах командованием Воздушных сил США на Гавайях, в пустыне Сокорро штата Нью-Мексико и на острове Диего-Гарсия в Индийском океане. Необходимо пояснить, что термин «дальний космос» в данном случае относится лишь к околоземному космическому пространству, то есть GEODSS использовался для слежения за спутниками на высотах от нескольких тысяч до десятков тысяч километров.

В середине 1980‑х годов Элеонора Хелин, наблюдая за работой Тома Герелса, тоже начала задумываться о переходе на цифровые фотодетекторы. В 1988 году совместно с Раймондом Бамбери из JPL она прорабатывала возможность цифрового сканирования фотопластинок для их дальнейшей обработки на компьютерах. Этот опыт оказался неудачным, и тогда у нее появилась идея получить финансирование на «цифровизацию» 45‑сантиметрового Паломарского телескопа. Но проблема заключалась в том, что из-за оптической схемы этого телескопа нельзя было просто заменить аналоговую камеру на цифровую – нужно было менять его главное зеркало, а это могло стоить дороже строительства нового телескопа. NASA это было не нужно.

В 1992 году Хелин нашла выход на военных и начала переговоры о возможности перевода на цифровой фотоприемник одного из метровых телескопов системы GEODSS. В особенности ее привлекал телескоп на вершине горы Халеакала (Гавайи): это было не так далеко, как остров, затерянный посреди Индийского океана, и там было больше наблюдательных ночей, чем в Нью-Мексико, где с июня по сентябрь властвует муссон. Плюс Сокорро был расположен недалеко от Тусона, где уже находился обзор Spacewatch, и эффективнее было бы разнести два обзорных телескопа по широтам. Начались переговоры с военными…

Они шли сложно и долго, но ученым помогло окончание «холодной войны». В итоге им выделили 18 ночей в месяц на метровом телескопе, расположенном на гавайском острове Мауи. NEAT, в отличие от своих «коллег» в Паломаре или Китт-Пике, управлялся удаленно из Пасадены (Калифорния, США). На обсерватории был установлен современный двухпроцессорный компьютер SunSparc 20, который управлял телескопом и обрабатывал получаемые данные. Команда Хелин подготавливала планы наблюдений и загружала их в систему управления. Финальной проверкой обнаруженных неизвестных объектов в основном занимался Кеннет Лоуренс.

Обзорная программа NEAT стартовала в декабре 1995 года и за первые 15 месяцев обнаружила свыше 5600 новых астероидов, включая 14 околоземных, и две долгопериодические кометы. Стратегия поисковой работы обзорной программы сильно отличалась от той, что применялась в обзоре Spacewatch. Команда Элеоноры Хелин сделала ставку не на глубину обзора, а на его площадь. NEAT за одну ночь просматривал в десять раз большую область небесной сферы с проницанием до 20‑й звездной величины, в то время как Spacewatch мог обнаруживать более слабые объекты, вплоть до 22m, но работал с намного меньшими поисковыми полями. В середине 1996 года на метровый телескоп была установлена новая большая ПЗС-камера с разрешением 4096 × 4096 пикселей и физическим размером сенсора 36 × 36 мм. Совершенствовалась и тактика поиска: астрономы подбирали более оптимальные экспозиции, которые при меньших затратах наблюдательного времени обеспечивали сходную проницающую способность. Все шло хорошо, но в 1998 году военным вновь потребовался их телескоп-разведчик для использования его по прямому назначению. Количество «астероидных» поисковых ночей сократилось до шести в месяц, а немногим позже система GEODSS прошла модернизацию и перестала быть совместимой с программным обеспечением обзора NEAT.

Астрономы решили перебраться на другой «военный» телескоп – 1,2‑метровый AMOS (Air Force Maui Optical Station), с которым они уже имели дело в ходе проведения различных тестовых наблюдений. Его модернизировали в 1999–2000 годах. Кроме того, Хелин и ее команде разрешили использовать уже легендарный 1,2‑метровый телескоп Ошина Паломарской обсерватории. В его прямом фокусе была установлена гигантская по тем временам камера, состоящая из трех 16-мегапиксельных матриц. Обзорная программа на Гавайях возобновилась в 2000 году, а в 2001 к телескопу AMOS присоединился модернизированный телескоп Ошина. Обзорная программа NEAT с небольшим перерывом проработала с 1995 по 2007 годы, открыв в общей сложности свыше 47 тысяч астероидов, включая 445 околоземных. Элеонора Хелин уволилась из NASA в 2002 году и ушла из жизни 25 января 2009 года, став одним из самых прославленных охотников за астероидами (904 официальных открытия).

Вторым «цифровым» обзором нового поколения, как и NEAT, стал совместный проект ученых из лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института (MIT) и военных (ВВС США). LINEAR (Lincoln Near-Earth Asteroid Research program) использовал такой же метровый телескоп системы GEODSS, как и обзор NEAT, установленный на экспериментальном тестовом полигоне, входящем в состав ракетного полигона Уайт-Сэндс (White Sands Missile Range) в штате Нью-Мексико (США). В отличие от телескопа на Мауи, этот инструмент никогда не использовался в оперативной работе, а был тестовой площадкой для испытания новых цифровых детекторов, которые в первую очередь попадали именно к военным.

Пробные наблюдения LINEAR начал в августе 1995 года, даже раньше NEAT, а продолжил их летом 1996‑го, когда открыл первый околоземный астероид 1996 MQ. В середине 1997 года на телескопе была установлена штатная крупноформатная матрица с разрешением 2560 × 1960 пикселей, и осенью начались регулярные наблюдения. Стратегия обзора была больше похожа на обзорную программу NEAT: ставка делалась на площадь покрытия, а не на его глубину. Но LINEAR был еще более радикален: телескоп работал с короткими экспозициями в 20 секунд, что обеспечивало рабочее проницание до 19 звездной величины. Именно LINEAR стал первым обзором, который не «боялся» области Млечного Пути с его огромным числом звезд фона и не обходил ее стороной.

В 1998 году обзор LINEAR стал лидером по числу открытых околоземных астероидов. Годом позже к поисковым наблюдениям подключился и второй метровый телескоп лаборатории Линкольна. Лавина получаемых данных была столь велика, что у ученых начались проблемы с их обработкой, которая проводилась на базе ВВС Ханском (Бедфорд, штат Массачусетс). В итоге было решено искусственно ограничить площадь покрытия, использовав часть наблюдательного времени для «подхвата» (уточнения орбит) открытых околоземных объектов. Вычислительные мощности подсистемы обработки тоже росли, что позволило LINEAR удерживать пальму первенства по обнаруженным астероидам, сближающимся с Землей, вплоть до 2005 года, когда на полную мощность заработал новый обзор – Каталина (Catalina).

В 2002 году для задачи сопровождения своих же открытий LINEAR ввел в строй третий телескоп диаметром 50 см, а оба метровых телескопа вернулись к обзорной работе, покрывая за одну ночь до 20 % всей доступной небесной сферы, что, в свою очередь, не преминуло сказаться на результатах. В 2004 году обзорная программа LINEAR поставила рекорд по количеству открытых за год околоземных астероидов, впервые превысив отметку в 300 объектов (304 открытия). В 2013–2014 годах телескопы прошли модернизацию, и поисковые наблюдения ненадолго возобновились в 2015–2017 годах. После новой трехлетней паузы единичные открытия присутствовали в 2021–2023 годах. Всего с 1997 по 2023 годы LINEAR открыл более 152 тысяч астероидов, и по этому показателю данный обзор до сих пор занимает второе место, уступая лишь Spacewatch, но почти в три раза опережая его по числу открытых околоземных астероидов – 2665 объектов.

Еще одной поисковой программой 1990‑х годов был обзор околоземных объектов обсерватории Лоуэлла, или LONEOS (Lowell Observatory Near-Earth-Object Search). Да, это была та самая обсерватория, где в начале 1930 года был открыт Плутон. Для новой задачи руководитель проекта Тэд Боуэлл решил использовать светосильный 64‑сантиметровый телескоп с относительным отверстием f/1,8 и большую ПЗС-камеру. У его команды уже был опыт работы с фотопластинками, получаемыми Шумейкерами на Паломарской обсерватории, причем для автоматизации процесса был создан специальный инструмент. Помимо этого, команда Боуэлла создала и поддерживала базу данных орбит малых тел Солнечной системы – ASTORB, альтернативу каталогу Центра малых планет (MPCORB). Так что обсерватория Лоуэлла была тесно связана с этой тематикой, и нет ничего странного в том, что они решили попробовать искать околоземные астероиды самостоятельно.

Новый 64‑сантиметровый телескоп Шмидта был получен из университета Огайо Уэслиан (Ohio Wesleyan University) в 1990 году. Началась подготовка к его применению для поисковых задач. Для этого нужно было создать фотодетектор, написать программное обеспечение для проведения наблюдений и обработки их результатов, чем и занялся Брюс Кен, а основным наблюдателем стал Брайан Скифф. Хотя первые тестовые наблюдения с небольшой ПЗС-камерой начались еще в 1993 году, штатная работа с крупной 16‑мегапиксельной камерой стартовала лишь спустя пять лет – в 1998 году.

Телескоп LONEOS обладал полем зрения 8,3 квадратных градуса и рабочим проницанием около 19,5 звездной величины. Обзорная программа была достаточно стандартной и предполагала 4‑кратное прохождение поисковых полей в течение ночи с общей площадью покрытия около 1000 квадратных градусов. Программный комплекс обработки кадров обнаруживал движущиеся объекты и сигнализировал наблюдателю, если объект не был идентифицирован, и его движение не было похоже на обычный астероид Главного пояса.

Основными открытиями обзора LONEOS стали обнаружение в 1999 году второго астероида семейства Атиры – 1999 HF1, первого дамоклоида, пересекающего орбиту Земли, – 1999 XS35, а также переоткрытие в 2003 году потерянного в течение 66 лет крупного околоземного астероида (69230) Гермес, о котором я вам уже рассказывал. Во второй половине 2000‑х годов ввиду достаточно слабой конкурентоспособности телескопа LONEOS в сравнении с другими современными обзорами команда переключилась на фотометрические исследования околоземных астероидов – определение их физических параметров, таких как размер, период и ориентация оси вращения. В итоге проект LONEOS был закрыт в 2008 году. За время работы он обнаружил 23,4 тысячи астероидов, включая 291 астероид, сближающийся с Землей. Вторая половина 2000‑х и начало 2010‑х годов стали временем другой обзорной программы, к рассказу о которой я и перехожу.

Все началось с проекта Spacewatch, фотопластинок и небольшого телескопа. В начале 1990‑х годов у Джима Скотти – программиста «Космического дозора» – появилась идея, которую можно назвать «астрономическим даунгрейдом». Он решил научиться искать астероиды и кометы по старинке – на фотопластинках. Для этой цели Джим решил использовать почти заброшенный 40‑сантиметровый телескоп Шмидта университета Аризоны на вершине Маунт Бигелоу, в горах Санта-Каталина. Этот телескоп все еще не прошел модернизацию – переход на современный цифровой фотоприемник, а в продаже все еще можно было найти необходимую фотопленку. Для проведения наблюдений Скотти привлек молодого студента Тимоти Спара, который впоследствии станет директором Центра малых планет. Скотти хотел попробовать искать новые объекты на малой элонгации: низко над горизонтом, вблизи Солнца, незадолго до восхода – там, куда по техническим ограничениям не мог заглянуть телескоп Spacewatch. Этот любительский проект продлился всего несколько месяцев, но стал поворотным моментом в судьбе молодого Спара…

Загоревшись поиском астероидов и комет, молодой человек нашел себе нового наставника – преподавателя университета Аризоны, одного из отцов-основателей направления астероидно-кометной опасности Стива Ларсона. В 1997 году тот, готовясь к наблюдениям кометы Хейла – Боппа, купил на распродаже точно такую же 4‑мегапиксельную камеру, как та, что использовалась в обзорной программе NEAT, и установил ее на 40‑сантиметровый телескоп Шмидта обсерватории Маунт Бигелоу. Комета улетела, а Ларсон решил не снимать камеру с телескопа, а использовать его как демонстратор «цифровых» поисковых наблюдений: показать, чего можно добиться даже с помощью небольшого телескопа, накопить опыт работы и при необходимости масштабировать его на более крупные поисковые инструменты. Такой же подход я применил к обзорной программе ISON в 2010 году, но об этом я расскажу в следующей главе.

В 1998 году Тимоти Спар получил докторскую степень в университете Флориды, и Ларсон снова нанял молодого специалиста для написания программного обеспечения автоматизированного обнаружения астероидов и комет. Тогда же к небольшой команде вновь присоединился и Карл Хергенротер, который уже работал со Спаром в качестве наблюдателя «пленочного» обзора горы Бигелоу. Пока молодые друзья работали над программным обеспечением, Стив Ларсон договорился об использовании более крупного 68‑сантиметрового телескопа Шмидта. Он нашел финансирование на его модернизацию и установку современной ПЗС-камеры с разрешением 4096 × 4096 пикселей. В 1998 году и первой половине 1999 года шла отладка аппаратного и программного обеспечения, проводились тестовые наблюдения. К осени 1999 года все было готово, и поисковая работа новой обзорной программы, названной «Каталина» в честь гор, где находилась обсерватория, началась.

Фото 68‑см и 1,5‑метрового телескопов обзора «Каталина»

Стив Ларсон продолжил свою бурную деятельность и в 2004 году договорился о модернизации и использовании еще двух «забытых» телескопов – полутораметрового рефлектора, установленного в конце 1960‑х годов на пике Бигелоу и несколько лет спустя перевезенного выше, на обсерваторию Маунт Леммон, и полуметрового Уппсальского телескопа Шмидта австралийской обсерватории Сайдинг-Спринг. Оба телескопа прошли модернизацию под использование самых современных на тот момент ПЗС-камер, причем для австралийского телескопа пришлось не только установить дополнительный оптический корректор, но и заменить главное зеркало. Это было важным шагом и большим достижением Ларсона, ведь теперь обзор Catalina мог искать опасные объекты как из северного, так и из южного полушария. Таких возможностей больше не было ни у кого. Три телескопа-охотника, работая сообща, вывели обзор «Каталина» на новый, недосягаемый ранее, уровень. Уже к 2005 году обзорная программа стала лидером по числу обнаруженных околоземных астероидов, установив рекорд в 311 открытий и обойдя тем самым прошлогодний рекорд обзора NEAT! Но это было лишь начало. В 2008 году, когда большой обзорный телескоп обсерватории Маунт Леммон обнаружил первый импактор 2008 TC3 (наблюдатель Ричард Ковальски), счет открытий околоземных астероидов обзором «Каталина» впервые перевалил за полтысячи объектов в год (561 открытие).

К сожалению, из-за отказа финансирования обзорного телескопа обсерватории Сайдинг-Спринг с американской стороны и неудавшихся поисков финансовой поддержки в Австралии прославленный к тому времени обзор, рекордсмен по числу открытых комет, был закрыт в 2013 году. Вместо этого телескопа было решено дополнить обзор выделенным метровым телескопом для подхвата открываемых околоземных астероидов – задачи, с каждым годом становившейся все более актуальной. Ведь мало просто обнаружить объект – необходимо наблюдать его как можно дольше для уточнения орбиты, в противном случае все открытия будут, по сути, бессмысленными. Астероиды будут обнаруживаться и тут же теряться. Ранее на задачу сопровождения расходовалась часть наблюдательного времени обзорных телескопов, теперь же они занимались только охотой.

Следующим шагом в увеличении эффективности обзорной программы стала замена в 2016 году цифрового фотоприемника. Вместо 16 мегапиксельной камеры на оба обзорных телескопа были установлены самые современные 111‑мегапиксельные монолитные камеры с разрешением 10560 Ч 10560 пикселей и физическим размером сенсора 95 Ч 95 мм, увеличившие поле зрения 68‑сантиметрового телескопа до 20, а 1,5‑метрового телескопа – до 5 квадратных градусов. Техническое усовершенствование обзорных телескопов сразу же сказалось на их производительности. Если в 2015 году «Каталина» обнаружила 570 астероидов, сближающихся с Землей, то в 2016 году их было уже 928. В 2018 году обзор первым перешагнул отметку в 1000 обнаруженных околоземных астероидов в год.

Открытий становилось так много, что в 2019 году «Каталина» подключила к работе второй телескоп «подхвата». Им стал 1,5‑метровый телескоп Койпера обсерватории Маунт Бигелоу, который выделял под эту задачу около десяти наблюдательных ночей вблизи новолуния, когда и происходит большая часть обнаружений. 2020 год стал для «Каталины» самым результативным по числу обнаруженных околоземных астероидов среди всех когда-либо существовавших обзорных программ – 1521 открытие. За почти 25 лет работы обзор «Каталина» открыл более 152 тысяч астероидов, включая 15,6 тысяч околоземных объектов, что составляет около 45 % всех обнаруженных астероидов, сближающихся с Землей. История этой обзорной программы, в отличие от NEAT, LINEAR и LONEOS, еще не завершена. Она до сих пор является самой продуктивной поисковой программой наряду с еще одним, более молодым и технически совершенным обзором.

Совместную обзорную программу Астрономического института Гавайского университета (Institute for Astronomy, University of Hawaii), Лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института, Центра высокопроизводительных вычислений Мауи и ВВС США, которые и финансировали проект, можно считать проектом нового поколения. Сейчас мы знаем его под аббревиатурой Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System, или «Панорамный обзорный телескоп и система быстрого реагирования»). Впервые под поисковую задачу создавался новый, уникальный и универсальный телескоп, основной задачей которого было совершать открытия как в Солнечной системе, так и вне ее – в нашей и даже других галактиках!

Для реализации задуманных планов необходимо было создать немыслимое – крупный телескоп с диаметром главного зеркала 1,8 метра, обладающий огромным полем зрения. Для этого нужно было не только применить особую светосильную оптическую схему, но и создать революционный фотоприемник. В 2000‑х годах уже существовали крупные матричные ПЗС-камеры: 100‑мегапиксельный Suprime detector 8,2‑метрового телескопа Субару и 300‑мегапиксельный детектор Megacam, установленный на 3,6‑метровом телескопе Канады-Франции-Гавайев (Canada-France-Hawaii Telescope). Но для нового проекта этого было явно недостаточно.

Проект телескопа-прототипа – Pan-STARRS 1 – представлял собой 1,8‑метровый телескоп системы Ричи-Кретьена с трехлинзовым корректором поля, обеспечивающим работу с гигантской камерой Giga-pixel camera 1 (GPC1) диаметром более полуметра, состоящей из шестидесяти ПЗС-сенсоров суммарным разрешением в 1,4 гигапикселя. И таких телескопов общей стоимостью более 100 млн долларов США должно было быть четыре! В 2006 году прототип Pan-STARRS 1 начал работу на вершине гавайского вулкана Халеакала в режиме тестовой эксплуатации с камерой меньшего размера – «всего» на 300 мегапикселей, а камера GPC1 была смонтирована годом позже. Не все шло гладко – отладка всех аппаратных и программных систем сильно затянулась. Официальный старт обзору был дан лишь 3 мая 2010 года. Стоит отметить особое внимание к этому проекту, в том числе его финансирование командованием ВВС США, поэтому до 2011 года все публикуемые данные проходили строгую цензуру – с них удалялись штрихи, оставленные искусственными спутниками Земли.

Второй телескоп – Pan-STARRS 2, расположенный вместе с собратом на обсерватории Халеакала, проходил отладку в 2013–2014 годах и начал поисковую работу во второй половине 2014 года. Он был оснащен немного измененным мозаичным детектором GPC2, разрешение которого увеличилось до 1,5 гигапикселей. Из-за финансовых ограничений и значительно возросшей реальной стоимости каждого из телескопов проект создания еще двух инструментов системы был заморожен.

В ходе поиска и отработки оптимального режима работы телескопов астрономы получали 30–60‑секундные экспозиции с разным интервалом между кадрами и количеством проходов от двух до пяти. Режим с двумя проходами обеспечивал максимальную площадь покрытия, но выдавал большое число ложных срабатываний: программный комплекс поиска движущихся объектов (Moving Object Processing Software, MOPS) и астроном-наблюдатель принимали за реальный объект различные помехи на получаемых кадрах. Увеличение числа проходов в значительной степени устраняло эту проблему, но оказывало большую нагрузку на аппаратные средства хранения и обработки данных, ведь каждый снимок занимал свыше 2 гигабайт, а общий объем данных за одну наблюдательную ночь мог превышать 10 терабайт! В настоящий момент оба обзорных телескопа используют 30‑секундные экспозиции, обеспечивающие рабочую проницающую способность до 22,5 звездной величины при трех проходах (иногда их количество меняется). Каждый из телескопов может покрывать до 1000–1500 квадратных градусов небесной сферы за одну ночь.

Начав с открытия в 2010 году 176 астероидов, сближающихся с Землей, Pan-STARRS сравнялся по этому показателю с обзором «Каталина» в 2014 году: обе программы открыли по 615 околоземных объектов. В 2017 году телескоп Pan-STARRS 1 открыл первый межзвездный объект – Оумуамуа (1I/2017 U1) [172]. Отметку в тысячу обнаруженных околоземных астероидов обзор прошел в 2019 году, на год позже своего главного конкурента из университета Аризоны. А всего за время работы обоих обзорных телескопов ими было открыто более 42 тысяч астероидов, включая свыше 10,7 тысяч околоземных объектов, что составляет около 31 % от всех каталогизированных астероидов, сближающихся с Землей.

Проект, о котором я поведу рассказ дальше, можно считать логичным дополнением более дорогого и амбициозного проекта Pan-STARRS. Его идея родилась все в том же Гавайском институте астрономии, ученые которого получили бесценный опыт в рамках работы над системой из четырех 1,8‑метровых телескопов, которую так и не построили. Дороговизна и техническая сложность стали для нее камнем преткновения. Но что если дополнить урезанную систему новыми наблюдательными средствами, которые не смогут быть такими же мощными и универсальными, но за счет относительной простоты позволят легко масштабировать систему и решать одну из ее основных задач? Так появилась идея обзорной программы ATLAS (Asteroid Terres trial-impact Last Alert System), или «Система последнего предупреждения о столкновении с астероидом».

Ее основная концепция, сформулированная в 2011 году, полностью отражена в названии. Ученые предлагали создать сеть небольших широкоугольных телескопов, распределенных по долготам и широтам, которые смогут полностью просматривать всю небесную сферу за одну ночь. Из-за ограниченной проницающей способности они будут не в состоянии обнаруживать далекие околоземные объекты, но будут ловить те из них, что уже приблизились к нашей планете на опасное расстояние, а значит, стали достаточно яркими для обнаружения даже небольшими, с точки зрения профессионалов, телескопами. Независимо подобная идея родилась и в нашей научной группе, но реализовать ее так, как она была задумана, не получилось из-за отсутствия финансирования.

Итак, команда ATLAS, понимая, что в программе Pan-STARRS будет построено всего два телескопа, предложила другой подход – сеть из как минимум четырех полуметровых обзорных широкоугольных телескопов, оснащенных крупными астрономическими камерами и установленных в небольших, недорогих, быстро возводимых укрытиях. Решение о финансировании проекта со стороны NASA было принято в 2012 году. Изначально, пока проект обзорного телескопа оптической схемы Райта – Шмидта только прорабатывался, отладку фотоприемного устройства и программного обеспечения планировалось вести с помощью совсем небольшого даже по любительским меркам 18‑сантиметрового телескопа Takahashi Epsilon‑180ED. Для обработки получаемых данных, в том числе обнаружения движущихся объектов на снимках, предполагалось использовать уже отлаженный программный комплекс MOPS, созданный для старшего собрата – обзорной программы Pan-STARRS.

Финансирование проекта сроком на 5 лет в размере 5 млн долларов США началось с 1 января 2013 года. И хотя на начальном этапе в нем принимали участие всего шесть человек, работа двигалась споро. В середине декабря 2013 года на вершине гавайского вулкана Мауна-Лоа был установлен автоматизированный 18‑сантиметровый телескоп-прототип, прозванный «Первопроходец», или «Следопыт» (Pathfinder), оснащенный 16‑мегапиксельной камерой «Micro Cam 3». Команда ATLAS подписала договор с компанией Semiconductor Technology Associates (STA) на поставку двух 111‑мегапиксельных камер, обеспечивающих поле зрения телескопа в 29 квадратных градусов, а на вершине вулкана Халеакала, рядом с двумя телескопами Pan-STARRS, началось строительство еще одной обсерватории.

Первый 50‑сантиметровый телескоп ATLAS 1 был установлен на обсерватории Халеакала в июле 2015 года, а в декабре того же года он открыл свой первый околоземный астероид – 2015 PE312. В марте 2016 года ATLAS 1 приступил к плановой поисковой работе. ATLAS 2 на Мауна-Лоа установили в январе 2017 года. В апреле того же года на обоих телескопах были заменены оптические корректоры, что повысило качество получаемых изображений. Началась рутинная роботизированная поисковая работа, а обслуживающий персонал посещал обе обсерватории всего раз в месяц. Если говорить о режиме поисковых наблюдений, то обзорные телескопы получают четыре 30‑секундные экспозиции каждой площадки с интервалом между проходами порядка 15 минут. Их рабочая проницающая способность – 19‑я звездная величина.

К 1 марта 2018 года два телескопа обзора ATLAS обнаружили 305 астероидов, сближающихся с Землей. В основном все они были детектированы на больших угловых скоростях в десятки угловых секунд в минуту в ходе тесных сближений с нашей планетой на расстоянии менее 0,01 а. е. (1,5 млн км), что подтвердило правильность выбранной поисковой стратегии. В 2018 году NASA продлило финансирование эксплуатации двух уже введенных в строй телескопов, а также дало добро на строительство еще двух телескопов в южном полушарии Земли – в Южно-Африканской обсерватории (Сазерленд, ЮАР) и обсерватории Эль-Саус (Чили). Первый околоземный астероид 2022 BK был открыт африканским телескопом ATLAS в январе 2022 года.

В настоящий момент четыре телескопа обзорной программы ATLAS входят в тройку самых продуктивных охотников за околоземными астероидами после обзоров «Каталина» и Pan-STARRS, открывая в среднем более 140 подобных объектов в год. Всего с 2015 года обзорная программа обнаружила свыше 1000 астероидов, сближающихся с Землей.

После истории о наземных телескопах-охотниках, безусловно, стоит рассказать и об одном космическом телескопе, внесшем значительный вклад как в поиск, так и в изучение малых тел Солнечной системы. Он с успехом показал, что с помощью небольших внеатмосферных обсерваторий можно успешно обнаруживать не только кометы, что уже не раз случалось, но и намного более тусклые астероиды. Я расскажу про обзорную программу NGSS (Next Generation Sky Survey) или «Обзор неба нового поколения»), которая родилась в далеком 1999 году и которую сейчас мы знаем как WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer – «Широкоугольный инфракрасный обзорный исследователь»).

Его история начиналась так: в конце XX века NASA потребовался новый космический инфракрасный телескоп взамен потерянного при запуске космического аппарата WIRE. К 2002 году на рассмотрение были представлены четыре программы, одной из которых и была NGSS. В декабре того же года название миссии изменилось на хорошо известную аббревиатуру WISE, и в апреле 2004 года NASA выбрало для реализации именно ее. Главным подрядчиком создания космического аппарата стала Лаборатория космической динамики Государственного университета штата Юта.

Космический инфракрасный обзорный телескоп нового поколения обладал интересной пятизеркальной оптической схемой с диаметром главного зеркала 40 см. Изначально он мог работать в четырех диапазонах длин волн:

– 3,4 мкм – объекты дальнего космоса – звезды и галактики;

– 4,6 мкм – обнаружение теплового излучения от внутренних источников тепла субзвездных объектов, таких как коричневые карлики;

– 12 мкм – обнаружение теплового излучения малых тел Солнечной системы;

– 22 мкм – исследования областей звездообразования.

В рамках этой книги нас интересует третий диапазон – 12 мкм, который у WISE был в тысячу раз чувствительнее, чем у космической инфракрасной обсерватории IRAS [173], которая в 1983 году впервые открыла четыре астероида из космоса.

Космический инфракрасный телескоп WISE

14 декабря 2009 года космический инфракрасный телескоп был выведен на солнечно-синхронную орбиту [174], 6 января 2010 года получил первое изображение, а спустя неделю начал свою обзорную программу, которая должна была продлиться в течение девяти месяцев, пока не будет израсходован замороженный водород общей массой в 15,7 кг, охлаждающий детектор. Его хватило на десять месяцев, и в октябре 2010 года было объявлено о завершении основной миссии. Обзорный телескоп успел отсканировать 100 % небесной сферы, причем примерно половину неба ему удалось пройти два раза. В начале октября NASA продлило работу космического аппарата еще на месяц в рамках тестовой миссии по поиску околоземных объектов – NEOWISE (Near-Earth Object WISE), так как два длинноволновых детектора (12 мкм и 22 мкм) продолжали работать и без дополнительного криогенного охлаждения. Итоги месячной работы удовлетворили ученых, и миссия NEOWISE была продлена до февраля 2011 года. За основную и расширенную миссии космическая обсерватория получила измерения 150 тысяч астероидов, обнаружив более 35 тысяч ранее неизвестных объектов, включая 143 околоземных астероида. 1 февраля 2011 года WISE ввели в режим гибернации для определения его дальнейшей судьбы…

21 августа 2013 года NASA объявило о продлении миссии NEOWISE еще на три года, на это решение в том числе повлияло событие в небе над Челябинском. В сентябре космический аппарат был «разбужен», обследован и перекалиброван. Новая фаза его поисковой программы началась 19 декабря 2013 года. Конечно, космический охотник был уже не так эффективен, как в «холодном» режиме, но все же продолжил обнаруживать новые астероиды, сближающиеся с Землей.

В декабре 2023 года NASA выступило с заявлением, что инфракрасный телескоп постепенно дрейфует на более низкие орбиты и станет непригодным для дальнейшей работы в начале 2025 года. На это повлияла и мощная солнечная активность 2024 года, которая еще больше ухудшила сложившуюся ситуацию. К сожалению, NEOWISE не смог доработать до того времени, когда его сменит новый космический охотник – перспективная миссия NEO Surveyor. Летом 2024 года NASA заявило, что миссия космического телескопа будет завершена 31 июля. 2 ноября 2024 года, даже раньше предсказанного времени, космический телескоп вошел в плотные слои атмосферы над Индийским океаном. Всего с января 2010 года космический инфракрасный телескоп WISE/NEOWISE открыл 4,7 тысяч астероидов, включая 373 околоземных, и 34 кометы, что делает его самым выдающимся космическим «охотником» на данный момент.

Завершая главу, хочу рассказать вам о двух перспективных проектах, открытия которых еще впереди. Это наземный обзорный телескоп имени Симони и упомянутый выше космический аппарат NEO Surveyor. Начнем с первого.

Идея строительства этого телескопа родилась у ученых еще в начале 1990‑х годов. Они хотели создать универсальный обзорный телескоп, который сможет совершать открытия сразу в разных направлениях астрономии: поиск темной материи, разгадка тайн гамма-всплесков и далеких квазаров, открытие астероидов и комет, которые могут угрожать Земле. Для этого нужно было совместить, казалось бы, невозможное – огромный телескоп с таким же огромным полем зрения. С первым условием все было, в целом, понятно. В 1990‑х и начале 2000‑х годов появились астрономические телескопы с апертурой в 8–10 метров. Но как обеспечить гигантское для телескопа таких размеров поле зрения? Это оставалось сложной научной и инженерной задачей.

В 2001 году этот «невозможный» телескоп обрел свое имя – LSST (Large-Aperture Synoptic Survey Telescope, или «Синоптический обзорный телескоп с большой апертурой»). Прилагательное «синоптический» в названии указывает на тот факт, что телескоп должен быть одновременно пригоден для, как казалось ранее, совершенно несовместимых наблюдательных задач. Но помимо технических проблем, перед этим проектом стояла еще одна – финансовая. В 2003 году была создана некоммерческая организация LSST Corporation, поддерживаемая частными фондами, грантами и индивидуальными пожертвованиями. Это позволило начать техническую проработку проекта. В 2007 году проект был поддержан двумя миллиардерами, увлеченными космосом: Чарльзом Симони и Биллом Гейтсом. В 2010 году проект LSST получил федеральную поддержку, что ознаменовало начало воплощения мечты в реальность.

В 2015 году на вершине чилийской горы Серро-Пачон прошла церемония закладки первого камня новой обсерватории, а в Калифорнии, в Национальной ускорительной лаборатории SLAC, был дан старт разработке невиданного доселе приемника изображения, по сравнению с которым камеры, установленные на обзорных телескопах Pan-STARRS, кажутся уже не столь внушительными. Его основой должна была стать огромная мозаика из 21‑й сборки матричных блоков общим диаметром 64 см. Каждый из этих «кирпичиков» состоит из мозаики, содержащей девять сенсоров с разрешением 512 Ч 2048 пикселей. Итого 3,024 гигапикселя! И это только та часть камеры, которая отвечает за получение изображения. Помимо этого, в ее углах располагаются еще 12 блоков общим разрешением 192 мегапикселя, используемых для технических нужд – адаптивной оптики и гидирования (прецизионного ведения) телескопа. В сумме новая камера содержит 3,2 миллиарда пиксель-сенсоров, а ее масса в сборе превышает 2,8 тонны!

Модель телескопа им. Симони (LSST)

Но такая революционная камера не решает всех задач. Чтобы раскрыть весь ее потенциал, нужен телескоп особой оптической схемы. Ученые решили использовать не применявшуюся ранее на таких больших инструментах оптическую схему Пауля – Бейкера – трехзеркальный астигмат с диаметром главного зеркала 8,4 метра, вторичного – 3,4 метра, и третичного, расположенного внутри главного – 5 метров. Из-за особенностей конструкции первичного зеркала, похожей на «бублик», собирающая способность телескопа приблизительно равна телескопу с 6,7‑метровым монолитным зеркалом. Это плата за огромное поле зрения, которое обеспечивает сложная оптическая схема.

В 2019 году новой обсерватории было присвоено имя прославленного американского астронома Веры Рубин [175], а телескопу дали имя Чарльза Симони. Сроки строительства постоянно переносились, но к середине 2024 года все основные узлы масштабного проекта были готовы. Обсерватория построена, телескоп собран, камера после путешествия на специально арендованном самолете караваном грузовых автомобилей доставлена на обсерваторию. «Первый свет» телескопа был запланирован на начало 2025 года, а старт обзорной программы – на середину того же года.

Результаты математического моделирования работы телескопа таковы: 15‑секундные экспозиции, 90 % покрытие всей доступной площади небесной сферы за 3–4 наблюдательные ночи и проницающая способность до 24m,5 (27m,8 при сложении кадров). С такими параметрами телескоп имени Симони сможет обнаружить до 90 % всей популяции потенциально опасных астероидов, 100 тысяч астероидов, сближающихся с Землей, свыше 5 млн астероидов Главного пояса, 280 тысяч троянских астероидов Юпитера, 40 тысяч объектов транснептунового пояса, 10 тысяч комет и более десяти новых межзвездных объектов! Планы по-настоящему грандиозны, под стать созданному учеными и инженерами техническому чуду, и совсем скоро мы станем свидетелями их реализации.

А завершить эту главу я хочу рассказом о перспективном космическом охотнике на околоземные астероиды. Причем эта миссия создается именно с прицелом на обнаружение тех самых внутренних по отношению к Земле объектов семейств Атона и особенно Атиры, о которых мы уже говорили. Космический аппарат NEO Surveyor должен будет частично закрыть ту брешь, что до сих пор зияет в нашей планетарной защите. Концепция этой миссии была предложена еще в 2006 году, но была отклонена после успехов миссии WISE/NEOWISE, показавшей, что даже небольшой космический инфракрасный телескоп с невыдающимся полем зрения может быть очень эффективным средством обнаружения околоземных объектов. В 2010 году проект был подан на рассмотрение во второй раз, но снова получил отказ.

Параллельно с работой над NEOWISE научный руководитель этой миссии – Эми Майнцер [176] – не сдавалась и продолжала подавать заявки на конкурсы в 2015, 2016 и 2017 годах. Ее настойчивость принесла результаты: с 2015 года на перспективную программу было выделено небольшое финансирование, позволившее начать техническую проработку этого проекта, а в 2019 году Координационный центр планетарной защиты (Planetary Defense Coordination Office) решил попробовать пойти другим путем – не пытаться получить финансирование из научного бюджета NASA, а подать заявку на финансирование как проект национальной безопасности. И это сработало!

11 июня 2021 года NASA дало разрешение на начало работ по предварительному проектированию миссии Лабораторией реактивного движения (JPL). В декабре объявили стартовое окно: космический телескоп NEO Surveyor должен стартовать не позднее июня 2028 года. Предварительная дата запуска запланирована на сентябрь 2027 года. Основными задачами миссии заявлены обнаружение от 200 до 300 тысяч околоземных объектов диаметром от десяти метров и каталогизация более 90 % всей популяции потенциально опасных астероидов диаметром более 140 метров, причем упор делается именно на внутренние околоземные астероиды – те, что будут труднодоступны для телескопа имени Симони. Помимо этого, планируется изучение (астрометрические и фотометрические наблюдения) свыше миллиона астероидов Главного пояса и нескольких тысяч комет. Расчетная стоимость миссии оценивается в 500–600 млн долларов США.

С технической точки зрения миссия NEO Surveyor представляет собой космический аппарат массой 1,3 тонны, оборудованный 50‑сантиметровым инфракрасным телескопом – трехзеркальным астигматом с полем зрения 1,68° Ч 7,08°, оснащенным двумя мозаичными детекторами (1 Ч 4) суммарным разрешением 2048 Ч 8192 пикселей и диапазонами чувствительности 4–5,2 мкм (NC1) и 6–10 мкм (NC2). Первый диапазон – для детектирования звезд, необходимых для астрометрической привязки получаемых изображений. Второй наиболее эффективен для обнаружения теплового излучения околоземных объектов. Рабочий поисковый режим – получение шести последовательных 30‑секундных экспозиций с возможностью их сложения. Помимо основной обзорной программы телескоп будет способен выполнять наблюдения в режиме сопровождения по особо важным объектам, однако на это планируется выделять не более 1 % от общего наблюдательного времени. На космическом аппарате будет применяться пассивная система охлаждения, что, безусловно, значительно продлит срок его работы. Расчетная продолжительность обзорной программы миссии NEО Surveyor составляет 10–12 лет.

Космическая обсерватория будет размещена в точке Лагранжа L1 системы Солнце-Земля, что, как уже отмечалось, позволит ей достаточно эффективно обнаруживать внутренние околоземные объекты с элонгацией от 45°, в то же время оставаясь довольно близко к Земле, что немаловажно для поддержания постоянной связи с высокой пропускной способностью до 150 Мбит/с. Обработка получаемых данных, основанная на программном обеспечении миссии NEOWISE, будет осуществляться на Земле.

NEO Surveyor – амбициозная и очень важная миссия с точки зрения решения проблемы планетарной защиты, которую нельзя решить никакими телескопами, размещенными на поверхности нашей планеты или околоземной орбите. Поэтому работа этого космического охотника будет естественным образом дополнять не менее важную работу 8,4‑метрового обзорного телескопа имени Симони. Хочу отметить, что и в нашей стране ведутся научно-исследовательские работы по сходной космической миссии «СОДА» («Система обнаружений дневных астероидов»), которая, к сожалению, пока так и не получила государственного финансирования, как это когда-то после долгих многократных попыток удалось миссии NEO Surveyor – еще одному «всевидящему оку», которому мы желаем успехов в общецивилизационной задаче защиты населения нашей планеты от угрозы из космоса.

Глава 7

Космические миссии к астероидам

4 октября 1957 года человечество вышло в космос: СССР запустил первый искусственный спутник Земли «ПС‑1» («Простейший спутник первый»). И пусть этот космический аппарат был совсем небольшим, а на его борту размещалась всего пара радиостанций, передающих тот самый, известный всем звук [177], который, как крик новорождённого, возвестил о начале новой эры – эпохи космических открытий. Спустя четыре месяца свой первый шаг в космической гонке сделали и США: 1 февраля 1958 года на орбиту вышел спутник Explorer-I («Исследователь‑1»), на котором впервые была установлена научная аппаратура, включавшая счетчик Гейгера [178] и датчик метеорных частиц, что сразу же привело к новым открытиям. У Земли были обнаружены радиационные пояса. Их открыл американский астрофизик Джеймс Ван Аллен [179], поэтому теперь их часто называют поясами Ван Аллена.

Ученые быстро поняли, что они отворили научный ящик Пандоры: каждый новый прибор, выведенный в космос, мог привести к случайному или предсказанному открытию. В 1970 году именно таким открытием стало обнаружение протяженной водородной оболочки комет космической ультрафиолетовой обсерваторией OAO‑2 (Orbiting Astronomical Observatory 2, «Орбитальная астрономическая обсерватория 2»). Это открытие было невозможно сделать наземным телескопом, смотрящим на космос через наш планетный щит – атмосферу Земли, прозрачную лишь для определенных длин волн, к примеру, для видимого света.

Но не только эти ограничения мешали ученым исследовать космические объекты, причем как далекие, находящиеся в других планетных системах и даже галактиках, так и те, что обитают с нами в Солнечной системе. С давних времен человечество пыталось раскрыть тайну комет, а позже, когда открыло новый тип объектов – астероиды, мечтало увидеть, что на самом деле представляют из себя эти объекты. Из чего они состоят и как выглядят вблизи? Именно на эти вопросы помогли ответить космические аппараты, созданные гением ученых, инженеров и рабочих. В этой главе мы поговорим о тех из них, которые исследовали главных героев этой книги – астероиды [180].

Первая миссия, показавшая нам эти объекты вблизи и сразу же сделавшая первое открытие, была задумана вовсе не для этой задачи, а для изучения Юпитера и его спутников. Проект «Галилео» был выбран в качестве флагманской научной миссии для изучения дальнего космоса, официально «большой стратегической научной миссии» (Large strategic science mission) в 1977 году. Сроки были амбициозны: старт автоматической межпланетной миссии был намечен уже на 1984 год! Но из-за огромных затрат на подготовку программы Space Shuttle сроки готовности миссии «Галилео» постоянно сдвигались, поэтому аппарат был доставлен в Космический центр имени Кеннеди лишь в декабре 1985 года.

28 января 1986 года космический корабль многоразового использования «Челленджер» [181] взорвался на 73‑й секунде полета. Погибли все семь членов экипажа. «Галилео» пришлось ждать еще несколько лет, ведь его запуск планировался на одном из «челноков». Ученые-баллистики начали просчитывать новые траектории полета к цели с гравитационными маневрами у Земли и Венеры. Наконец 18 октября 1989 года «Галилео» стартовал на борту шаттла «Атлантис» [182] (миссия STS‑34). Прибытие в систему Юпитера ожидалось в декабре 1995 года.

Но на пути к гигантской планете 2,2‑тонную автоматическую межпланетную станцию «Галилео» ждали новые открытия. 10 февраля 1990 года космический аппарат прошел в 16 тысячах километров от Венеры, а 8 декабря того же года пролетел всего в 960 километрах над поверхностью Земли и отправился во внутреннюю область Главного пояса на встречу с астероидом (951) Гаспра.

Этот астероид спектрального класса S был открыт 30 июля 1916 года российским астрономом Григорием Николаевичем Неуйминым в Симеизской обсерватории и назван в честь крымского поселка Гаспра. 29 октября 1991 года «Галилео» совершил первый близкий пролет астероида в истории, дав возможность всему человечеству воочию увидеть объекты, которые даже в самые крупные телескопы казались всего лишь «звездными крупинками». Конечно, пока это было лишь пролетное исследование: космический аппарат пронесся мимо астероида на скорости свыше 8 км/c, успев получить 57 снимков его поверхности, ближайшие из которых были сделаны с расстояния 5300 км. Сложив их воедино, ученым удалось получить карту 80 % поверхности реликтового космического тела с разрешением до 54 метров на пиксель.

Снимки астероида (951) Гаспра

На самом деле «Галилео» пролетел еще ближе к астероиду – всего в 1600 км, но по техническим причинам не смог получить более детальные изображения. Все дело в том, что изначально баллистики знали положение Гаспры с точностью около 200 км. Так как поле зрения камеры космического аппарата составляло 5°, цель гарантированно попадала в кадр лишь до дистанции в 70 тысяч километров: чем дальше находится камера, тем больше пространства попадает в угол зрени. Именно тогда ученые NASA применили широко использующийся и в наши дни прием с оптической навигацией по полученным с борта космического аппарата кадрам для более точного определения положения цели. Именно этот метод позволил специалистам получить изображения астероида вплоть до такого близкого расстояния, после чего Гаспра все же вышла из поля зрения камеры SSI. Переданные на Землю снимки поражали: они были намного детальнее изображений ядра кометы Галлея, полученных в марте 1986 года. Мы впервые так ясно наблюдали древний, далекий и безжизненный мир, а впереди космический аппарат ждал новый виток вокруг Солнца и еще одно сближение с Землей 8 декабря 1992 года.

Этот пролет был еще более экстремальным. Станция «Галилео» сблизилась с нашей планетой до 303 километров и, как из пращи, была «выстрелена» к Юпитеру. Второй раз пересекая разреженную область обитания каменных тел, которую мы называем Главным поясом астероидов, «Галилео» мог пролететь вблизи астероида (243) Ида, но для этого ему необходимо было израсходовать 34 кг драгоценного топлива. Решение о коррекции траектории было принято лишь тогда, когда ученые-баллистики, многократно перепроверив все расчеты, пришли к выводу, что оставшегося топлива гарантированно хватит для выполнения всех задач основной миссии по изучению системы Юпитера.

Приблизившись к цели на 240 тысяч км, баллистики, как и в случае с Гаспрой, получили снимки Иды, на основе обработки которых скорректировали траекторию космического аппарата. Тот пролетел в непосредственной близости от астероида 28 августа 1993 года на расстоянии в 2390 км. В ходе пролета удалось картографировать около 95 % поверхности астероида, который, как и Гаспра, относится к спектральному классу S. Но главным открытием этого космического рандеву стало обнаружение крошечного спутника астероида.

Снимок астероида (243) Ида

Физически это открытие было совершено за 14 минут до точки максимального сближения «Галилео» с Идой, но человечество узнало о нем лишь 17 февраля 1994 года, когда эта серия кадров наконец-то добралась до Земли по радиосвязи. Это открытие стало первым прямым подтверждением гипотезы о наличии спутников даже у малых тел Солнечной системы, и сейчас мы знаем уже более 450 подобных систем. Сам же крошечный спутник, названный Dactyl (Дактиль) [183], имеющий на удивление околосферическую форму и размеры 1,6 × 1,4 × 1,2 километра, как и 60‑километровая Ида, покрыт шрамами космических столкновений и, возможно, сам является их прямым следствием – осколком родительского тела, выброшенным одним из мощнейших ударов.

Оставив пояс астероидов позади, «Галилео» смог пронаблюдать столкновение кометы Шумейкеров – Леви 9 с Юпитером. Он по случайному стечению обстоятельств оказался единственными «глазами» человечества, которые могли наблюдать, как фрагменты кометного ядра один за одним входят в атмосферу планеты-гиганта со стороны, невидимой с Земли. 13 июля 1995 года, еще до выхода на орбиту Юпитера, «Галилео» сбросил спекаемую капсулу, которая завершила свое пятимесячное путешествие в атмосфере газового гиганта, передавая данные до глубины погружения в 200 км! Сам космический аппарат успешно вышел на йовоцентрическую орбиту [184] 7 декабря 1995 года, и впереди его ждали новые потрясающие открытия. Но это уже совсем другая история [185].

История космической миссии, которой суждено было стать настоящей революцией в исследовании астероидов, началась в мае 1991 года со встречи двух групп ученых и инженеров APL [186] и JPL [187] в отеле пригорода Лос-Анджелеса – Пасадене (Калифорния). Они спорили о том, можно ли создать такой амбициозный проект и уложиться всего в 150 млн долларов, чтобы соответствовать требованиям новой программы по освоению космоса – Discovery («Открытие»). JPL заявило, что они готовы взяться за эту задачу за вдвое большую сумму, а специалисты APL представили свой проект общей суммой в 112 млн. Они победили, но теперь у них не было возможности просить дополнительное финансирование, как это обычно бывало. Сказал – сделай!

В апреле 1992 года программа «Малой планетарной миссии» была представлена в конгрессе и ее приняли в разработку. К сожалению, от идеи доставки вещества астероида на Землю, задуманной изначально, пришлось отказаться ввиду финансовых и временных ограничений. Уже 29 сентября того же года NASA получило 15‑страничную общую концепцию полета к астероиду, которая постепенно начала обрастать деталями, а официальный старт подготовки трехлетней миссии, получившей название Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR, «Сближение с околоземным астероидом»), был дан 28 октября 1993 года. И APL совершила чудо: она закончила проект на 10 месяцев раньше, потратив на него всего 108,4 млн долларов из запрошенных 112! Миссия NEAR оказалась втрое дешевле предыдущей межпланетной миссии NASA.

На борту космического аппарата предполагалось размещение целого арсенала научного оборудования, которое впоследствии станет стандартом для будущих астероидных миссий. Оно включало мультиспектральную камеру MSI, магнетометр MAG, инфракрасный спектрометр NIS, гамма-рентгеновский спектрограф XGRS, лазерный дальномер NLR и радиотехнический допплеровский комплекс для проведения исследования гравитационного поля астероида.

Пока создавался сам космический аппарат, ученые-баллистики разрабатывали план его будущего полета. Им предстояло впервые вывести автоматическую межпланетную станцию на орбиту вокруг малого тела Солнечной системы, обладающего ничтожно малой силой гравитации. Как вы уже поняли, в космосе нет полетов по прямой. Путь к цели – это многочисленные витки вокруг Солнца и гравитационные маневры вблизи планет. В этот раз план был таков: на первом витке NEAR должен был войти в Главный пояс астероидов и встретиться там с первой «пробной» целью, в качестве которой был выбран астероид (253) Mathilde (Матильда) [188]. В ходе ее пролета специалисты должны были проверить все системы и получить тестовые снимки. После этого NEAR вновь сближался с Землей, проводил гравитационный маневр с уменьшением афелия орбиты и направлялся на новый виток, на котором должен был впервые встретиться со своей главной целью – околоземным астероидом (433) Эросом.

Выбор первого обнаруженного астероида, сближающегося с Землей, не был безальтернативным, скорее, наоборот. Изначально рассматривались околоземные астероиды (1943) Anteros (Антерос), (3361) Orpheus (Орфей) и (4660) Nereus (Нерей). Все они с баллистической точки зрения хорошо подходили для стартового окна миссии. Опасения вызывал тот факт, что все эти астероиды были небольшими. Диаметр Антероса составлял немногим более двух километров, тогда как два остальных астероида не превышали 300–400 метров в поперечнике. Ученые справедливо полагали, что большее разнообразие научных данных можно получить, исследуя больший объект. Именно тогда они вновь вернулись к астероиду Эрос, о котором уже задумывались, но он хуже подходил с точки зрения простоты выхода на его орбиту – для этого пришлось бы погасить бо`льшую относительную скорость (∆v) [189], превышающую в случае Эроса 6 км/c. В итоге было решено выбрать именно первый открытый астероид, сближающийся с Землей, который, в свою очередь, являлся вторым по размеру среди всех околоземных астероидов после Ганимеда, хотя это и удлиняло космический полет на целый год. Итак, цель миссии была выбрана, впереди ждал старт.

17 февраля 1996 года 805‑килограммовый аппарат NEAR отправился в космос. Полет к его первой цели – астероиду (253) Матильда – занял более 16 месяцев. 27 июня 1997 года он пролетел всего в 1212 км от цели, картографировав около 60 % поверхности астероида. Во время пролета, помимо получения изображений и поиска возможного спутника, который не дал результатов, NEAR произвел замеры магнитного поля астероида и косвенно, по выявленным возмущениям в траектории движения космического аппарата, оценил его массу. Оказалось, что для своих внушительных размеров 66 Ч 48 Ч 46 км астероид обладает сравнительно небольшой массой в 103,3 трлн тонн, а следовательно, и очень низкой средней плотностью порядка 1,3 г/см^3, что почти в 1,8 раз меньше средней плотности подобных каменных тел. Помимо этого, Матильда обладает очень большим периодом вращения вокруг своей оси – более 17 дней, что может быть вызвано столкновением с телом около трех километров в диаметре. Столкновение произошло по касательной в направлении, обратном вращению астероида, и оставило на поверхности Матильды огромный кратер диаметром около 30 км.

Снимок астероида (253) Матильда и его крупный ударный кратер Кару

3 июля 1997 года космический аппарат дважды включил двигатель для изменения орбиты и выхода на траекторию близкого пролета Земли, а спустя две недели – 18 июля 1997 года – мир облетела новость о трагической гибели в автомобильной катастрофе прославленного ученого – Юджина Шумейкера. 23 января 1998 года NEAR совершил гравитационный маневр в 540 км над Антарктидой, попутно получив ее снимки из космоса, и, в очередной раз изменив траекторию, отправился к своей главной цели – Эросу. Автоматическая межпланетная станция должна была выйти на орбиту астероида 10 января 1999 года, но случилось непредвиденное: 20 декабря 1998 года во время проведения тормозного импульса на 27 часов была потеряна связь с космическим аппаратом. В итоге NEAR не успел выполнить торможение, и все баллистические расчеты отправились в мусорную корзину: нужен был новый план.

Вторая попытка была назначена на 14 февраля 2000 года, и она блестяще реализовалась. Впервые космический аппарат стал естественным спутником малого тела Солнечной системы, выйдя на его слабоэллиптическую орбиту размером 321 Ч 366 км! 3 марта NEAR перешел на меньшую орбиту с перицентром всего в 205 км над Эросом. 14 марта 2000 года космический аппарат был официально переименован в NEAR Shoemaker в память о человеке, так много сделавшем для изучения астероидов и комет. 1 апреля его орбиту снова «поджали» – теперь до 100 км, а к 14 июля космический аппарат перешел на 35‑километровую околокруговую полярную орбиту вокруг Эроса, проработал на ней в течение десяти дней, после чего к 5 сентября вновь был поднят на 100‑километровую орбиту. В октябре начались подлеты к поверхности астероида, в ходе самого близкого из которых 26 октября NEAR Shoemaker сблизился с Эросом до 5,3 км. За все это время космический аппарат получил десятки тысяч снимков с помощью мультиспектральной камеры MSI и спектров с помощью инфракрасного спектрографа NIS.

Снимок астероида (433) Эрос

С 24 января 2001 года космический аппарат вновь стал сближаться с астероидом до нескольких километров, готовясь к посадке. 12 февраля 2001 года NEAR Shoemaker опустился на поверхность Эроса с достаточно высокой скоростью 1,5–1,8 м/c, но, к счастью, не получил повреждений. Космический аппарат, впервые совершивший «мягкую» посадку на астероид, открытый человечеством лишь столетие назад, успешно проработал на его поверхности в течение двух недель, передавая бесценные данные до 28 февраля 2001 года. На Земле было принято свыше 160 тысяч снимков, а также уникальные сведения о физических свойствах и химическом составе астероида, полученные с помощью гамма-рентгеновского спектрометра XGRS. Первый околоземный астероид оказался настоящим реликтом Солнечной системы, сформировавшимся как единое тело около 4,6 млрд лет назад.

Американские космические аппараты Galileo и NEAR Shoemaker открыли новую страницу в изучении астероидов, но одна из задач пока так и не была решена: доставка на Землю образцов вещества настоящих «динозавров» Солнечной системы. За эту амбициозную миссию решила взяться Япония, не обладавшая на тот момент таким колоссальным опытом, как США, ведь их первая и совсем небольшая 138‑килограммовая автоматическая межпланетная станция Sakigake («Пионер») отправилась в космос для встречи с кометой Галлея лишь 7 января 1985 года…

Изначально к этой миссии планировало присоединиться NASA, создав для нее небольшой ровер, который мог бы самостоятельно изучать поверхность астероида. Но в ноябре 2000 года США вышли из программы, отдав предпочтение своим миссиям в рамках программы Discovery. В итоге за эту непростую задачу взялся японский Институт космоса и астронавтики (ISAS). Он создал крошечного 600‑граммового робота MINERVA (Micro/Nano Experimental Robot Vehicle for Asteroid), умудрившись вместить в него немало научного оборудования, в том числе шесть датчиков температуры, пару стереоскопических и одну короткофокусную обзорную камеру. Основной 510‑килограммовый космический аппарат MUSES-C был оснащен несколькими камерами и спектрометрами, а его двигательная установка состояла сразу из четырех ионных двигателей, что в итоге и спасло всю миссию…

Первоначально старт был запланирован на июль 2002 года, а целью программы должен был стать околоземный астероид (4660) Нерей, который ранее уже рассматривался как главный объект изучения автоматической межпланетной станцией NEAR. Однако, как это часто бывает, авария ракеты-носителя за два года до предполагаемого старта вызвала задержку начала миссии, повлекшую за собой и смену ее главной цели. Теперь на эту роль лучше всего подходил открытый несколькими годами ранее околоземный астероид 1998 SF36, который позже был назван в честь пионера ракетостроения Японии – Хидео Итокавы. Далее последовал отказ американцев от участия в этой программе и ряд технических проблем, которые требовали дополнительных проверок. В итоге Hayabusa, что с японского языка переводится как «Сапсан», стартовал к астероиду Итокава лишь 9 мая 2003 года.

Но на этом непредвиденные трудности вовсе не закончились: сразу после старта и перехода на гелиоцентрическую орбиту вышел из строя один из четырех ионных двигателей. 19 мая 2004 года космический аппарат совершил гравитационный маневр в 3,7 тысячах километров от Земли и почти сразу после этого попал в мощный поток солнечного ветра, вызванный одной из сильнейших зафиксированных вспышек на Солнце. Следствием этого события стала резкая преждевременная деградация панелей солнечных батарей, которые уже не могли выдавать космическому аппарату требуемую мощность, а двигатели, в свою очередь, были уже не способны обеспечивать расчетную скорость. Баллистикам срочно пришлось перекраивать план миссии. В итоге космический аппарат, который должен был достичь Итокавы в июне 2005 года, прибыл к астероиду лишь к середине сентября.

Треть миссии пусть и с трудностями, но все же была выполнена. Впереди оставалась самая сложная часть: несколько «подскоков» к астероиду и сбор образцов грунта. Для этого космический аппарат был оборудован специальным устройством, которое должно было выстрелить, как пулями, двумя танталовыми шариками, выбив тем самым часть вещества с поверхности астероида, и захватить его в специальную камеру, которая позже следовало вернуть на Землю. С 4 октября до первой половины ноября космический аппарат выполнял тестовые «подскоки» к поверхности астероида: сначала до нескольких километров, а позже до сотен и десятков метров. 9 ноября он сблизился с Итокавой до 70 метров, сбросив на его поверхность навигационный маркер-маячок. Специалисты на Земле, изучив детальные снимки поверхности астероида, выбрали одно из двух предполагаемых мест для посадки – море MUSES (по рабочему названию космического аппарата). 12 ноября «Хаябуса» вновь подлетел к астероиду, на этот раз на рекордное расстояние в 55 метров. Это было необходимо для сброса на поверхность Итокавы наноровера MINERVA. К сожалению, из-за неучтенной задержки получения команд с Земли Hayabusa выполнил сброс спускаемого аппарата уже в процессе удаления от астероида со скоростью 15 м/c. В итоге робот MINERVA улетел в открытый космос, при этом, как и предполагалось, он проработал 18 часов, посылая информацию со своих приборов на основной космический аппарат.

19 ноября «Хаябуса» предпринял первую попытку касания астероида и забора грунта. В непосредственной близости от поверхности космический аппарат находился в зоне радиотени, и последние данные, которые получили на Земле, говорили о том, что он завис в десяти метрах над поверхностью Итокавы, пробыв в таком положении около получаса. На борт была послана команда отмены выполнения посадки, но космический аппарат получил ее намного позже, когда уже удалился от астероида на 100 км. 23 ноября наземный персонал, получив подробные данные с борта космического аппарата, выяснил, что при спуске из-за постоянных проблем с системой ориентации, «Хаябуса» перешел в «безопасный режим», но самостоятельно решил не уходить на безопасную орбиту, а продолжить спуск. В итоге станция все же коснулась поверхности астероида, но так как эта посадка не была выполнена по штатной циклограмме, то и «космические пули» не выстрелили. Ученые так и не смогли понять, удалось ли собрать хотя бы крупицу вещества устройством сбора – «горном для образцов», названным так из-за своего внешнего вида.

Вторая попытка посадки и сбора вещества была предпринята 25 ноября, но и в этот раз ее преследовали отказы. Танталовые шарики вновь не выстрелили, а из-за проблем с ориентацией космический аппарат осуществил нештатное касание поверхности, ударившись о нее под углом. Это вызвало разрыв топливной магистрали, последовавшую за этим утечку топлива из двигательной системы и целый каскад новых проблем. Некомпенсируемая реактивная сила начала раскручивать аппарат, что привело к частичной потере его ориентации: солнечных батарей – на Солнце, а антенн – на Землю. 8 декабря связь с космическим аппаратом была утеряна…

Команда на Земле терпеливо ждала: по мере того как топливо улетучивалось в космическое пространство, давление реактивной струи падало, и система стабилизации вновь смогла бы взять космический аппарат под контроль. И вот 7 марта 2006 года было объявлено, что связь с «Хаябусой» полностью восстановлена: сначала с помощью антенн малого усиления, а позже – и основной направленной антенной большого усиления. Космический аппарат находился в 13 тысячах км от Итокавы, все еще обращаясь на его орбите. 1 июня было объявлено, что два из четырех ионных двигателей находятся в рабочем состоянии, и этого должно хватить для полета к Земле. 30 января 2007 года специалисты Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) заявили, что 7 из 11 аккумуляторных батарей космического аппарата работоспособны, крышка системы сбора проб закрыта, а контейнер, в котором могли находиться образцы грунта, перемещен в спускаемую капсулу. Надежда на успешное завершение миссии все еще оставалась.

25 апреля 2007 года «Хаябуса» начал возвращение домой. Через четыре месяца полета инженерам удалось запустить третий двигатель, но 4 ноября 2009 года их вновь осталось лишь два. Космический аппарат летел домой, как поется в песне, «на честном слове и на одном крыле». После серии маневров, оперируя всего двумя маломощными ионными двигателями, 13 июня 2010 года космический аппарат вошел в плотные слои атмосферы Земли, предварительно отстрелив спускаемую капсулу. Она успешно приземлилась с точностью менее 500 метров в заданном районе ракетного полигона Вумера (Австралия), впервые в истории человечества доставив на Землю менее грамма образцов астероида Солнечной системы.

В 2013 году JAXA объявило о том, что в собранном веществе было обнаружено 1500 внеземных частиц, состоящих из минералов: оливина, пироксена, плагиоклаза и сульфида железа. Средний размер зерен составлял около 10 мкм. Их детальный анализ указывал на то, что они подвергались космическому выветриванию [190] не более 8 млн лет, что может говорить о том, что астероид Итокава – осколок более древнего тела, распавшегося, возможно, в результате космического столкновения. Миссия «Хаябуса» впервые дала возможность детально и всесторонне исследовать астероидное вещество в земных лабораториях. И пусть она столкнулась с множеством проблем, но это было лишь началом пути, который в будущем позволит создать более совершенную и успешную миссию. О ней мы еще обязательно поговорим.

24 октября 1998 года к комете 19P/Borrelly отправился космический аппарат Deep Space 1. Об этой и следующей миссии я подробно рассказывал в книге «Кометы. Странники Солнечной системы», поэтому здесь лишь еще раз упомяну про их сближение с астероидами. 29 июля 1999 года автоматическая межпланетная станция Deep Space 1 пролетела всего в 26 км от астероида (9969) Braille (Брайль) [191]. И этот пролет до сих пор остается рекордным с точки зрения расстояния, изначально планировалось еще более амбициозное сближение – всего до 240 метров! Из-за проблем с навигационной системой это не удалось осуществить, так же как не удалось получить качественные снимки самого астероида. По нескольким плохо сфокусированным кадрам ученые смогли лишь более точно оценить размеры космического тела. Так как это было «тестовое» сближение, то все возникшие в ходе него проблемы специалисты успели решить, и сближение с главной целью – ядром кометы Борелли – прошло успешно.

2 марта 2004 года к комете Чурюмова – Герасименко отправилась автоматическая межпланетная станция «Розетта» (Rosetta). 5 сентября 2008 года космический аппарат пролетел всего в 800 км от астероида (2867) Steins (Штейнс) [192], а 10 июля 2010 года – в 3162 км от более крупного астероида (21) Lutetia (Лютеция) [193]. В обоих случаях с помощью оптической системы OSIRIS были получены их детальные снимки с разрешением до 60 метров на пиксель и спектры, давшие ценную информацию об их химическом составе. Кроме этого, «Розетте» впервые удалось определить параметры магнитного поля металлического астероида.

Следующая миссия по изучению астероидов берет начало в первой половине 1990‑х годов, когда стала активно развиваться концепция космических движителей на солнечной электрической тяге, использование которой открывало дорогу к сложным межпланетным миссиям не с одной, как это было раньше, а с несколькими научными целями, каждая из которых могла исследоваться в течение продолжительного времени. В 1994 году ученый Исследовательского центра Льюиса (Lewis Research Center) [194] Крис Рассел предложил Лаборатории реактивного движения концепцию миссии «Диана»: исследование Луны и полет к околоземному астероиду, скорее всего, представляющему собой ядро неактивной кометы (4015) Вильсона – Харрингтона [195]. Но тогда это предложение посчитали слишком амбициозным и отдали предпочтение более «простым» миссиям, таким как Deep Space 1.

Рассел не сдавался. Он обратился к ученому из Гавайского университета Тому Маккорду с вопросом: какое космическое тело, кроме Луны, вызывает у него наибольший интерес и почему? Тот предложил астероид (4) Веста как объект, прошедший стадию дифференциации и покрытый базальтами [196], как Луна или Гавайские острова, то есть когда-то обладавший вулканизмом. Рассел сел за проработку новой миссии «Сближение с астероидом Главного пояса» (Main Belt Asteroid Rendezvous, MBAR). В ней помимо исследования Весты был запланирован пролет астероидов (857) Glasenappia (Глазенаппия) и (21) Лютеция, которые удачно располагались с точки зрения баллистики. Альтернативным вариантом был пролет ядра кометы 10P/Tempel. Эту миссию вновь отвергли, но она собрала уже в два раза больше положительных голосов, чем «Диана». Через два года Рассел снова подал свой проект, правда, уже с пролетом лишь двух астероидов, так как (857) Глазенаппия была уже вне зоны досягаемости, но проект вновь отклонили.

К своей идее Рассел и его команда вернулись в 2000 году, заметив, что самый крупный на тот момент астероид Церера приблизится к Весте именно тогда, когда гипотетический космический аппарат, запущенный в течение нескольких лет, сможет достичь пояса астероидов. Подобное соединение случается лишь раз в 17 лет. Это был аргумент. Ионные двигатели прошли реальное испытание в ходе миссии Deep Space 1 и, пусть не без проблем, показали свою эффективность. Шла напряженная работа над повышением их надежности и долговечности. А новая миссия, получившая название Dawn («Рассвет»), была выбрана NASA для проведения первой исследовательской фазы.

Как и миссия Deep Space 1, Dawn разрабатывалась с учетом ограничений программы Discovery – она предполагала сжатые сроки исполнения и ограниченное финансирование. Рассел решил попытаться обойти эти лимиты, привлекая европейских партнеров, которые создадут научное оборудование для миссии, в то время как NASA сконцентрируется на самом космическом аппарате. В итоговом техническом проекте автоматическая межпланетная станция Dawn должна была нести на борту три вида научных приборов:

– пару камер FC с разрешением 18,6 метров на пиксель на расстоянии 200 км, разработанных немецким Институтом Макса Планка (Max Planck Institut für Sonnensystemforschung) и Берлинским Институтом планетарных исследований (Institut für Planetenforschung);

– картирующий спектрометр VIR с разрешением 500 метров на пиксель с расстояния 200 км, созданный итальянской компанией Galileo Avionica;

– детектор гамма-лучей и нейтронов GRaND, необходимый для обнаружения основных химических элементов в минералах, образующих как горные породы, так и льды, а также микроэлементов: урана, тория, калия, гадолиния и самария.

Детектор гамма-лучей и нейтронов был разработан и создан Лос-Аламосской национальной лабораторией (Los Alamos National Laboratory).

Экономить приходилось буквально на всем. К примеру, был построен только один космический аппарат, без резервного, который мог бы использоваться в качестве наземного стенда для испытаний и проверки систем, что сильно контрастировало с тем, как создавали тех же «Вояджеров». Помимо основных научных приборов удалось установить два дополнительных. Один из них – магнитометр, который использовался во многих миссиях, начиная с 1968 года. Именно он был установлен на космическом аппарате «Галилео». Лазерный альтиметр взяли из миссии MESSENGER к Меркурию. Экономить пришлось и на ракете-носителе. В итоге был выбран более легкий вариант, обеспечивающий меньшую начальную скорость, но с дополнительным гравитационным маневром у Марса. Помимо потери времени это означало дополнительный расход топлива самого космического аппарата, что отразилось в уменьшении времени пребывания у каждого из астероидов – с 11 до 8 месяцев для Весты и 5 месяцев для Цереры.

Финальный вариант миссии Dawn был утвержден 6 февраля 2004 года. Работа шла тяжело. Все больше раздувался бюджет миссии, ее тормозили различные задержки. Все это привело к тому, что 11 октября 2005 года она была приостановлена для проведения финансового аудита. После долгих разбирательств и совещаний 27 марта 2006 года было объявлено о возобновлении работ. В итоге старт космического аппарата был перенесен на 13 месяцев, а бюджет возрос с 373 до 446 млн долларов США, что уже в три раза превышало ограничения программы Discovery! 9 июля 2007 года перед самым стартом объявили о его переносе на 15 июля, поскольку корабельный измерительный комплекс OTTER из-за плохой погоды не успел занять нужную позицию у берегов Африки. Это было критично, так как пусковое окно закрывалось уже 19 июля, а следующего нужно было ждать до 7 сентября. На следующий день, 10 июля, все же было принято решение отложить запуск до осени… Ракету убрали со стартового стола, а баллистики отправились рассчитывать новые траектории.

Утром 27 сентября 2007 года 1218‑килограммовый космический аппарат Dawn с 500‑килограммовым запасом ксенона в качестве топлива на борту наконец-то отправился в космос. Ионные двигатели были включены 17 декабря, и автоматическая межпланетная станция направилась к Марсу, пройдя всего в 542 км над его поверхностью 17 февраля 2009 года. Еще более двух лет ей понадобилось, чтобы достичь первой цели – астероида (4) Веста. 16 июля 2011 года Dawn вышел на его орбиту, постепенно снижая высоту с 16 тысяч до 2,7 тысячи км к началу августа 2011 года и до 680 км к концу сентября. Более двух месяцев космический аппарат занимался детальным картографированием поверхности астероида, а к 8 декабря еще раз снизил орбиту уже до 210 км. На этой орбите он проработал до 1 мая 2012 года, получив более 13 тысяч изображений и 2,6 млн спектральных измерений.

Данные, полученные космической миссией Dawn, помогли более точно оценить размеры железоникелевого ядра астероида – 220 км – и доказать, что Веста является крупным планетоидом, прошедшим фазу дифференциации – зародышем планеты земной группы. На поверхности Весты были обнаружены сети каналов, по которым когда-то могла протекать жидкая вода. Кроме того удалось доказать, что эта несостоявшаяся планета – источник большого числа метеоритов, найденных на Земле [197]. По общему числу находок их больше, чем метеоритов с Луны и Марса. Dawn нашел следы страшных ударов, которые чуть не раскололи протопланету: гигантские 400- и 500‑километровые, почти равные среднему диаметру самой Весты ударные кратеры Вененея (Veneneia) [198] и Реасильвия (Rheasilvia) [199], образованные мощнейшими космическими столкновениями, произошедшими два и один миллиард лет тому назад, соответственно.

5 сентября 2012 года Dawn покинул орбиту Весты и направился к карликовой планете Церера. Не без приключений и технических сбоев космический аппарат достиг второй цели, выйдя на полярную орбиту некогда самого крупного астероида 7 марта 2015 года, став первой автоматической межпланетной станцией, вышедшей на орбиту сразу двух тел Солнечной системы (исключая Солнце). Интересно, что спустя четыре месяца другая межпланетная станция, New Horizons, посетила еще одну карликовую планету – Плутон. Работа на орбите Цереры повторяла программу изучения Весты – постепенное снижение орбиты с 13,6 тысячи до 385 км к началу декабря 2015 года с картографированием поверхности и получением спектральных измерений.

Одним из главных открытий на Церере стало обнаружение залежей подповерхностного льда, «ловушек холода»: кратеров, внутри которых есть области, куда никогда не попадает свет Солнца. Был обнаружен даже действующий криовулкан Ахуна [200] – наивысшая точка Цереры высотой свыше четырех километров. Этот самый близкий к Солнцу криовулкан состоит изо льда, поднятого на поверхность из недр карликовой планеты, которые, судя по всему, обладают значительными запасами соленой воды в жидком состоянии. Помимо этого, на поверхности Цереры были обнаружены следы органических веществ.

30 июня 2016 года космический аппарат Dawn завершил свою миссию, отправив на Землю свыше 50 тысяч изображений Цереры. Так как на его борту еще сохранялся запас топлива, а сам аппарат был работоспособен, специалисты NASA прорабатывали вопрос о перелете к третьей цели – одному из астероидов семейства Адеоны. Но 19 октября 2017 года было объявлено о том, что Dawn все же продолжит изучение Цереры, перейдя на еще более низкую, 200‑километровую орбиту. 1 ноября 2018 года после перехода на стабильную круговую орбиту вокруг карликовой планеты Dawn исчерпал запасы топлива, и его миссия была признана завершенной. На этой «парковочной» орбите он сможет динамически просуществовать еще более 50 лет, так что, вполне возможно, в будущем мы еще увидим его на снимках, полученных новыми космическими миссиями, которые продолжат изучение первого открытого астероида.

Спустя 11,5 лет после своей дебютной миссии к астероиду, столкнувшейся со множеством технических проблем, Япония проделала работу над ошибками и была готова запустить нового космического «Сапсана» – автоматическую межпланетную станцию Hayabusa 2. Перед учеными и инженерами стояла задача усовершенствовать конструкцию аппарата и его бортовых систем, кратно повысив их надежность – в общем, учесть все уроки первой миссии. Как и старший брат, «Сапсан‑2» был небольшим космическим аппаратом общей массой всего 609 кг, хотя примерно на 20 % превосходил предшественника по этому показателю. На его борту были размещены не только несколько камер: длиннофокусная ONC‑1, пара широкоугольных ONC-W1 и ONC-W2, камера системы сбора образцов CAM-H, – но также инфракрасный спектрометр NIRS3, тепловизор TIR, лазерный дальномер LIDAR и сбрасываемая камера DCAM.

Вместо одного наноровера, который в первой миссии, как вы помните, так и не достиг поверхности астероида Итокава, Hayabusa‑2 нес на борту сразу четыре робота, одним из которых был немецкий тяжелый 9,6‑килограммовый ровер MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout, «Мобильный разведчик поверхности астероида»). На нем размещались инфракрасный микроскоп MicrOmega, магнитометр MAG, радиометр MARA и широкоугольная камера CAM. Три других килограммовых ровера Rover‑1A, Rover‑1B и Rover‑2 находились в двух сбрасываемых контейнерах MINERVA-II и были оборудованы камерами и термодатчиками. Rover‑2, помимо этого, был оснащен еще акселерометром и системой подсветки в видимой и ультрафиолетовой областях спектра для обнаружения мелких частичек пыли, поднятой с поверхности астероида.

3 декабря 2014 года «Хаябуса‑2» отправился в космос. Спустя ровно год, 3 декабря 2015 года, космический аппарат осуществил гравитационный маневр в 3090 километрах над Гавайскими островами и направился к своей цели – астероиду 1999 JU3, который на тот момент уже получил номер и имя – (162173) Ryugu (Рюгу) [201]. Аппарат успешно вышел на орбиту малого тела Солнечной системы 27 июня 2018 года, после чего началось планомерное «стягивание» орбиты с постепенным приближением к поверхности астероида.

21 сентября 2018 года на поверхность Рюгу был сброшен первый контейнер MINERVA-II c двумя роверами Rover‑1A и Rover‑1B, которые получили собственные имена HIBOU и OWL, что в переводе с французского и английского языков означает «сова». В этот раз посадка прошла успешно. OWL проработал немногим более трех суток, получив за это время 39 фотографий, а его близнец, HIBOU, стал настоящим рекордсменом: он функционировал 36 земных суток, отправив на «Хаябусу‑2», который выступал в роли ретранслятора сигнала, 609 снимков! Оба ровера могли медленно перемещаться по поверхности астероида с помощью эксцентрика, приводимого в движение крохотным электромотором.

3 октября на Рюгу отправился ровер MASCOT. Он совершил мягкую посадку вверх тормашками, но смог самостоятельно перевернуться с помощью эксцентрика, схожего с тем, что были и у его малых попутчиков, который позволял ему неспешно перемещаться по поверхности астероида. MASCOT не был оснащен солнечными батареями; запаса энергии на передвижение такого тяжелого устройства и работы его научной аппаратуры хватило лишь на 17 часов. Анализ данных, полученных этим роботом, показал, что астероиды С-класса, к которым относится Рюгу, более пористые, чем считалось ранее; сам астероид состоит из двух типов пород с очень низкой отражательной способностью; его поверхность не покрыта пылью, и у него полностью отсутствует магнитное поле.

С конца октября 2018 года «Хаябуса‑2» начал готовиться к своей главной задаче – сбору проб вещества. На поверхность астероида были сброшены специальные прицельные маркеры, позволяющие космическому аппарату выполнять «заход на посадку» в автоматическом режиме, после чего был совершен тренировочный «подскок» до высоты 21 метр над поверхностью Рюгу с дальнейшим уходом на безопасную орбиту. Образцы грунта были собраны 22 февраля 2019 года: космический аппарат сблизился с астероидом и выстрелил в него 5‑граммовой танталовой пулей со скоростью около 300 м/c, выбив часть вещества с поверхности Рюгу, которое было собрано «хоботом» системы сбора образцов в специальную капсулу.

5 апреля 2019 года пришло время космической бомбардировки, проводимой, конечно, исключительно в научных целях: для изучения физических и механических свойств поверхности астероида, как когда-то это проделала космическая миссия Deep Impact с ядром кометы. Для проведения эксперимента на космическом аппарате был установлен кинетический ударник, сходный с тем, что применяется в противотанковых средствах поражения, – 2,5 кг меди, превращающиеся в кинетическое ударное ядро подрывом 4,7 кг взрывчатки. Так как последствия такого эксперимента были непредсказуемы, и существовала реальная опасность повреждения самого космического аппарата разлетающимися осколками, команда «Хаябусы‑2» решила подстраховаться. Полет ударника, которому предстояло 40‑минутное путешествие до астероида, сопровождался и записывался небольшой сбрасываемой камерой DCAM3. В это время сам космический аппарат укрывался за обратной стороной астероида. Эксперимент прошел успешно: ударник, разогнанный взрывом до скорости 2 км/с, образовал хорошо заметный кратер диаметром 14,5 метра и глубиной 3 метра, отбросив в сторону несколько крупных булыжников.

Этот же кратер стал местом сбора вещества. 11 июля 2019 года космический аппарат во второй раз совершил касание астероида всего в 20 метрах от «рукотворного» кратера, собрав образцы вещества, в том числе выброшенного ударом из-под поверхности астероида, где на него не оказывало влияние космическое выветривание. Собранные образцы были помещены в отдельную капсулу. Следуя поговорке «от добра добра не ищут», японские специалисты решили не проводить третье касание, а готовиться к возвращению на Землю. 17 сентября 2019 года «Хаябуса‑2» сбросил на перпендикулярные (полярную и экваториальную) околокруговые орбиты два прицельных маркера, данные о снижении которых в поле тяготения астероида позволили уточнить параметры его гравитационного поля. С этой же целью 2 октября 2019 года последним был сброшен второй контейнер MINERVA-II c ровером Rover‑2. Проблемы с ним возникли еще в полете: он попросту не включился. Так что проведение испытания иного способа передвижения роверов по поверхности астероида – а именно небольшими прыжками – к сожалению, так и не было проведено.

13 ноября 2019 года двигатели Hayabusa‑2 выдали импульс и увели космический аппарат с орбиты астероида Рюгу на траекторию сближения с Землей. Менее чем через год, 5 декабря 2020 года, автоматическая межпланетная станция сбросила спускаемую капсулу, содержащую образцы реликтового вещества, которая мягко приземлилась в Австралии на полигоне Вумера. В отличие от первой миссии, «Сапсан‑2» привез на Землю намного больше материала, чем ожидали специалисты – 5,4 г. Опубликованные научные работы показали, что астероид Рюгу диаметром менее километра является конгломератом осколков одного из астероидов, распавшихся в результате естественных причин или же космического столкновения, произошедшего 8,9 ± 2,5 млн лет назад. За второй вариант говорит тот факт, что астероид примерно поровну состоит из двух типов вещества, имеющих разный химический состав. В образцах были найдены 20 аминокислот, а также частицы, образовавшиеся еще до формирования самой Солнечной системы – так называемые досолнечные зерна. Впервые были лабораторно подтверждены механизмы космического выветривания не только потоком заряженных частиц солнечного ветра, но и постоянной бомбардировкой поверхности астероида микрометеороидами [202]. Эти столкновения, по мнению японских ученых, могли привести к образованию впервые обнаруженных в астероидном веществе зерен из оксида железа – фрамбоидов (framboids), полностью лишившихся своих магнитных свойств. Анализ привезенного астероидного вещества продолжается и может принести еще немало новых и важных открытий как о самих астероидах, так и об истории всей Солнечной системы.

Так как «Хаябуса‑2», в отличие от первого космического аппарата, не сгорел в плотных слоях атмосферы Земли, а остался в работоспособном состоянии на гелиоцентрической орбите, было принято решение о продлении его миссии для изучения новых астероидов, пусть и только с пролетной траектории. В июле 2026 года «Сапсан‑2» должен пролететь мимо околоземного астероида S-класса (98943) Torifune (Торифуне) [203], а в июле 2031 года – сблизиться с астероидом 1998 KY26.

Завершая рассказ об этой успешной миссии, хочу упомянуть еще один космический аппарат, о котором мало кто знает. Он отправился в космос попутной нагрузкой на той же ракете-носителе, что и «Хаябуса‑2», и его имя PROCYON (Proximate Object Close Flyby with Optical Navigation, «Близкий пролет объекта с помощью оптической навигации»). Его целью был околоземный астероид (185851) 2000 DP107. К сожалению, спустя всего 223 часа полета из строя вышел его единственный ионный двигатель. В итоге PROCYON пролетел мимо Земли 3 декабря 2015 года, в тот же день, что и «Хаябуса‑2», передав изображения нашей планеты вместе с ее естественным спутником – Луной, и навсегда остался на орбите вокруг Солнца, так и не достигнув своей цели.

«Ответом» на успешную миссию «Хаябуса‑2» со стороны США стала миссия со сходной задачей – сбор и доставка на Землю образцов астероидного вещества. У миссии было очень длинное название – OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer, «Происхождение, спектральная интерпретация, идентификация ресурсов, безопасность, исследование реголита»). Этот проект был третьей из основных космических миссий программы «Новые рубежи» (New Frontiers Program) после амбициозных, дорогих и успешных автоматических межпланетных станций «Новые горизонты» (New Horizons) и «Юнона» (Juno).

О «Новых горизонтах» я уже подробно рассказал в одной из предыдущих глав, а «Юнона» все еще исследует систему Юпитера.

Целью миссии был выбран околоземный астероид группы Аполлона (101955) Bennu (Бенну) [204]. Команда OSIRIS-REx ставила перед собой по-настоящему масштабную задачу: привезти на Землю на порядок больше вещества, чем это сделал «Хаябуса‑2»! Помимо этого, новая миссия должна была помочь изучить слабое влияние негравитационных сил, вызванных эффектом Ярковского, на движение астероидов, чтобы повысить точность вычисления их орбит, в том числе для астероидов, опасно сближающихся с нашей планетой.

Космический аппарат OSIRIS-REx был намного больше обоих японских «Сапсанов», превышая вес «Хаябусы‑2» более чем в три раза – 2110 кг. Научное оборудование включало систему из трех камер OCAMS: камеру высокого разрешения PolyCam, поисковую камеру для обнаружения возможных спутников или выбросов вещества с поверхности астероида MapCam и камеру системы сбора образцов вещества SamCam. Помимо этого, космический аппарат нес на борту сразу три спектрографа: OVIRS (видимый и инфракрасный спектр), OTES (тепловое излучение) и REXIS (рентгеновская спектроскопия), а также лазерный альтиметр OLA и систему сбора образцов TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism, «Механизм взятия проб в движении с помощью касания»). Стоит отметить, что команды японских и американских специалистов постоянно обменивались опытом, техническими и программными наработками. Можно сказать, что OSIRIS-REx стал отчасти «третьей» миссией японско-американской программы по изучению реликтового вещества Солнечной системы, сохранившегося в астероидах.

8 сентября 2016 года автоматическая межпланетная станция OSIRIS-REx отправилась в космос. После серии коррекций орбиты и гравитационного маневра вблизи Земли, выполненного 22 сентября 2017 года, космический аппарат вышел на догонную траекторию для встречи с Бенну. Интересно, что впервые в ходе полета к цели с помощью обзорной камеры MapCam выполнялись поисковые наблюдения околоземных астероидов, а также поиск троянских астероидов Земли в точке Лагранжа L4 системы Солнце-Земля, но, к сожалению, они не дали результатов.

3 декабря 2018 года OSIRIS-REx погасил небольшую относительную скорость и вплотную подошел к своей цели. В течение месяца космический аппарат несколько раз сближался с Бенну до расстояния в несколько километров, картографируя его поверхность и уточняя геометрическую форму, а 31 декабря, выполнив финальное торможение, вышел на низкую 1,75‑километровую орбиту. Это была самая близкая рабочая орбита вокруг малого тела Солнечной системы. До этого рекорд принадлежал космическому аппарату «Розетта», изучавшему поверхность ядра кометы Чурюмова – Герасименко с расстояния семи километров. В начале 2019 года OSIRIS-REx еще раз снизил свою орбиту, на этот раз до километра.

В течение 2019 года специалисты занимались подбором нескольких безопасных площадок для кратковременного «подскока» к поверхности Бенну. Всего было отобрано четыре потенциальных места касания поверхности, а 12 декабря 2019 года специалисты NASA официально объявили о выборе площадки под кодовым названием «Соловей» (Nightingale), располагавшейся вблизи северного полюса астероида. 15 апреля 2020 года была проведена репетиция «подскока» – OSIRIS-REx снизился над выбранной областью до высоты в 65 метров, после чего выполнил операцию отхода. Вторая репетиция была проведена 11 августа. В ходе нее космический аппарат сблизился с Бенну уже до 40 метров. Все вновь прошло штатно, и команда начала готовиться к проведению основной операции по сбору образцов вещества, которая изначально была намечена на 25 августа 2020 года, но в итоге перенесена на октябрь.

Решающий «подскок» к поверхности астероида был успешно выполнен 20 октября 2020 года. Касание, перед которым панели солнечных батарей космического аппарата были подняты вверх на 45° в Y-конфигурацию для минимизации риска удара ими о поверхность астероида и попадания на них пыли, было зафиксировано акселерометром и датчиком сжатия пружины системы TAGSAM. После этого OSIRIS-REx произвел выброс струи сжатого азотного газа, удар которой должен был поднять с поверхности астероида частицы диаметром до 2 см. Процесс сбора, а точнее, улавливания вещества, продолжался ровно пять секунд, после чего космический аппарат в автоматическом режиме начал отход на безопасную орбиту.

Снимок астероида (101955) Бенну и частицы вещества, выброшенные с его поверхности при проведении операции по сбору образцов

Изображения, полученные камерой SamCam, показали, что с первого раза было собрано более 60 г вещества. 28 октября оно было перемещено в возвращаемую капсулу вместе с головкой пробоотборника, касавшегося поверхности астероида и оборудованного пассивной системой сбора образцов мелкой пыли размером до 1 мм. «Хобот» манипулятора был убран в полетное положение: впереди был путь домой.

7 апреля 2021 года OSIRIS-REx выполнил свой последний облет астероида и стал медленно отдаляться от него. 10 мая космический аппарат отправился в свое почти 2,5‑летнее путешествие к Земле. 24 сентября 2023 года на расстоянии в 101 тысячу км от нашей планеты спускаемая капсула отделилась от OSIRIS-REx и вскоре вошла в плотные слои атмосферы на скорости свыше 44,5 тысяч километров в час! На высоте 30 км из-за ошибки, допущенной при укладке, не сработала парашютно-тормозная система, но основной парашют успешно раскрылся на высоте 2700 метров, при этом он выдержал воздушный напор скорости снижения, которая была заметно выше расчетной. По сути, он спас всю миссию. Через четыре часа после отделения от OSIRIS-REx спускаемая капсула мягко приземлилась на военном полигоне штата Юта всего лишь на минуту раньше расчетного времени.

Из нее извлекли вдвое больше собранного вещества, чем планировалось, – 121,6 г. Это больше чем в 22 раза превысило массу образцов, собранных японской миссией «Хаябуса‑2». Безоговорочный успех! 23 декабря 2023 года ученые объявили об обнаружении в составе образцов органических молекул и неизвестного вещества, состав которого еще предстоит выяснить. В образцах были обнаружены хондрулы – некогда расплавленные или сконденсировавшиеся «капли» первобытного вещества, разогретого в процессе многократных столкновений на заре формирования Солнечной системы. С 1 апреля 2024 года частички астероидного грунта были разосланы в ряд научных учреждений, где продолжилось их детальное исследование.

Сам космический аппарат OSIRIS-REx находился в полностью работоспособном состоянии, и еще до его возвращения к Земле, 25 апреля 2022 года, было объявлено, что его миссия под обозначением OSIRIS-APEX (Apophis Explorer, «Исследователь Апофиса») будет продлена. Он отправится на сближение со знаменитым потенциально опасным астероидом (99942) Апофис, который должен сблизиться с нашей планетой в пятницу 13 апреля 2029 года. Наблюдения Апофиса с борта OSIRIS-APEX начнутся 8 апреля 2029 года, а их максимальное сближение произойдет уже после пролета Земли – 21 апреля, после чего космический аппарат выйдет на орбиту опасного астероида и будет изучать его свойства и параметры движения еще в течение полутора лет. Полученные данные не только дадут ученым бесценную информацию о самом астероиде, но и позволят более точно рассчитать его будущие сближения с нашей планетой.

И вот мы вновь подошли к теме астероидно-кометной опасности, но уже с другой, технической стороны этого вопроса. Проблематика развития технологий для отклонения опасных околоземных объектов, будь то астероиды или кометы, начала прорабатываться NASA и ЕКА еще в 90‑х годах прошлого века. Долгое время они шли параллельно, пересекаясь лишь на тематических конференциях. Но в 2015 году было принято решение объединить усилия. Была создана научная коллаборация AIDA (Asteroid Impact and Deflection Assessment, «Оценка столкновений и отклонения астероидов»), в рамках которой планировалось создание пары космических аппаратов, каждый из которых внесет свой вклад в решение задачи планетарной защиты. ЕКА в конце 2020 года должно было запустить миссию AIM (Asteroid Impact Mission, «Миссия по столкновению с астероидом»), а NASA спустя полгода после этого – миссию DART (Double Asteroid Redirection Test, «Испытание по перенаправлению двойного астероида»). AIM предстояло выйти на орбиту вокруг астероида (65803) Didymos (Дидим) и приступить к изучению как его самого, так и его небольшого спутника – астероида Диморф, который и являлся главной целью космического эксперимента. Именно с ним должен был столкнуться запущенный вторым космический аппарат DART.

Технические проблемы, пандемия и опасения, что AIM может быть выведен из строя осколками от столкновения, находясь даже на расчетной «безопасной» орбите, привели к тому, что эта миссия была отменена, а на смену ей пришла миссия Hera («Гера»), которая прибудет к двойной системе Дидим-Диморф через четыре года после столкновения, когда там уже будет безопасно. Наблюдение самого удара возьмут на себя наземные и околоземные космические телескопы, а также сама миссия DART.

610‑килограмовый космический аппарат DART не нес на борту никакого научного оборудования, за исключением 90‑миллиметровой длиннофокусной камеры DRACO (Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation, «Разведывательная и астероидная камера Дидима для оптической навигации»), созданной на базе камеры LORRI космического аппарата «Новые горизонты» и пары оптических навигационных датчиков (солнечного и звездного). Помимо этого достаточно скромного оборудования, на DART был размещен небольшой кубсат [205] LICIACube (Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids, «Легкий итальянский кубсат для съемки астероидов»). Он должен был взять на себя часть задачи отмененной миссии AIM – зафиксировать момент столкновения кинетического ударника с астероидом с пролетной траектории.

DART, старт которого также был перенесен на четыре месяца, отправился в космос 24 ноября 2021 года и менее чем через год, 26 сентября 2022 года, столкнулся со своей целью. Об этом, в том числе и об оценке силы оказанного воздействия на Диморф, я уже рассказывал ранее. Европейская миссия Hera успешно стартовала к двойной системе околоземных астероидов 7 октября 2024 года. Ее полет займет намного больше времени, так как на этот раз космическому аппарату предстоит выйти на орбиту космического тела, а не столкнуться с ним.

«Гера» – более крупный 1128‑килограммовый космический аппарат, оснащенный необходимым набором научных инструментов, включающих в себя пару камер AFC c большим полем зрения и разрешением один метр на дистанции в 10 км, мультиспектральную камеру HyperScout-H, позволяющую получать данные в видимой и ближней инфракрасной области спектра, лазерный альтиметр [206] PALT, тепловую инфракрасную камеру TIRI и радиотехническое оборудование X-DST, позволяющее фиксировать радиоволновые искажения, вызванные эффектом Доплера. Эти измерения будут проводиться как между самим космическим аппаратом и наземными станциями, так и между «Герой» и одним из ее двух кубсатов.

Сами же 12‑килограммовые кубсаты типоразмера 6U-XL-Milani [207] и Juventas построены на одной платформе, но несут разный набор научного оборудования. На первом установлен мультиспектральный спектрограф ASPECT и термогравиметр [208] VISTA, который будет использоваться для поиска небольших частичек пыли (от 5 до 10 мкм), летучих веществ и легких органических соединений. На втором малом аппарате установлен небольшой радар JuRa c пространственным разрешением от 10 до 15 метров, гравиметр [209] GRASS, камера и ответное радиооборудование доплеровской системы X-DST.

Полет автоматической межпланетной станции Hera вместе с одним гравитационным маневром вблизи Марса в марте 2025 года и попутным изучением его спутника Деймоса займет более двух лет. Прибытие в систему Дидим-Диморф запланировано на 28 декабря 2026 года, после чего космический аппарат должен проработать на их орбите в течение минимум шести месяцев. Нам остается ждать научных результатов этой уникальной «двойной» миссии.

Завершая эту главу, я хочу рассказать еще о двух «астероидных» миссиях, которые, как и «Гера», пока находятся на пути к целям своих исследований. Первой по дате запуска является миссия Lucy («Люси»), названная так в честь окаменелых останков австралопитека Люси, найденных в 1974 году в Эфиопии. Это название – отсылка к тому факту, что космический аппарат займется изучением одних из древнейших первобытных тел Солнечной системы – троянских астероидов Юпитера.

Проект «Люси», как и миссия, о которой мы поговорим далее, был выбран в 2017 году в продолжение программы исследования Солнечной системы – Discovery. Его научная цель – изучение сразу двух групп древних астероидов Солнечной системы, находящихся в противоположных «лагерях» – точках, а точнее – областях либрации L4 и L5 системы Солнце-Юпитер. «Люси» сможет изучить химический состав и физические характеристики «греков» и «троянцев», их различия и сходства. Для этого на борту космического аппарата размещены уже знакомые нам научные инструменты, большая часть которых для экономии финансов и попытки вписаться в жесткие требования программы Discovery создавалась на базе уже существующих приборов. К примеру, инфракрасный спектрометр L’Ralph является модернизированной версией прибора Ralph космического аппарата «Новые горизонты». Оттуда же взята длиннофокусная камера высокого разрешения, получившая новое имя L’LORRI. Тепловой инфракрасный спектрометр L’TES перекочевал с космического аппарата OSIRIS-REx. Помимо этих приборов, на «Люси» установлены доплеровский радиотехнический комплекс для точного измерения масс троянских астероидов и широкоугольная инфракрасная камера T2CAM.

Так как космическому аппарату предстоит долгая работа вдали от Солнца, на орбите Юпитера, специалисты NASA по каким-то причинам, возможно, из-за определенных технических проблем, выбрали источником энергии не радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ), уже применявшийся на «Пионерах», «Вояджерах», «Галилео» и «Новых горизонтах», а солнечные батареи. Чтобы обеспечить необходимый световой поток находясь на орбите Юпитера, их пришлось делать по-настоящему гигантскими. Обе панели представляют собой окружности диаметром 7,3 метра, разворачивающиеся в космосе. Конечно, подобное техническое решение несло определенные риски…

Итак, 16 октября 2021 года полуторатонный космический аппарат «Люси» отправился в космос. После успешного перехода на гелиоцентрическую орбиту начался процесс развертывания солнечных панелей. Все шло штатно, пока не выяснилось, что одну из панелей заклинило, и она развернулась на 75–95 %. После длительного анализа получаемой телеметрии специалисты пришли к выводу, что панель все же развернута на 353–357° (98–99 %), а выдаваемая ею мощность достаточна для штатной работы всех бортовых систем даже на рабочем расстоянии в 778 млн км от Солнца.

1 ноября 2023 года «Люси» пролетел всего в 425 км от небольшого 790‑метрового астероида Главного пояса (152830) Dinkinesh (Динкинеш) [210]. Полученные снимки показали, что это двойная система: вблизи основного тела обращается 220‑метровый астероид, получивший имя Selam (Селам) [211]. Уже удаляясь, «Люси» получила еще одно изображение двойной системы, на котором было отчетливо видно, что Селам сам является контактной двойной системой – двумя астероидами, соприкасающимися друг с другом.

Снимок астероида (152830) Динкинеш и его двойного спутника Селам

13 декабря 2024 года «Люси» совершит гравитационный маневр вблизи Земли и отправится в долгое путешествие за пределы Главного пояса астероидов, попутно 20 апреля 2024 года сблизившись с одним из них – астероидом (52246) Donaldjohanson (Дональд Йохансон) [212]. 12 августа 2027 года «Люси» пролетит в тысяче километров от первого «грека» – 64‑километрового астероида (3548) Eurybates (Эврибат) [213] и его километрового спутника Queta (Кета) [214]. Спустя месяц, 15 сентября, «Люси» окажется в 415 км от еще одного «грека» – 34‑километрового астероида (15094) Polymele (Полимела), красноватая поверхность которого может говорить о присутствии толинов. 18 апреля 2028 года состоится сближение до тысячи километров с «греком» (21900) Orus (Орус), имеющим диаметр около 50 км и очень медленную скорость вращения вокруг своей оси – 466 часов, или 19,4 земных суток, на один полный оборот. После этого космический аппарат вновь отправится к Земле, чтобы 28 декабря 2030 года Земля своей гравитацией направила его в противоположный лагерь «троянцев», где «Люси» будет ждать последняя цель – двойная система самого крупного, 113‑километрового астероида (617) Patroclus (Патрокл) и 104‑километрового Menoetius (Меноэтий), разделенных всего 680 км. Сближение с этой двойной системой до тысячи километров должно состояться 2 марта 2033 года.

Космический аппарат «Люси» не покинет пределы Солнечной системы, навсегда оставшись на вытянутой гелиоцентрической орбите. Для наших потомков, тех, кто когда-то найдет его в глубинах космоса, оставлена золотая табличка, на которой выгравированы дата запуска, положение планет на это время, траектория полета и 20 речей, стихов и песен знаменитых представителей науки и культуры, включая слова Карла Сагана и песню группы The Beatles.

Последней космической миссией, о которой я хочу рассказать в рамках этой главы, является Psyche (Психея) [215], уже направляющаяся к одноименному астероиду Главного пояса. Как и «Люси», она является частью программы Discovery и также была отобрана для реализации в январе 2017 года. В этот раз ученые предложили научную программу исследования металлических астероидов М-класса в лице его самого крупного и тяжелого представителя – астероида (16) Психея, размеры которого оцениваются в 278 × 238 × 171 км, а средняя плотность составляет около 4 г/см^3, превышая более чем в 1,5 раза среднюю плотность астероидов Главного пояса. Возможно, подобные тела являются металлическими ядрами древних протопланет, которые лишились своей мантии и коры в результате катастрофического космического столкновения в далеком прошлом.

На борту космического аппарата установлены мультиспектральная камера, спектрометр гамма-лучей и нейтронов (для определения состава химических элементов), магнетометр, радиотехническое оборудование для изучения гравитационного поля Психеи и совсем новый, революционный прибор – экспериментальная станция лазерной оптической связи (DSOC), использующая луч инфракрасного лазера для быстрой передачи больших объемов информации в дальнем космосе.

Изначально предполагалось, что вместе с «Психеей» в космос попутной нагрузкой отправятся два малых космических аппарата: EscaPADE, который должен был исследовать атмосферу Марса, и Janus, предназначенный для исследования двойного астероида. Но в 2020 году по разным техническим, временным и финансовым причинам сначала отменили миссию EscaPADE, а в 2022 году эта же участь постигла и Janus.

13 октября 2023 года космический аппарат «Психея» отправился в космос. Спустя два месяца после проведения проверок всех систем, 11 декабря 2023 года, с «Психеи», находившейся в 31 млн км от Земли, было передано загруженное на борт еще до старта 4К-видео играющего с лазерной указкой рыжего кота. При этом скорость передачи данных составила умопомрачительные 267 мегабит в секунду, что приблизительно в 100 раз превышает скорость передачи данных «классическим» способом – посредством радиосигнала. 24 июня 2024 года на расстоянии 390 млн км (2,6 а. е.) средняя скорость получения данных составила 6,3 Мбит/c (в пике до 8,3 Мбит/c). Специалисты предполагают, что подобная лазерная технология позволит в будущем обеспечивать связь с Марсом на скорости не менее 2 Мбит/c. При этом в качестве наземных приемников могут использоваться достаточно небольшие наземные оптические телескопы, в том числе устаревшие, что обеспечит им новую жизнь. К примеру, данные с «Психеи» принимали на легендарный 5,1‑метровый телескоп Хейла Паломарской обсерватории, введенный в эксплуатацию в начале 1949 года.

Сама «Психея» на своем долгом пути к цели не встретится с другими астероидами. В мае 2026 года она совершит гравитационный маневр в 3 тысячах км от Марса, после чего в августе 2029 года должна выйти на орбиту своей цели. В течение последующих двух лет космический аппарат будет изучать далекий и древний металлический мир, изменяя рабочие орбиты с 700 до 303 км, а к маю 2030 года подойдет еще ближе – до 75 км, при этом перейдя с полярной орбиты на экваториальную. В январе 2031 года «Психея» вновь увеличит расстояние от цели, вернувшись на полярную орбиту. Окончание научной миссии космического аппарата запланировано на ноябрь 2031 года.

В настоящий момент разные страны прорабатывают концепции будущих миссий, которые продолжат изучение астероидов. К этой теме помимо США, Европы и Японии присоединился Китай: в 2025 году ожидается старт миссии Tianwen‑2, которая должна будет доставить на Землю вещество с поверхности квази-спутника Земли астероида (469219) Kamо`alewa (Камоалева) [216]. В том же году Поднебесная хочет запустить свою первую миссию в рамках решения задачи планетарной защиты – аналог американской миссии DART. Космический аппарат должен будет столкнуться с небольшим околоземным астероидом семейства Атона – 2019 VL5. В январе-феврале 2025 года к металлическому околоземному астероиду отправится первая частная миссия американской компании AstroForge – Odin («Один»). Их интерес к астероидам вызван не научным соображениями, а возможностью в будущем добывать из них редкоземельные минералы. В 2028 году Япония планирует вновь отправить свой космический аппарат DESTINY+ к астероиду. На этот раз целью миссии выбран крупный 6,25‑километровый астероид, проявляющий признаки кометной активности – (3200) Phaethon (Фаэтон) [217]. Возможно, этот объект – ядро «спящей» кометы, пылевой шлейф которой наша планета проходит каждый год в середине декабря, когда жители Земли наблюдают один из самых мощных метеорных потоков – Геминиды.

ЕКА прорабатывает свою миссию к астероиду Апофис, которая должна быть запущена в 2028 году. Пока она не получила полного финансирования: решение об этом будет принято в 2025 году. Если оно будет положительным, планируется оперативное создание космического аппарата RAMSES (Rapid Apophis Mission for Space Safety, «Быстрая миссия к Апофису для обеспечения космической безопасности»), построенного на базе автоматической межпланетной станции Hera, запущенной к астероидам Дидим и Диморф. Основной целью космического аппарата будет наблюдение за Апофисом при очень близком пролете Земли в апреле 2029 года. Предполагается, что приливные силы нашей планеты смогут вызвать деформацию его поверхности и многое рассказать нам о его составе и физических характеристиках. История изучения астероидов космическими аппаратами продолжается, и мы с нетерпением будем ждать следующих миссий, которые обязательно приведут нас к потрясающим открытиям и новым знаниям о нашем общем доме – Солнечной системе.

Глава 8

Как открыть астероид?

С древних времен человек стремился к познанию окружающего мира, новым знаниям и открытиям. Он изучал узоры ярких звезд, создавая очертания созвездий, присущих разным культурам. Следил за движением планет и ярких «хвостатых звезд» – комет, появление которых было непредсказуемым и хаотичным, а потому и пугающим. Прошли тысячелетия, и в самом начале XIX века человек открыл первый астероид. С тех пор не только для многих астрономов, но и для простых людей, увлеченных космосом, стало настоящей мечтой открыть то, о чем раньше не знал никто на Земле. Миг, когда осознаешь, что лишь ты во всей Вселенной знаешь некую тайну – это сильное чувство, которое я желаю испытать каждому из вас. И конечно же, с древних времен у человека была мечта подарить близкому настоящую «звезду». И хотя сделать это сейчас почти невозможно, поскольку звезды официально называют в честь людей в очень редких случаях, выход все же есть!

Астероиды, помимо всего того, что мы обсуждали в предыдущих главах, интересны еще и тем, что это единственные космические объекты, которым вы можете официально предложить свое название. Думаю, что каждый из вас встречал рекламу, рассказывающую о возможности «подарить звезду», но вы должны четко понимать, что такие объявления публикуют только шарлатаны. Стоимость приобретенного вами сертификата будет равна цене пустого листка бумаги. Вы не сможете назвать астрономические объекты дальнего космоса – галактики и туманности. Нельзя предложить имя комете: их называют по определенным правилам, на которые не может повлиять даже сам первооткрыватель. Но с героями этой книги дело обстоит совсем по-другому. Правда, для начала вам нужно будет открыть свой астероид, а о том, как это сделать, и как это когда-то получилось у меня, мы поговорим в этой главе.

Оборудование

В деле открытия астероидов многое зависит от используемых вами астрономических инструментов. В отличие от комет, среди которых время от времени попадаются достаточно яркие представители, все яркие и крупные астероиды давно открыты, а значит, для охоты на них вам понадобится определенная проницающая способность [218] вашего телескопа. Конечно, раз в несколько лет мимо Земли пролетает близкий и яркий околоземный астероид, блеск которого может превышать даже 10‑ю звездную величину, но эти события так редки, что вероятность обнаружить такой астероид прежде, чем его на подлете к Земле откроет большой профессиональный робот-телескоп, исчезающе мала.

Из сказанного выше можно сделать вывод, что визуальный поиск астероидов на данный момент времени бесперспективен. Нас будет интересовать лишь фотографический. Основной принцип выбора инструмента для поиска прост и очевиден – бо`льшая проницающая способность и поле зрения. Первый параметр даст вам возможность обнаруживать более слабые объекты, а чем они тусклее, тем их больше. Второй параметр позволит за одну наблюдательную ночь осматривать бо`льшую площадь небесной сферы, а значит, увеличить вероятность открытия. Если перейти от общих рекомендаций к конкретным цифрам, то, по моему мнению, браться за поиск астероидов можно в том случае, если ваше оборудование с экспозицией в несколько минут может достичь проницающей способности около 19‑й звездной величины. Эта оценка приблизительна. Если ваше рабочее проницание слабее на звездную величину, то поиск, конечно, тоже возможен, но вероятность обнаружить что-то новое будет заметно меньше.

Использование цифрового фотодетектора, способного, в отличие от наших глаз, накапливать собранные телескопом фотоны, дает возможность начать поиск астероидов даже со средними любительскими телескопами, обладающими апертурой от 20 до 40 см. Конечно, все, что я пишу в этой главе, не является догматом. Это лишь вольный путеводитель в мир поиска новых астероидов. Безусловно, многое в выборе вашего оборудования будет зависеть от темноты неба того места, где вы хотите проводить поисковые наблюдения. В конечном счете общим знаменателем для выбранного оборудования и условий наблюдения будет ваша предельная проницающая способность, оценку которой я уже дал выше.

В поисковой работе вы должны отдавать предпочтение умеренно светосильным оптическим системам и желательно специализированным астрономическим монохромным камерам, которые обладают большей квантовой эффективностью по сравнению со своими цветными собратьями, пиксель-сенсоры которых закрыты дополнительным цветным фильтром. Вариантов подходящего оборудования сейчас очень много, и я не буду приводить конкретные примеры. Главное – помнить об основных параметрах: проницающей способности и поле зрения. Но здесь есть важный нюанс.

Так как ваша задача – не просто обнаружить объект, но и получить его точные небесные координаты – астрометрические, или позиционные, измерения, это налагает определенные ограничения на выбор оборудования. Все дело в масштабе получаемого изображения, то есть значения углового расстояния проекции небесной сферы, помещающегося в один пиксель изображения. Логично предположить, что чем меньше масштаб изображения, тем более точные измерения мы сможем получить. Конечно, общая точность наших астрометрических измерений зависит не только от этого параметра, но все же является одним из основных факторов. Центр малых планет рекомендует работать со снимками, масштаб изображения которых не превышает 2˝/пиксель (двух угловых секунд на пиксель). Это оптимальное значение. Возможна работа с масштабом изображения до 3˝/пиксель. Использовать бо`льший масштаб изображения крайне не рекомендуется. Рассчитать этот параметр для своего телескопа и цифрового фотоприемного устройства (фотоаппарата или астрономической камеры) несложно. Для этого нужно выполнить несколько вычислений.

Для начала определим, сколько угловых секунд помещается в миллиметре вашего изображения. Из геометрии мы знаем, что одна угловая секунда – это угловой размер объекта на расстоянии, равном 206265 его линейных размеров. Тогда масштаб будет равен этой величине, разделенной на фокусное расстояние (в миллиметрах) вашего телескопа или объектива. Для того чтобы пересчитать миллиметры в пиксели, нам нужно знать физический размер одного пиксель-сенсора: обычно он указывается в микрометрах, то есть тысячных долях миллиметра. Разделим размер пикселя в микрометрах на тысячу, после чего узнаем сколько таких пикселей умещается в одном миллиметре, то есть поделим единицу на полученную нами величину. Последним действием выполним деление масштаба, выраженного в угловых секундах на миллиметр, который мы получили в первом вычислении, на значение из последнего вычисления. На самом деле все не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Для того, чтобы вы точно разобрались, я приведу реальный пример.

Я работаю на телескопе с фокусным расстоянием 960 мм. Тогда масштаб в угловых секундах на миллиметр будет равен 206265 / 960 ≈ 215˝/мм. На телескопе установлена ПЗС-камера, имеющая размер пикселя 12 мкм или 12 / 1000 = 0,012 мм. Тогда в 1 мм у нас помещается 1 / 0,012 ≈ 83 пикселя. Значит, искомый масштаб изображения в угловых секундах на пиксель будет равен 215 / 83 = 2,59˝/пиксель. Как видите, это значение выше рекомендованного Центром малых планет, но все еще находится в пределах 3˝/пиксель.

Если вы используете длиннофокусный телескоп или камеру с небольшим линейным размером пиксель-сенсора, то можете получить малый масштаб изображения, который будет ограничен параметром стабильности атмосферы в том месте, где вы проводите наблюдения – астрономической видимостью, или сиингом (от англ. seeing – видение). В местах с хорошим, «профессиональным» астрономическим климатом этот параметр может составлять десятые доли угловой секунды, но, скорее всего, у вас он будет превышать 1,5–2˝, так что использовать телескоп с масштабом изображения в 1˝/пиксель в целом нецелесообразно и можно применить пиксельную бинаризацию, или биннинг (от англ. binning – связывание).

Данный процесс объединения смежных пикселей в один настраивается в программном обеспечении, с помощью которого вы получаете снимки. К примеру, при двухкратном биннинге (2 Ч 2) четыре соседних пикселя объединяются в один, принимающий среднее значение их яркости. Тем самым в четыре раза уменьшается разрешение получаемых снимков и их размер, что бывает очень удобно в удаленной работе при необходимости передавать получаемые данные через сеть. Хочу отметить, что при двухкратной пиксельной бинаризации масштаб изображения увеличивается в два раза. К примеру, если ваш поисковый инструмент обладает масштабом изображения 1˝/пиксель, то при двухкратном биннировании вы получите масштаб в 2˝/пиксель, в четыре раза уменьшенное по размеру изображение, меньшее количество шумов и, как правило, немного бо`льшую проницающую способность.

Для поисковых задач следует отказаться от каких-либо фильтров: фотометрических, узкополосных и цветных, – то есть наблюдать в интегральном свете, ведь одна из наших главных целей – добиться максимально возможной проницающей способности. Требования к опорно-поворотному устройству, или монтировке, достаточно просты: она должна быть моторизирована и как минимум обеспечивать хорошее часовое ведение телескопа, а для более эффективной работы – управляться с компьютера. В этом случае вы сможете планировать и проводить наблюдения по автоматизированным наблюдательным планам (поисковым мозаикам). О том, как их рационально составлять, мы еще обязательно поговорим.

Я пишу про использование специализированных астрономических КМОП- или ПЗС-камер, которые позволят работать с профессиональным форматом FITS [219], что даст вам большее удобство и расширенный динамический диапазон снимков. Однако это не означает, что вы не сможете попробовать себя в поиске астероидов с обычным цифровым фотоаппаратом. Такой подход позволит вам без больших финансовых вложений понять, интересно ли вам это занятие, хотя, конечно, если оно вас зацепит, то впереди вас ждет долгий и трудный путь постоянного совершенствования своего астрономического оборудования, и это касается не только фотодетектора…

Раз уж мы говорим про астрономические измерения, то важна и точная временна`я привязка. Конечно, в основном вы будете наблюдать достаточно далекие астероиды Главного пояса, для которых не требуется особо точного определения времени. Но все же вам нужно будет воспользоваться службой синхронизации времени через интернет по протоколу NTP (Network Time Protocol). Данный функционал в настоящий момент предоставляют почти все операционные системы, а для более тонкой настройки, к примеру, выбора сервера с наименьшей задержкой или установки определенного интервала синхронизации, вы можете использовать специализированное программное обеспечение, такое как Dimension 4 [220], NetTime [221], AboutTime [222] или подобное им. Итак, подобрав подходящее оборудование для поиска астероидов, перейдем к обсуждению условий наблюдений.

Условия наблюдений

Здесь все просто: поисковые наблюдения стоит планировать вблизи периода новолуния, когда ночное небо не засвечено отраженным светом Луны. Чем темнее ваше небо, тем больше у вас шансов найти новый астероид. Более подробно о шкале фоновой яркости ночного неба – шкале Бортля – я рассказывал в книге «Кометы. Странники Солнечной системы», так что не буду повторяться. Отдельно стоит упомянуть максимально открытую линию горизонта. Поиск астероидов, в отличие от комет, обычно не ведется в областях Эверхарта, то есть на малой элонгации в сумеречном сегменте небесной сферы, а производится вблизи линии эклиптики. Поэтому нужно учитывать тот факт, что на протяжении летних месяцев в средних широтах северного полушария Земли она располагается низко над горизонтом. Возможность наблюдения на небольших углах места (высоте над линией горизонта) позволит максимально эффективно использовать и без того короткие летние ночи.

Получение IAU-кода обсерватории

Чтобы присланные вами измерения были обработаны, вы должны пройти проверку качества ваших данных и получить трехзначный код обсерватории. Этой процедурой занимается Центр малых планет, и первым делом вам будет необходимо заполнить web-форму [223]. В ней вы должны указать ваши контактные данные, имя и месторасположение вашей обсерватории, ее координаты, полученные с помощью GPS-приемника (в системе WGS‑84) либо с помощью онлайн-карт. Координаты вводятся в шестидесятеричном формате с точностью до 0,1 секунды. К примеру: 554157.8 N, 364527.5 E, где N, E, S, W – северное, восточное, южное и западное полушария Земли.

Для оформления заявки необходимо измерить как минимум шесть нумерованных астероидов, а также один околоземный объект. По каждому из объектов необходимо предоставить как минимум три измерения за одну ночь. Не стоит отправлять десятки измерений. Хороший вариант – это 3–5 положений для каждого объекта. Наблюдения желательно проводить в смежные ночи, без длительного перерыва, так что запланируйте эту работу с учетом прогноза погоды на несколько ближайших суток. Выбирать объекты стоит исходя из удобства их расположения на небесной сфере. При выборе нумерованных астероидов отдавайте предпочтение пятизначным номерам. Что касается блеска, то стоит выбирать не слишком яркие, но и не слишком тусклые объекты, сопоставимые с вашей средней проницающей способностью. Центр малых планет рекомендует выбирать астероиды не ярче 14‑й звездной величины, так что отталкивайтесь от этого значения. Площадки с выбранными астероидами нужно снимать с интервалом не менее 10–15 минут, чтобы общая наблюдательная дуга за одну ночь не была короче 30 минут. Для расчета положения уже известных астероидов вы можете воспользоваться службой эфемерид [224] Центра малых планет либо использовать программу-планетарий, которая может помочь в планировании и проведении поисковых наблюдений.

Планирование и проведение наблюдений

Итак, с наблюдением уже известных астероидов все в целом понятно – вам нужно рассчитать их положение на нужный момент времени для определенного места наблюдения. Но как создавать поисковые мозаики и выполнять автоматизированные наблюдения? В этом могут помочь программы-планетарии, как бесплатные, так и коммерческие. Мой список не претендует на полноту, я приведу лишь те программы, с которыми работал сам – это отправная точка в ваших поисках лучшего решения поставленной задачи. Итак, я могу рекомендовать бесплатные программы Cartes du Ciel [225], C2A [226], KStars [227], а также коммерческие TheSky X Professional [228], Starry Night 8 Pro Plus [229] и Prism [230]. Они имеют сходный функционал для проведения поисковых наблюдений: создание плана (мозаики) и управление вашим астрономическим оборудованием. В рамках этой книги я не смогу дать подробное описание работы с каждым из программных продуктов. В этом вам придется разобраться самостоятельно.

Где искать?

Самой эффективной областью для поиска астероидов Главного пояса является часть небесной сферы, где на линии эклиптики располагается противосолнечная точка, то есть точка, диаметрально противоположная положению Солнца с позиции земного наблюдателя. В этой области фазовый угол астероидов будет минимален, то есть они будут полностью освещены нашей звездой (аналог полнолуния в системе Земля-Луна). Конечно, эта область не является секретом, и помимо вас там будут искать и другие охотники за астероидами, поэтому вы можете так же методично осматривать всю доступную на данный момент область в 10–20 градусах выше и ниже линии эклиптики, тем самым увеличивая шансы обнаружить и околоземные объекты.

Так как автоматизированный поиск малых тел Солнечной системы в плотных звездных полях на малых галактических широтах до сих пор не очень эффективен (повышен процент пропущенных объектов), то работа любительских поисковых обзоров в Млечном Пути может быть результативна. Здесь многое будет зависеть от упорства, везения и удачи, чего я вам, безусловно, желаю!

Обработка снимков

После того как вы получите исходные данные в виде цифровых снимков в формате FITS (предпочтительнее) или JPG, необходимо перейти к их обработке. Для этих целей существует большое число программ. Я приведу примеры лишь некоторых из них. Рекомендую ознакомиться со всеми и выбрать тот вариант, который больше подходит именно вам. Может быть, в итоге вы будете работать с каким-то другим программным обеспечением. В целом все они, пусть и немного по-разному, выполняют одни и те же функции:

– предварительная подготовка «сырых» кадров [231] (калибровка);

– астрономическая редукция – «наложение» на изображение координатной сетки Мировой системы координат (World Coordinate System, WCS);

– базовые настройки изображения (работа с гистограммой, яркостью, контрастностью);

– блинкование кадров;

– идентификация малых тел Солнечной системы;

– определение экваториальных координат (астрометрия) и блеска (фотометрия) измеряемого объекта, форматированный вывод полученных данных в форматах MPC1992 или ADES (о них мы поговорим ниже);

– возможность сложения кадров как с заданными параметрами (при наличии априорной информации о движении измеряемого объекта), так и в режиме поиска;

– возможность автоматизированного или автоматического поиска движущихся объектов.

Исходя из описанных требований, я могу порекомендовать вам начать знакомство с такими программами, как Astrometrica [232], IzmCCD [233], Tycho Tracker [234], ASTAP [235], AstroImageJ [236], MaximDL [237], PinPoint [238], Prism [239]. Каждая из перечисленных бесплатных и коммерческих программ предоставляет базовый набор необходимых функций, и часть из них позволяет проводить полуавтоматический поиск новых объектов с ручным подтверждением отобранных программой кандидатов. В целом это максимальный уровень подобного программного обеспечения, доступный для любителей. Конечно же, большие обзорные программы используют свои собственные конвейеры обработки и анализа данных.

Хочу еще раз подчеркнуть, что моя цель – дать вам лишь базовые знания и показать путь движения к открытию вашего первого астероида. С каждой программой вам придется разбираться самостоятельно, благо сейчас в сети есть большое число различных руководств, мастер-классов и примеров работы. Начните с простого: получите IAU-код обсерватории, а после тренируйтесь в получении измерений легко доступных (ярких) астероидов. Так вы сможете проверить качество (точность) вашей работы и набить руку. Когда вы разберетесь с понравившейся вам программой, то сможете перейти к более сложной задаче – поиску. А пока давайте поговорим про важнейший аспект рутинной работы – оформление ваших измерений и, возможно, открытий.

Форматы измерений

В настоящий момент Центр малых планет принимает измерения в двух разных форматах:

– «классическом» 80‑столбцовом формате (MPC1992), использовавшемся еще во времена передачи данных с помощью телеграфа;

– современном формате обмена данными Astrometric Data Exchange Standard (ADES), сходном по синтаксису с JSON [240] и не предполагающем его ручного создания или форматирования.

Начнем с первого, так как он все еще актуален и более прост, а измерения в этом формате можно отправлять прямо в теле обычного электронного письма.

Пакет измерений в формате MPC1992 представляет собой текст, состоящий из двух обязательных частей: заголовка и собственно строк измерений. С полным описанием этого формата вы можете ознакомиться на странице https://minorplanetcenter.net/iau/info/OpticalObs.html. Здесь же я расскажу про основные принципы работы с ним. Приведенные мной программы автоматически создают форматированные записи измерений: одна строка – одно измерение. Но не все из них генерируют заголовок, и в этом случае вам будет необходимо добавить его самостоятельно. Итак, в каждом отправляемом в Центр малых планет пакете измерений должны быть указаны следующие обязательные строки заголовка:

1. COD – IAU-код обсерватории (при отправке измерений для получения кода используйте XXX).

2. CON – инициалы и фамилия контактного лица.

3. OBS – инициалы и фамилия наблюдателя или наблюдателей, перечисленных через запятую.

4. MEA – инициалы и фамилия специалиста, получившего измерения. Если он не один, то вы можете перечислить их через запятую. Эта строка не нужна, если она совпадает со строкой OBS, то есть если наблюдал и обрабатывал кадры один и тот же человек или группа людей.

5. TEL – описание телескопа в формате x.xx-mf/y.y тип телескопа + CCD, где x.xx – апертура телескопа в метрах, y.y – относительное отверстие телескопа, тип телескопа – reflector, refractor, astrograph, в редких случаях – его оптическая схема, к примеру, Ritchey – Chretien. Последний элемент говорит о том, что измерения получены на цифровую камеру с ПЗС- или КМОП-сенсором.

6. AKС – идентификатор пакета измерений; его задаете вы сами, и он может быть любым. Опционально.

7. AC2 – контактный адрес электронной почты.

8. NUM – число измерений (строк). Опционально, обычно автоматически генерируется программным обеспечением.

9. NET – идентификатор астрометрического звездного каталога, использованного для астрометрической редукции кадров. Их список приведен на странице https://minorplanetcenter.net/iau/info/CatalogueCodes.html.

10. COM – комментарий в свободной текстовой форме. Может использоваться для указания на кометную активность объекта либо для передачи координат новой обсерватории для получения IAU-кода. Тогда данные передаются в виде: Long. 36 45 27.5 E, Lat. 55 41 57.8 N, Alt. 144m, GPS. Помните, что длина строки не должна превышать 80 символов. Длинное сообщение можно разбить на строки, каждая из которых должна начинаться с COM.

Блок текста с измерениями обычно автоматически генерируется программным обеспечением, но знать в общих чертах, что он из себя представляет, желательно. Бывают ситуации, когда вам необходимо срочно изменить или вручную создать несколько измерений. Строка данных содержит 80 столбцов. В официальном описании формата нумерация столбцов начинается с единицы, а не как у программистов – с нуля, так буду делать и я.

[1–5] – пятизначный постоянный номер объекта. Если знаков больше, то используется «упакованное» обозначение. К примеру, номер 100111 записывается как A0111, то есть число 10 заменяется на А, 11 на В, 36 на a, 61 на z. Открытый мной астероид с номером 617118 имеет сокращенную форму записи z7118.

[6–12] – семизначное «упакованное» предварительное обозначение астероида или временное обозначение нового объекта, которое ему присваивает первооткрыватель. Метод упаковки предварительных обозначений более сложный: год разбивается на две части – века и собственно годы. Века кодируются буквами: XIX век – I, XX век – J, XXI век – K. То есть, 2024 год будет представлен как K24. Оставшиеся четыре символа кодируют полумесяц открытия и его порядковый номер. К примеру, астероид 2024 AA будет записан как K24A00A (два нуля говорят о том, что порядковый номер задан лишь буквенным обозначением). Если астероид имеет предварительное обозначение 2024 PA10, то он будет закодирован как K24P10A. Незначащий нуль в численном обозначении опускается: K24A01B соответствует предварительному обозначению 2024 AB1.

Вы можете спросить, зачем вообще нужны все эти сложности, если мы выигрываем всего пару дополнительных знаков? Во-первых, каждый лишний разряд занимает компьютерную память, а в конце 1980‑х – начале 1990‑х годов, когда новый формат записи и хранения измерений только разрабатывался, это было большой проблемой. Кроме того, предварительные обозначения могут иметь и такой вид: 2024 XT411. Тогда он будет закодирован всего семью символами: K24Xf1T (41 – заменяется на f). Вот базовое описание алгоритмов упаковки обозначений, которое вам может и не понадобиться, но вы всегда сможете более подробно ознакомиться с ним на странице https://minorplanetcenter.net/iau/info/PackedDes.html.

[13] – знак открытия – астериск (*). Необязателен, так как сейчас факт открытия астероида утверждаете не вы, а Центр малых планет. Об этом мы еще поговорим.

[14] – коды заметок к измерениям. К примеру, вы можете указать, что измерения проводились на сложенных кадрах (K) или измеряемый объект наложился на звезду фона (I), а значит, точность позиционных измерений может быть снижена. С полным списком стандартных кодов вы можете ознакомиться на странице https://minorplanetcenter.net/iau/info/ObsNote.html.

[15] – код способа получения измерений. К примеру, C – при использовании ПЗС-камер (CCD), B – при использовании КМОП-камер (CMOS), R – радиолокационные измерения. Полный список кодов находится на странице, указанной выше.

[16–32] – дата и время наблюдений в формате YYYY MM DD.ddddd(d). Стандартная точность до секунды может быть расширена шестым знаком после запятой, если в этом есть необходимость и вы действительно можете обеспечить подобную точность регистрации момента открытия затвора камеры.

[33–44] – координата прямого восхождения (α) в формате HH MM SS.dd(d).

[45–56] – координата склонения (δ) в формате ±DD MM SS.d(d).

[66–69] – блеск.

[71] – фотометрическая полоса пропускания (фотометрический фильтр), в которой было получено изображение. Если вы не используете фильтры, то есть наблюдаете в интегральном свете, а для поиска астероидов с небольшими телескопами этот вариант предпочтителен, то ранее использовался код С (clear). В настоящий момент в таком случае вы должны использовать полосу пропускания того звездного каталога, который использовали для редукции кадра.

[78–80] – IAU-код обсерватории. Для получения кода обсерватории используйте код XXX.

Формат ADES предполагает автоматическое создание совместимым программным обеспечением. К его плюсам можно отнести передачу более расширенной служебной информации, такой как оценка точности позиционных и фотометрических измерений, отношение сигнал/шум для измеряемого объекта, размер фотометрической апертуры. Все эти данные рассчитываются программой обработки автоматически и не требуют вмешательства наблюдателя. В настоящий момент этот формат предпочтителен, и все профессиональные обзорные программы уже перешли на него. Полное описание формата ADES вы сможете найти на странице https://www.minorplanetcenter.net/iau/info/ADES.html.

Измерения в формате MPC1992 могут быть отправлены на адрес obs@cfa.harvard.edu в теле электронного письма без форматирования (plain text) или же переданы в виде текстового файла с измерениями в обоих форматах (MPC1992 и ADES) с помощью программы c URL [241]. Многие указанные выше программы обработки изображений позволяют отправлять полученные измерения в обоих форматах напрямую из приложения.

Идентификация объектов

Строго говоря, сам Центр малых планет настаивает на том, чтобы все присылаемые измерения малых тел были обезличены, то есть отправлялись под внутренними обозначениями наблюдателя. Это устраняет проблему неверной идентификации. Эту задачу Центр оставляет за собой. Если измерения астероидов и комет приходят с официальным предварительным обозначением или номером объекта, то он добавляется в базу данных и может при ошибочной идентификации временно испортить его орбиту, пока ошибку не обнаружат. Поэтому отправляйте свои измерения под личным семизначным временным обозначением, которое может содержать прописные или строчные латинские буквы и цифры.

Описанное выше никак не исключает того, что вы обязательно должны проводить идентификацию обнаруженных вами объектов, чтобы понять новый это объект или уже известный. Это можно сделать на сайте Центра малых планет [242], о чем я более подробно уже рассказывал в книге «Кометы. Странники Солнечной системы». Кроме того, часть программ обработки кадров обладает данным функционалом, главное – не забывать обновлять каталоги астероидов и комет. В любом случае неважно, каталогизирован обнаруженный вами объект или нет: отправляйте его измерения только под вашим временным обозначением.

Как понять, что стало с отправленными измерениями? Время от времени на зарегистрированный адрес электронной почты вы будете получать письма с текстом вида:

AST0001 (K24A01B

Открытая скобка перед упакованной формой предварительного обозначения говорит о том, что ваш объект AST0001 был идентифицирован как уже известный астероид 2024 AB1. А вот отсутствие скобки – это то, чего вы так ждете – присвоение вашему объекту нового предварительного обозначения – первый шаг к официальному открытию!

Достаточно недавно на сайте Центра малых планет появился новый сервис, позволяющий уточнить статус любого измерения. Для этого на странице https://cgi.minorplanetcenter.net/wamo/ нужно указать его строку в формате MPC1992 или идентификационный номер измерения вида LhWJZxCw0000FvE2010000001, который придет вам на почту, как только ваши измерения будут получены и обработаны. В этом коде зашифровано время получения вашего измерения, что бывает важно при дальнейшем определении приоритета открытия. Все описанное выше относится в большей степени к «обычным» объектам, таким как астероиды Главного пояса, но если вы обнаружили быстро движущийся объект, возможно, он окажется астероидом, сближающимся с Землей.

Околоземные астероиды

Каждый из обнаруженных неидентифицированных объектов вы можете проверить на Рейтинг околоземного объекта (NEOR) – аналитического статистического алгоритма, который определяет вероятность того, что обнаруженный вами неизвестный объект может сближаться с нашей планетой. Работа с ним проста: вам необходимо загрузить свои измерения в формате MPC1992 на страницу, расположенную по адресу: https://minorplanetcenter.net/iau/NEO/PossNEO.html. Программа Digest2 определит NEOR-рейтинг вашего объекта. Если он составит менее 65 баллов, то объект нужно отправить в Центр малых планет по обычной схеме, описанной выше. Если же рейтинг превышает эту «планку», то его ждет совсем другой путь.

В этом случае вам необходимо отправить ваши измерения письмом (если они представлены в формате MPC1992), но обязательно с темой письма «NEO CANDIDATE». Тогда присланные измерения пойдут по отдельному конвейеру обработки, и если они не будут идентифицированы и их NEOR-рейтинг подтвердится, то ваш объект разместят на Странице подтверждения околоземных объектов [243] (Near-Earth objects confirmation page, NEOCP), где он будет доступен для независимого подтверждения наблюдателями по всему миру. Если ваш объект будет подтвержден, то Центр малых планет выпустит официальный циркуляр о присвоении ему предварительного обозначения, чего не делается для обычных астероидов Главного пояса.

Сопровождение открытия

Более подробно про новые правила определения приоритета открытия я расскажу в следующем разделе, а пока дам основные рекомендации по сопровождению вашего объекта «без скобочки» или околоземного астероида со страницы NEOCP, пусть и открытого другой обсерваторией. Это тоже очень полезная сфера деятельности астрономов-любителей, так как уточнение орбиты, особенно для только что открытого околоземного объекта, никогда не бывает лишним. Начнем с первой задачи – сопровождения своего потенциального открытия, астероида Главного пояса. Как я описал выше, у околоземных астероидов свой, более короткий путь.

К сожалению, сейчас уже неважно, сколько времени вы будете «следить» за «своим» астероидом. Вам следует получить лишь вторую ночь наблюдений, чтобы исключить вероятность того, что этот объект в текущем противостоянии не увидит больше ни одна обсерватория. Необязательно делать это на следующую ночь. Новые измерения вы можете отправлять как под тем же временным обозначением, что вы уже использовали для этого объекта, так и под новым. В любом случае автоматическая система Центра малых планет будет «привязывать» их друг к другу самостоятельно. После этого вам останется лишь ждать письма с идентификацией.

Если вы решите внести свой вклад в сопровождение обнаруживаемых астероидов, сближающихся с Землей, то выбрать подходящую для себя цель вы сможете на странице NEOCP, к примеру, отсортировав их по блеску и рассчитав эфемериды для своей обсерватории по ее IAU-коду. Полученные измерения вы можете отправлять так, как было описано выше, но используйте для измерений в формате MPC1992 тему письма «NEOCP» или указывайте данный тип измерений в программе, работающей с измерениями в формате ADES. Как только ваши измерения будут обработаны, вы получите письмо с их идентификационными номерами. Если автоматическая система успешно «привяжет» их к объекту на странице подтверждения, то они будут добавлены к списку измерений потенциально нового околоземного астероида. При публикации циркуляра об открытии астероидов, сближающихся с Землей, упоминаются все обсерватории, участвовавшие в наблюдениях обнаруженного объекта.

Официальное открытие – определение приоритета и именование

Итак, вы получили свою первую «звездочку» – предварительное обозначение нового астероида. Я вас поздравляю! Но пока это не официальное открытие, о чем вас уведомит страница Центра малых планет, если вы найдете там «свой» объект: Discoverer will be defined when the object is numbered (Первооткрыватель будет определен, когда объект будет пронумерован). Правила определения приоритета не раз менялись, и последняя редакция появилась осенью 2009 года. Да, она стала более профориентированной, и теперь получить официальное открытие астроному-любителю стало сложнее. Но сами правила стали более прозрачными и могут быть легко запрограммированы. Как раз это и было целью Центра малых планет. Увеличение числа открытий уже не позволяет рассматривать каждый случай вручную, иначе сам по себе долгий процесс нумерации астероидов затянулся бы на многие десятилетия. Так что же изменилось?

До 2009 года приоритет открытия определял человек на основании определения вклада в построение (уточнение) орбиты нового объекта каждым из наблюдателей-претендентов. К примеру, профессиональный наблюдатель «А» первым прислал измерения нового объекта в 2000 году, после чего он случайно наблюдал новый объект в ходе обзора еще одну ночь спустя две недели, как и две другие обсерватории, которым он попался по одной ночи. Астероид получил предварительное обозначение, о чем наблюдатель «А» был уведомлен в автоматическом электронном письме. После этого объект не наблюдался несколько лет. Пара разрозненных измерений за одну ночь были получены разными обсерваториями в 2004 и 2007 годах, но они не были автоматически «подвязаны» к объекту, потому что его орбита была еще очень неточной.

И вот в 2012 году астероид обнаружил астроном-любитель «Б». Он рад открытию, так как оно не идентифицировано с астероидом 2000 года, расчетная орбита которого вовсе не походит на «новый» объект. Наблюдатель «Б» измеряет свою находку каждую ясную ночь на протяжении трех недель и получает заветное письмо с новым предварительным обозначением 2012 года. Астероид попадается и другим обсерваториям и совместно наблюдается в течение нескольких месяцев. Его орбита постепенно уточняется, пока автоматическая система не связывает его с наблюдениями 2000, 2004 и 2007 годов. Итак, у нас есть одно физическое тело с двумя предварительными обозначениями (бывает и больше!).

Спустя еще два года астероид вновь попадается крупному профессиональному телескопу, и его измерения без проблем отождествляются с нашим многострадальным астероидом, ведь его орбита уже хорошо известна. Его наблюдают еще несколько лет, и вот автоматическая система решает, что орбита астероида достаточно точна и он готов к нумерации и определению первооткрывателя. Если мы перенесем в наше время старые правила, то сотрудник Центра малых планет посмотрит на все наблюдения астероида и увидит, что по-настоящему он был открыт в 2012 году. Именно после второго «открытия» объект больше не терялся и к нему «привязались» измерения прошлых лет, после чего он легко идентифицировался в каждом новом появлении. Значит, основную роль в его открытии сыграл наблюдатель «Б» и приоритет отдадут ему. Астроном-любитель официально открыл свой астероид! Но что же произойдет по современным правилам? Давайте разбираться.

Сейчас первооткрывателем будет считаться наблюдатель, измерения которого были получены первыми, если в этом же противостоянии (по сути, за один земной год) было получено еще хотя бы одно измерение этого объекта любым наблюдателем. В описанном выше случае приоритет будет отдан наблюдателю «А». Новые правила не требуют вмешательства человека: проверка приоритета открытия доверена роботу. Какая из редакций правил более справедлива, решать вам, но это никак не повлияет на принятие официального решения. Если говорить о сроках нумерации астероидов, то характерное время от получения предварительного обозначения до постоянного номера – около десяти лет.

Конечно, всех интересует вопрос об именовании открытого вами астероида. Да, действительно, астероиды – уникальные космические объекты, имя которым официально может предложить их первооткрыватель. Если в итоге приоритет открытия отдали вам, то вы получите доступ к личному кабинету на сайте Рабочей группы по номенклатуре малых тел Солнечной системы [244] (Working group of Small Bodies Nomenclature, WGSBN), где сможете подать заявку на присвоения астероиду имени. Конечно же, не без ограничений, список которых в последнее время пополнился. К примеру, нельзя предлагать имена политических деятелей или военных, если с момента их смерти прошло менее 70 лет. Сейчас запрещены имена животных, в том числе и домашних, хотя изначально это было возможно. К примеру, астероиды, открытые Максимилианом Вольфом: (482) Petrina и (483) Seppina – названы в честь его любимых собак, а астероид (2309) Mr. Spock, открытый в 1971 году американским астрономом Джеймсом Гибсоном, в честь его кота – Мистера Спока, который получил свое имя в честь известного персонажа фантастического сериала «Звездный путь». Увы, в настоящее время вводятся новые ограничения по национальному и территориальному принципам, что, конечно же, недопустимо для международной науки…

Закончить рассказ о том, как открыть свой первый астероид, хочу личной историей, которая, я надеюсь, вдохновит вас на свои открытия. Она началась с детской мечты открыть комету, о чем я уже подробно рассказал в книге «Кометы. Странники Солнечной системы». Именно этот путь и привел меня к обнаружению моего первого астероида за два года до открытия кометы C/2010 X1 (Elenin). Но обо всем по порядку…

В 2007 году в сети я впервые узнал о возможности удаленных наблюдений через интернет, когда наблюдатель может управлять телескопом, находящимся за сотни и тысячи километров, сидя перед экраном своего компьютера. Эта информация вдохновила меня, ведь на тот момент я уже понял, что засвеченное небо ближайшего Подмосковья, да и совсем скромный 150‑миллиметровый телескоп даже с учетом установки на него цифровой «мыльницы», не позволят мне осуществить то, о чем я так мечтал. Значит, мой путь был понятен: необходимо было получить доступ к хорошему удаленному телескопу, которых в то время в нашей стране попросту не было. Но как это сделать?

Я нашел контакты десятков обсерваторий США, куда написал свои письма. Да, это было весьма смело, самоуверенно и… наивно. В итоге я получил ответ лишь от одной обсерватории благотворительного фонда Tzec Maun, предоставляющего американским школьникам доступ к любительским телескопам. Но пусть они и были любительскими, зато были оборудованы цифровыми астрономическими фотоприемниками и расположены в месте с хорошим астроклиматом и действительно темным небом. Я подробно описал, кто я и чем хотел бы заниматься. Это не был поиск комет, так как я был уверен, что никто не выделит мне время на эту авантюру без гарантированного результата. Я сделал упор на астрометрических и фотометрических наблюдениях астероидов и комет, а также изучении переменных звезд, хотя даже не представлял, как это делается. Заявка была отправлена, и мне оставалось лишь ждать…

Спустя несколько месяцев, когда у меня уже не осталось надежды, я получил письмо о том, что мне выделят наблюдательное время, за которое я должен буду ежемесячно отчитываться: какие наблюдения были проведены, какие данные и результаты были получены. Я был счастлив и воодушевлен. Как тут не вспомнить рассказанную мной историю Клайда Томбо! Летом 2008 года я получил доступ к нескольким удаленным телескопам, находящимся в горах штата Нью-Мексико, любимым из которых стал еще советский 36‑сантиметровый зеркально-линзовый телескоп системы Максутова с прозвищем «БигМак». Теперь мне предстояло научиться управлять астрономическим оборудованием с помощью программного обеспечения, обрабатывать, измерять и анализировать получаемые кадры. Все это я постигал сам по доступным руководствам на английском языке. Я получил первые фотометрические измерения переменных звезд, первые астрометрические и фотометрические измерения малого тела Солнечной системы, которым оказалась долгопериодическая комета C/2008 T2 (Cardinal), открытая в октябре 2008 года. Все тогда для меня было впервые, и я этим горел.

Первые измерения астероида были получены 17 октября того же года: я пронаблюдал самый обычный астероид Главного пояса 2003 UU205, случайно попавшийся мне в одном поле зрения с изучаемой мной кометой. Конечно, когда я впервые уловил движение неизвестного объекта, в голове промелькнула мысль: а что, если это новый астероид? Но в тот день мне не повезло. Мое первое открытие астероида состоялось 1 декабря 2008 года, когда я изучал кадры с переменной звездой, и в тот раз тусклый, едва различимый объект 19,5‑й звездной величины действительно оказался ранее не известным астероидом.

Достаточно быстро выяснилось, что он уже присутствовал на полученных мной снимках 25, 28 и 30 ноября, но я не обратил на него никакого внимания, попросту не заметив. В декабре я наблюдал обнаруженный астероид каждую ясную ночь, в которую у меня было зарезервировано наблюдательное время. Намного позже, когда этот астероид был найден на архивных кадрах обзорного телескопа LINEAR, оказалось, что мое открытие висело на волоске, так как робот-телескоп получил кадры этой области неба на несколько часов раньше меня. Но, видимо, объект не был обнаружен автоматической системой, так как находился на пределе проницающей способности этого телескопа (как я уже рассказывал в предыдущей главе, обзор LINEAR использовал очень короткие экспозиции).

Вожделенное письмо с идентификацией, точнее – отсутствием таковой, и присвоением моему объекту предварительного обозначения 2008 XE пришло спустя несколько месяцев. Объект получил постоянный номер 239664 неожиданно быстро – уже в 2009 году, причем благодаря тому, что были найдены архивные непривязанные наблюдения 2002 и 2007 годов. Да, если бы этот объект был нумерован после изменения правил определения приоритета открытия, то его бы присудили вовсе не мне. Но история не знает сослагательного наклонения, и астероид (239664) 2008 XE стал официально первым открытым мной малым телом Солнечной системы.

Летом 2010 года началась новая страница теперь уже целенаправленного поиска астероидов и комет в рамках программы Международной сети телескопов ISON, которую курировал Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН. Эта работа привела меня к открытию шести комет и более чем 370 астероидов, включая полтора десятка околоземных.

Этот список все еще пополняется, ведь общее число моих предварительных астероидных обозначений превышает полторы тысячи. По состоянию на ноябрь 2024 года, имея 376 официальных открытий, я занимаю 55‑е место в общемировом зачете [245] самых результативных первооткрывателей астероидов в мире и второе место среди астрономов стран бывшего СССР после Николая Степановича Черных (537 официальных открытий, 41 общемировое место).

Я долго думал, писать ли мне этот абзац, но все же решил добавить его в книгу не ради гордыни или тщеславия, а лишь для того, чтобы показать, куда может привести настоящая мечта и целеустремленность. Дерзайте, я жду вас в «клубе первооткрывателей»!

Вот и подошла к концу эта книга, я бы даже сказал, дилогия (как это было задумано изначально), рассказывающая об удивительном мире малых тел Солнечной системы и захватывающей истории их познания. Я надеюсь, что мне удалось увлечь вас этой темой и вы, прочитав мои книги, будете больше знать о нашем общем доме – Солнечной системе, вместе с которой мы летим сквозь бесконечное пространство во многом еще непознанного космоса. А значит, всех нас ждут новые открытия!

29.11.2024

Астероид (243) Ида и его спутник Дактиль

Астероид (951) Гаспра

Вращение околоземного астероида (433) Эрос

Поверхность астероида (4) Веста

Карликовая планета Церера

Шлейф выброшенного вещества после удара космического аппарата DART по астероиду Диморф – спутнику астероида (65803) Дидим

Разрушение астероида Главного пояса

Транснептуновый объект (486958) Аррокот

Плутон

Плутон в контровом свете

Аризонский ударный кратер (кратер Барринджера)

Спускаемая капсула автоматической межпланетной станции OSIRIS-REx

Поверхность железного Сихотэ-Алинского метеорита

Срез метеоритов семейства эвкритов и диогенитов, входящих в HED-клан – фрагментов астероида (4) Веста

Спасибо за выбор нашего издательства!

Поделитесь мнением о только что прочитанной книге.

Примечания

1

Первый (лат.)

2

5 футов – 152,4 сантиметра.

3

Созвездие Телец – одно из зодиакальных созвездий, главной звездой которого является Альдебаран. В этом созвездии располагаются известные рассеянные скопления: Плеяды и Гиады.

4

Попятное, или ретроградное, движение – наблюдаемое с Земли движение планет на фоне звезд по небесной сфере с востока на запад, то есть в направлении, противоположном годичному движению Солнца.

5

Планета Уран была открыта английским астрономом Уильямом Гершелем 13 марта 1781 года.

6

Астрономическая единица (а. е.) – единица измерения расстояний в астрономии, примерно равная среднему расстоянию от Земли до Солнца. В настоящее время принята равной 149 597 870,7 км.

7

Сибергская, или Готская, обсерватория – немецкая обсерватория, возведенная на холме Сиберга, близ города Гота, Тюрингия, Германия. Основана в 1788 году; использовалась для проведения астрономических, геодезических и метеорологических наблюдений. Была закрыта в 1934 году.

8

Зодиакальные созвездия (греч. ζωδιακός, «звериный») – 13 созвездий, расположенных вдоль эклиптики – видимого годового пути Солнца по небесной сфере. Название связано с тем, что большинство зодиакальных созвездий с древних времен носят названия животных. Считается, что эти созвездия были выделены в особую группу еще в Древней Греции, во времена Евдокса Книдского.

9

Название дано по имени общины, в которой жил и работал Иоганн Шрётер.

10

«Les Neuf Sœurs» – французская масонская ложа, которая была создана в Париже в 1776 году. Принимала активное участие в деятельности Академии королевских наук Франции. В нее входили Ж. Ж. де Лаланд, Б. Франклин, Вольтер и прочие видные деятели науки, искусства и политики.

11

Первая комета на околокруговой орбите (e < 0,1) – 29P/Schwassmann – Wachmann – будет открыта немецкими астрономами Арнольдом Швассманом и Арно Артур Вахманом в Гамбурской обсерватории лишь 15 ноября 1927 года.

12

Уильям Гершель предложил назвать планету «Georgium Sidus» (лат. «Звезда Георга»), или планетой Георга, в честь короля Великобритании Георга III.

13

Эфемерида (др. – греч. ἐφημερίς – на день, ежедневный) – в астрономии таблица небесных координат астрономических объектов, вычисленных через равные промежутки времени.

14

D/1770 L1 (Lexell) – короткопериодическая комета, открытая Ш. Мессье 14 июня 1770 года после рекордного для комет сближения с Землей и позднее с Юпитером; более не наблюдалась.

15

Иоганн Карл Фридрих Гаусс (нем. Johann Carl Friedrich Gauß; 30 апреля 1777 – 23 февраля 1855) – немецкий математик, механик, физик, астроном и геодезист. Считается одним из величайших математиков всех времен, лауреат медали Копли (1838), член Лондонского королевского общества (1804), иностранный член Парижской (1820) и Шведской (1821) академий наук, иностранный член-корреспондент (1802) и иностранный почетный член (1824) Петербургской академии наук. В его честь назван астероид (1001) Gaussia.

16

Метод наименьших квадратов (МНК) – математический метод, применяемый для решения различных задач, в том числе систем уравнений, в которых число неизвестных меньше, чем число уравнений.

17

Собственным движением объекта в астрономии называют величину, характеризующую его угловое перемещение на небесной сфере в заданной системе координат за единицу времени.

18

Небесный меридиан – большой круг небесной сферы, плоскость которого проходит через отвесную линию и ось мира, деля поверхность небесной сферы на два полушария: восточное и западное.

19

Астероид (др. – греч. ἀστεροειδής – «подобный звезде») – термин был предложен Уильямом Гершелем на основании того, что эти объекты при наблюдении в телескоп по внешнему виду ничем не отличались от звезд.

20

Фотометрический парадокс (парадокс Ольберса) – один из парадоксов дорелятивистской космологии. Заключается в том, что в стационарной Вселенной, как тогда считалось, равномерно заполненной звездами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости нашей звезды.

21

Премия Лаланда (фр. Prix Lalande) – награда за научный вклад в развитие астрономии, вручавшаяся с 1802 по 1970 годы Французской академией наук.

22

Соединение (в астрономии) – конфигурация небесных тел, при которой они визуально близки друг к другу на небесной сфере. Момент соединения необязательно совпадает с моментом максимального сближения, то есть минимального расстояния между телами.

23

Телескоп-рефрактор с апохроматическим объективом, оптические искажения (аберрации) которого, в первую очередь, хроматические, исправлены значительно лучше, чем в ахромате.

24

Петер Доллонд (англ. Peter Dollond; 1731–1820) – английский производитель оптических приборов, сын Джона Доллонда, родился в Кенсингтоне, Англия. Петер известен как успешный и талантливый оптик, впервые создавший рефрактор-апохромат.

25

Афина (др. – греч. Ἀθηνᾶ или Ἀθηναία – Атхэнайа; микен. a-ta-na-po-ti-ni-ja: «Атана-владычица», также Афина Паллада (Παλλὰς Ἀθηνᾶ) – в древнегреческой мифологии богиня мудрости, военной стратегии и тактики, одна из наиболее почитаемых богинь Древней Греции. Входила в число двенадцати великих олимпийских богов. Эпоним города Афины.

26

В настоящее время наклонение орбит Цереры и Паллады составляет 10,6° и 34,9°, соответственно.

27

Фаэтон (др. – греч. Φαέθων – блистающий) – персонаж древнегреческой мифологии, сын бога Гелиоса и океаниды Климены, взявшийся управлять солнечной колесницей отца. Погиб, испепеленный солнечным жаром, чуть не уничтожив при этом Землю.

28

Аэролиты – устаревшее название метеоритов: каменных, железокаменных и железоникелевых объектов космического происхождения, выпадающих на поверхность Земли.

29

Василий Павлович Энгельгардт (1828–1915) – русский астроном и общественный деятель. Его работы посвящены исследованиям комет, астероидов, туманностей и звездных скоплений.

30

Астрограф – астрономический инструмент, который представляет собой рефрактор, рефлектор или зеркально-линзовый телескоп, предназначенный исключительно для фотографических наблюдений. Обычно обладает большой светосилой и широким полем зрения.

31

Нитяной микрометр – вспомогательное устройство к микроскопам, телескопам, геодезическим и иным оптическим инструментам, позволяющее выполнять точные измерения малых линейных или угловых расстояний.

32

Напомню, что фотоснимки исследовались с помощью специальных микроскопов.

33

Первым назван мужским, а не женским именем в честь бога любви в древнегреческой мифологии. Спутник и помощник Афродиты, олицетворение любовного влечения, обеспечивающего продолжение жизни на Земле.

34

Вальтер Бааде (нем. Walter Baade; 1893–1960) – немецкий астроном и астрофизик, внесший большой вклад в изучение звезд и галактик. Помимо этого, открыл десять астероидов, включая околоземные астероиды (1036) Ganymed и (1566) Icarus. В его честь названы астероид (1501) Baade и кратер на Луне.

35

Телескоп, или камера Шмидта, – зеркально-линзовый (катадиоптрический) астрограф со сферическим главным зеркалом и плоской пластиной Шмидта, исправляющей оптические аберрации системы. Оптическая схема, впервые предложенная в начале 1930‑х годов немецким оптиком эстонско-шведского происхождения Бернхардом Шмидтом (1879–1935), позволяет создавать обзорные телескопы с большим полем зрения.

36

Назван в честь героя древнегреческой мифологии— кентавра, сына Кроноса и Филиры.

37

Более подробно об этом открытии рассказано в моей книге «Кометы. Странники Солнечной системы».

38

Назван в честь бога медицины в древнегреческой и древнеримской мифологии.

39

С 24 августа 2006 года решением XXVI Генеральной Ассамблеи Международного астрономического союза Церера отнесена к новой категории объектов Солнечной системы – карликовым планетам.

40

Вера Рубин (англ. Vera C. Rubin, урожденная Купер (англ. Cooper); 1928–2016) – американский астроном-наблюдатель; внесла значимый научный вклад в исследования галактик, проблемы скрытой массы и темной материи.

41

Троянские астероиды – группы астероидов, находящихся в окрестностях точек Лагранжа L4 и L5, и, следовательно, в орбитальном резонансе 1:1 с одной из планет.

42

Снеговая линия – это расстояние от звезды, на котором температура достаточно низка для того, чтобы простые летучие соединения (такие как вода, аммиак, метан) сохранялись в твердом состоянии.

43

Неупругое столкновение – это столкновение, при котором кинетическая энергия не сохраняется.

44

Стандартный пример диполя – два заряда, равные по величине и противоположные по знаку, находящиеся друг от друга на расстоянии, очень малом по сравнению с расстоянием до точки наблюдения.

45

На ноябрь 2024 года.

46

Назван в честь бога любви Купидона, также известного как Амур на латыни, римского эквивалента греческого бога Эроса. Открыт бельгийским астрономом Эженом Жозефом Дельпортом в Королевской обсерватории Бельгии в Уккле.

47

Назван в честь Аполлона – бога света в древнегреческой и древнеримской мифологии. Открыт немецким астрономом Карлом Рейнмутом в Хайдельберге (Германия).

48

Назван в честь египетского бога Солнца. Открыт 7 января 1976 года американским астрономом Элеонорой Хелин на Паломарской обсерватории (США).

49

Назван в честь богини Земли и вечерней звезды племени пауни. Открыт 11 февраля 2003 года американским астероидным обзором LINEAR.

50

Напомню, что диаметр тела, взорвавшегося в небе над Челябинском в 2013 году, составлял около 17 метров.

51

Названы по имени их представителя – астероида (594913) ‘Aylo’chaxnim, открытого в 2020 году. Имя астероида означает «девушка Венеры» на языке индейцев племени паума луизеньо.

52

Названа в честь Арджуны – главного героя индуистского древнеиндийского эпоса «Махабхарата».

53

Киёцугу Хираяма (яп. 平山清次, 1874–1943) – японский астроном, специалист в области небесной механики и исследования астероидов. В его честь назван кратер на Луне и астероид (1999) Hirayama.

54

По данным на ноябрь 2024 года.

55

Эпоха (в астрономии, от др. – греч. ἐποχή – «остановка, задержка, прекращение») – выбранный момент времени, для которого определены астрономические координаты или элементы орбиты небесных тел.

56

Назван в честь мифологического героя австралийских аборигенов или в честь древнего города в Карии – исторической области на юго-западном побережье Малой Азии.

57

Назван в честь кельтского бога Тевтата – покровителя племени. Астероид был открыт (переоткрыт) Кристианом Поллем 4 января 1989 года во французской обсерватории CERGA. Радиолокация Таутатиса с помощью радиотелескопов в Евпатории и Эффельсберге была проведена в 1992 году. 13 декабря 2012 года мимо астероида пролетела китайская АМС «Чанъэ‑2».

58

Назван в честь трех радиообсерваторий, участвовавших в ее радиолокации, проведенной в июне 1995 года: Голдстоун, Евпатория и Касима. Астероид был открыт Элеонорой Хелин 10 мая 1991 года в Паломарской обсерватории.

59

Назван в честь сестры итальянского астронома Антонио Абетти, который первым рассчитал орбиту этого астероида. Открыт 10 января 1877 года французским астрономом Анри-Жозеф Перротэном в Тулузской обсерватории.

60

Открыт 20 апреля 1914 года Григорием Николаевичем Неуйминым в Симеизской обсерватории.

61

Назван в честь древнегреческой оры Эвномии, дочери Зевса и Фемиды. Открыт 29 июля 1851 года итальянским астрономом Аннибале де Гаспарисом в Неаполе (Италия).

62

Прогенитор – прямой предок, прародитель.

63

Назван в честь Гефьён – богини плодородия в скандинавской мифологии. Открыт 10 октября 1931 года немецким астрономом Карлом Рейнмутом в обсерватории Хайдельберг (Германия).

64

Назван в честь нимфы древнегреческой мифологии, кормилицы Диониса. Открыт 4 января 1876 года русским астрономом Виктором Карловичем Кнорре в Берлинской обсерватории (Германия).

65

Название происходит от имени Богоматери Скорбящей. Открыт 21 октября 1879 года Иоганном Палисой в обсерватории города Пула (ныне Хорватия).

66

Назван в честь королевы Швеции Катарины Монсдоттер. Открыт 20 сентября 1916 года немецким астрономом Максом Вольфом в обсерватории Хайдельберг (Германия).

67

Назван в честь нимфы в древнегреческой мифологии, тайно заботившейся о новорожденном Зевсе на одноименной горе на острове Крит, где в наше время располагается астрономическая обсерватория Скинакас. Открыт Иоганном Палисой 29 сентября 1884 года в Вене.

68

Назван в честь древнегреческой богини зари. Открыт 18 января 1882 года Иоганном Палисой в Вене.

69

Назван в честь Фемиды, древнегреческой богини правосудия, второй супруги Зевса. Открыт 5 апреля 1853 года астрономом Аннибале де Гаспарисом в Неаполе (Италия).

70

Углистые хондриты, или С-хондриты, – метеориты, состоящие из нерасплавленного вещества с содержанием хондр – крохотных сфер вещества, сконденсированного из газа протопланетного облака более 4,5 млрд лет назад. Содержат много железа, находящегося в соединении с силикатами, характеризуются низким альбедо.

71

Назван в честь древнегреческой богини здоровья. Открыт 12 апреля 1849 года астрономом Аннибале де Гаспарисом в Неаполе (Италия).

72

Назван в честь одного из народов Южной Африки. Открыт 31 июля 1935 года южноафриканским астрономом Кириллом Джексоном в обсерватории Йоханнесбурга (ныне ЮАР).

73

Эффектом Ярковского называют воздействие на малое тело Солнечной системы слабого реактивного импульса, вызванного воздействием его теплового излучения от поочередно нагревающейся и остывающей поверхности при смене «дня» и «ночи».

74

Назван в честь Гекубы – жены последнего троянского царя Приама.

75

Назван в честь древнегреческой богини матери-природы. Открыт 8 марта 1861 года немецким астрономом Эрнстом Темпелем в Марсельской обсерватории.

76

Назван в честь дочери австрийского астронома Теодора Оппольцера. Открыт 2 ноября 1875 года Иоганном Палисой в обсерватории города Пула (ныне Хорватия).

77

Назван в честь Туле, легендарного острова на севере Европы, описанного греческим путешественником Пифеем. Открыт 25 октября 1888 года Иоганном Палисой в Вене. В XXI веке Ультимой Туле был назван чрезвычайно удаленный объект уже транснептунового пояса.

78

Назван в честь Дзиро Кондо – японского египтолога и профессора археологии. Открыт 14 марта 1994 года японскими астрономами Кином Эндатэ и Кадзуро Ватанабэ в обсерватории Китами (Япония).

79

Астероид был открыт 23 октября 2019 года обзорным телескопом Pan-STARRS 1. В октябре 2024 года была опубликована научная статья, подтверждающая, что он является временным троянским астероидом Сатурна.

80

Назван в честь кентавра Фола из древнегреческой мифологии. Открыт 9 января 1992 года обзорной программой Spacewatch.

81

Кометная активность выражается в появлении у комет газо-пылевой оболочки – комы, а также пылевого и газового хвоста.

82

Назван в честь мифического кентавра Эхекла. Открыт 3 марта 2000 года обзорной программой Spacewatch.

83

Спектральная линия поглощения – особенность спектра, образующаяся при взаимодействии излучения с веществом, поглощающим и рассеивающим его в зависимости от своего химического состава. Таким образом, оно не попадает к наблюдателю, образуя в наблюдательном спектре темные линии поглощения.

84

Метод основан на измерении степени поляризации отраженного от поверхности астероидов солнечного света, который изначально не имеет поляризации. Тем самым появляется возможность сравнения степени поляризации света с полученными лабораторными данными «земных» минералов.

85

Дэвид Джеймс Толен (англ. David James Tholen; р. 1955) – американский астроном, специалист по исследованию малых тел Солнечной системы и первооткрыватель астероидов. Со-открыватель астероида (99942) Апофис.

86

Гидратация минералов – это реакция, при которой вода добавляется к кристаллической решетке минерала, обычно создавая новый минерал, называемый гидратом.

87

Назван в честь олицетворения души в древнегреческой мифологии. Открыт 17 марта 1852 года итальянским астрономом Аннибале де Гаспарисом в обсерватории Каподимонте в Неаполе (Италия).

88

Обриты – группа метеоритов, названная в честь Обре – небольшого ахондритового метеорита, упавшего в 1836 году в Обре близ Ньона (Франция).

89

Шелте Джон Бас (англ. Schelte John Bus; род. 1956) – американский астроном и один из самых успешных первооткрывателей астероидов (1684 открытия), внесший большой вклад в их изучение.

90

Ричард Бинзел (англ. RichardBinzel; род. 1958) – американский астроном, профессор планетарных наук в Массачусетском технологическом институте (MIT). Внес большой вклад в изучение физических характеристик малых тел Солнечной системы, а также проблемы астероидно-кометной опасности.

91

Назван в честь древнегреческой богини мудрости. Открыт 25 апреля 1848 года ирландским астрономом Эндрю Грэмом в Маркрийской обсерватории (Ирландия).

92

Назван в честь чешской писательницы Божены Немцовой. Открыт 25 ноября 1979 года чехословацким астрономом Зденькой Вавровой в обсерватории Клет (Чехословакия).

93

Персиваль Лоуэлл (англ. Percival Lowell; 1855–1916) – американский бизнесмен, меценат, востоковед, дипломат, астроном и математик. Почетный член Американской академии искусств и наук, Британского общества востоковедов, Французского астрономического общества, Астрономических обществ США, Бельгии, Германии и Мексики. Долгое время занимался поиском гипотетической «Планеты Х».

94

Карл Аксель Роберт Лундин (англ. Carl Axel Robert Lundin; 1851–1915) – американский оптик и механик шведского происхождения. С 1874 по 1915 годы он был главным изготовителем астрономических инструментов в фирме «Альван Кларк и сыновья», Кембриджпорт, штат Массачусетс.

95

Гидирующая звезда – это опорная звезда, по которой визуально или программно осуществляется точное часовое ведение телескопа.

96

Техника, использующаяся для визуального сравнения полученных в разное время двух изображений одного участка звездного неба. От англ. «blink» – мигать, мерцать.

97

Название происходит из арабского языка и означает «средняя».

98

В древнеримской мифологии – бог подземного царства и смерти, старший сын Сатурна и Опы, брат Юпитера, Нептуна, Цереры, Весты и Юноны.

99

Обсерватория Спроула (англ. Sproul Observatory) – астрономическая обсерватория Суортмор-колледжа, расположена в пригороде Суортмора, в штате Пенсильвания, США. Построена в 1906 году.

100

Параметры, определенные после открытия Плутона, по большей части близки к современным, за исключением массы. В настоящий момент масса Плутона оценивается всего в 0,00218 земной.

101

Взяты средние значения больших полуосей для объектов Главного и транснептунового поясов.

102

Ролан Ильич Киладзе (1931–2010) – советский и грузинский астроном, доктор физико-математических наук, член-корреспондент Национальной академии наук Грузии. Видный специалист в области небесной механики и фотометрии. В его честь назван астероид (4737) Kiladze и кратер на Плутоне, возможно, являющийся гигантским криовулканом.

103

Джеймс Уолтер Кристи (англ. James Walter Christy; род. 1938) – американский астроном, первооткрыватель спутника Плутона – Харона. В его честь назван астероид (129564) Christy.

104

Квавар – имя великой созидающей силы в мифах индейского народа тонгва – одного из коренных народов Южной Калифорнии, где расположена обсерватория, открывшая этот объект.

105

Седна – инуитская богиня моря и мать всех морских существ.

106

Орк – бог смерти и подземного царства в этрусской мифологии.

107

Хаумеа – богиня деторождения и плодородия в гавайской мифологии.

108

Эрида – древнегреческая богиня раздора и вражды.

109

Макемаке – создатель человечества и бог плодородия в мифологии острова Пасхи.

110

Прошу заметить, не экзопланетой, то есть планетой, обращающейся вокруг других звезд и находящейся за пределами Солнечной системы.

111

Всемирное координированное время (UTC) – это мировой стандарт времени. Часовые пояса определяются как положительное или отрицательное смещение от UTC. Заменило устаревшее среднее время по Гринвичу (GMT). Время по UTC не переводится на летнее.

112

Названы в честь древнегреческой богини ночи, Лернейской гидры из древнегреческой мифологии, трехголового пса, охраняющего выход из царства мертвых, и мифической реки, протекающей в подземном царстве Аида (Плутона).

113

Аррокот – слово на языке индейского племени поухатан, означающее «небо».

114

Неофициальное название объекта 2014 MU69 в честь легендарного острова-призрака на севере Европы, описанного греческим путешественником Пифеем. Это название было дано объекту командой «Новых горизонтов» еще до утверждения официального имени Аррокот.

115

Ожидается, что АМС «Новые горизонты» проработает как минимум до 2035 года. Примерно через десятки тысяч лет она покинет Солнечную систему.

116

По состоянию на 1 ноября 2024 года.

117

Акроним от QB1 (англ. «cue bee one») – часть временного обозначения первого из обнаруженных астероидов этой группы – 1992 QB1, являющегося и первым ТНО после Плутона, открытого Д. Джуиттом и Д. Луу.

118

Период обращения Плутона вокруг своей оси равен 153,3 часа, а Эриды – 25,9 часа.

119

Период обращения Плутона равен 247,9 года, а среднее расстояние до Солнца – 39,6 а. е.

120

Иксион – в древнегреческой мифологии герой, который пытался завоевать любовь Геры, но Зевс помешал ему, создав богиню туч и облаков Нефелу, похожую на Геру; Нефела родила Иксиону кентавров. За похвальбу связью с Герой Иксион был прикован к колесу в подземном мире, которому суждено вечно вращаться.

121

Плутон находился внутри орбиты Нептуна с 1979 по 1999 годы.

122

Более подробно об этом рассказывается в книге «Кометы. Странники Солнечной системы».

123

Гунгун – китайский бог воды с рыжими волосами и змееподобным хвостом. Он известен тем, что создает хаос, вызывает наводнения и опрокидывает Землю. Перигелий и афелий этого объекта составляют 33,5 а. е. и 100,6 а. е. соответственно.

124

Седна – инуитская богиня моря и мать всех морских существ.

125

Лелеакухонуа – форма жизни, упоминаемая в гавайском песнопении о сотворении мира «Кумулипо». Название отсылает к тоске перелетных птиц по родной, но далекой земле. До 2020 года этот объект имел неофициальное имя Гоблин.

126

Константин Юрьевич Батыгин (род. 1986) – американский астроном советского происхождения, профессор планетологии в Калифорнийском технологическом институте. Соавтор гипотезы о существовании девятой планеты Солнечной системы.

127

Садальсууд (араб. Sa‘d al-Su‘ūd) – «счастливая из счастливейших», названа так потому, что Солнце вступает в это созвездие в период начала сезона дождей.

128

Назван в честь одной из нереид древнегреческой мифологии, чье имя переводится как «счастливая победа». Открыт американским астрономом Кристианом Петерсом 1 марта 1878 года в обсерватории Литчфилд (Клинтон, США).

129

Анри-Жозеф Перротэн (фр. Henri Joseph Anastase Perrotin; 1845–1904) – французский астроном, видный ученый, занимавшийся изучением планет и малых тел Солнечной системы. Работал в обсерватории Тулузы, после был директором обсерватории Ниццы. Открыл шесть астероидов, двукратный лауреат премии Лаланда. В его честь назван астероид (1515) Перротэн и кратер на Марсе.

130

Огюст Оноре Шарлуа (фр. Auguste Honoré Charlois; 1864–1910) – французский астроном и первооткрыватель 99 астероидов. В его честь назван астероид (1510) Шарлуа.

131

15 августа во Франции был выходной: здесь, как и во многих католических странах Европы, отмечали праздник Вознесения Девы Марии.

132

Назван в честь бога любви в древнегреческой мифологии. Это первый астероид, названный мужским именем.

133

Стратиграфия (лат. stratum – настил, слой + др. – греч. γράφω – пишу, черчу, рисую) – раздел геологии об определении относительного геологического возраста слоистых осадочных и вулканогенных горных пород, расчленении толщ пород и корреляции различных геологических образований.

134

«Вестник знания» – ежемесячный иллюстрированный литературный и научно-популярный журнал с приложениями для самообразования, основанный в Санкт-Петербурге в 1902 году. Выходил до 1918 года. В советское время выпуск был возобновлен в 1925 году; журнал издавался до 1941 года.

135

Николай Александрович Морозов (1854–1946) – популяризатор науки, литератор и революционер. Член Русского физико-химического общества, Русского астрономического общества, Московского общества любителей естествознания и Французского астрономического общества. Почетный член АН РАН, заслуженный деятель науки. В его честь названы астероид (1210) Morosovia и кратер на обратной стороне Луны.

136

Леонид Алексеевич Кулик (1883–1942) – российский и советский ученый-минералог, энтузиаст-исследователь метеоритов, один из первых исследователей Тунгусского явления и автор публикаций по метеоритике. Инструктор и боец народного ополчения РККА во время Великой Отечественной войны, умер в немецком плену. В его честь названы астероид (2794) Kulik и кратер на обратной стороне Луны.

137

Термокарст (др. – греч. θέρμη – тепло и нем. karst – карст) – процесс неравномерного проседания почв и подстилающих горных пород вследствие вытаивания подземного льда.

138

Назван в честь австро-венгерского банкира Альберта Соломона фон Ротшильда, одного из представителей семейства Ротшильдов.

139

Ганимед (др. греч. ɡænɪmiːd) – божественный герой, родиной которого была Троя. Гомер описывает Ганимеда как прекраснейшего из смертных и рассказывает историю о том, как он был похищен богами и стал виночерпием Зевса на Олимпе.

140

Сферула (лат. sphērula) – уменьшительная форма от «сферы» – мелкая сферическая структура, в геологии представляет собой минеральное образование или небольшое шаровидное включение в породе.

141

Карл Вильгельм Райнмут (нем. Karl Wilhelm Reinmuth; 1892–1979) – немецкий астроном, известный первооткрыватель малых тел Солнечной системы. За свою карьеру открыл 395 астероидов и 2 кометы. В его честь назван астероид (1111) Reinmuthia.

142

Гермес (др. – греч. Ἑρμῆς) – в древнегреческой мифологии бог торговли, счастливого случая, хитрости, воровства, юношества и красноречия. Покровитель глашатаев, послов, пастухов, путников. Посланник богов и проводник душ умерших в подземное царство Аида.

143

Ральф Белкнап Болдуин (англ. Ralph Belknap Baldwin; 1912–2010) – американский ученый-планетолог, известный своими работами по изучению лунных кратеров.

144

Более подробно об этом удивительном ученом и уникальном человеке, а также его жене и помощнице Кэролин Шумейкер вы можете прочитать в моей книге «Кометы. Странники Солнечной системы».

145

Виктор Людвигович Масайтис (1927–2019) – выдающийся советский и российский ученый-геолог, основоположник изучения импактных структур в нашей стране. Внес неоценимый вклад в изучение магматизма, петрологии и прочих проблем современной геологии.

146

Эоцен-олигоценовое вымирание – значительные изменения в составе морской и наземной флоры и фауны. Началось в конце эпохи эоцена – начале эпохи олигоцена, приблизительно около 33,9 ± 0,1 млн лет назад. Значительно уступает по масштабу пяти крупнейшим массовым вымираниям в истории Земли.

147

Гефест (др. – греч. Ἥφαιστος) – в греческой мифологии бог огня, искуснейший кузнец и покровитель кузнечного ремесла, строительства, создавший молнии Зевса и построивший все сооружения на вершине Олимпа.

148

Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой (также известен как Московский договор) был подписан 5 августа 1963 года в Москве. Сторонами договора были СССР, США и Великобритания. Договор вступил в силу 10 октября 1963 года и был открыт для подписания другими странами. В настоящее время в Договоре участвует 131 государство.

149

Более подробно об этом вы можете прочитать в моей книге «Кометы. Странники Солнечной системы».

150

Александр Михайлович Ляпунов (1857–1918) – выдающийся русский математик и механик, основоположник теории устойчивости равновесия и движения механических систем.

151

Эффект Ярковского – О’Кифа – Радзиевского – Пэддэка (YORP-эффект) – явление изменения скорости вращения небольших астероидов под воздействием солнечного света.

152

Стив Чесли (англ. SteveChesley) – американский астроном и программист, специалист по небесной механике, астероидно-кометной опасности, разработчик программного обеспечения анализа опасных сближений в космическом пространстве.

153

Фамилия Юджина Шумейкера была добавлена уже во время полета космического аппарата, после трагической гибели знаменитого ученого в автомобильной катастрофе.

154

Назван в честь древнеегипетского бога Апопа (в древнегреческом произношении – Апофис) – огромного змея-разрушителя из подземного мира, пытающегося уничтожить Солнце (бога Ра). Открыт 19 июня 2004 года в Национальной обсерватории Китт-Пик (Аризона, США).

155

Ричард Ковальски (англ. Richard Kowalski; род. 1963) – американский астроном, наблюдатель обзорной программы Catalina, открывший множество астероидов и комет, среди которых немало околоземных объектов и несколько импакторов. В его честь назван астероид (7392) Kowalski.

156

Питер Йенискенс (нид. Petrus (Peter) Matheus Marie Jenniskens; род. 1962) – голландско-американский астроном, старший научный сотрудник Центра Карла Сагана Института SETI и Исследовательского центра НАСА имени Эймса. Эксперт по метеорным потоками и метеоритам. В его честь назван астероид (42981) Jenniskens.

157

Более подробно о самой космической миссии я расскажу в главе 7.

158

Без учета угрозы от долгопериодических комет.

159

Две точки, в которых эклиптика пересекается с небесным экватором, называются «точками равноденствия». В точке весеннего равноденствия Солнце в своем годовом движении переходит из южного полушария небесной сферы в северное, а в точке осеннего равноденствия – из северного полушария в южное.

160

Галактический экватор – большой круг небесной сферы, перпендикулярный оси вращения Галактики, близок к средней линии Млечного Пути.

161

Ныне Институт прикладной астрономии РАН.

162

Крымская астрофизическая обсерватория – обсерватория, расположенная в Бахчисарайском районе Крыма, вблизи посёлка Научный, в 25 километрах от Симферополя. Образована 30 июня 1945 года на основе Симеизского отделения Пулковской обсерватории.

163

Николай Степанович Черных (1931–2004) – советский астроном, доктор физико-математических наук, специалист в области астрометрии и динамики малых тел Солнечной системы. На 2024 г. – первый по числу открытий астероидов среди всех астрономов СССР и России (537 открытий).

164

Эфемерида (др. – греч. ἐφημερίς – на день, ежедневный) – таблица небесных координат астрономических объектов, вычисленных через равные промежутки времени.

165

Виктор Абрамович Шор (1929–2021) – советский и российский астроном, доктор физико-математических наук, видный ученый в области небесной механики и изучения движения малых тел Солнечной системы.

166

Людмила Ивановна Черных (1935–2017) – советский, украинский и российский астроном, занимает одно из первых мест по числу открытых астероидов среди женщин (267 открытий).

167

Людмила Васильевна Журавлёва (род. 1946) – советский, украинский и российский астроном, первооткрыватель астероидов.

168

Тамара Михайловна Смирнова (1935–2001) – советский, украинский и российский астроном, первооткрыватель астероидов и комет.

169

Людмила Георгиевна Карачкина (род. 1948) – советский, украинский и российский астроном, первооткрыватель астероидов.

170

Мейнфрейм (англ. mainframe) – большая универсальная высокопроизводительная отказоустойчивая вычислительная машина со значительными ресурсами ввода-вывода и большим объемом памяти, обычно занимавшая целый зал.

171

Квантовая эффективность – физическая величина, характеризующая фоточувствительные приборы и материалы, равная отношению числа зарегистрированных фотонов к общему числу поглощенных фотонов.

172

Более подробно об этом событии читайте в VI главе книги «Кометы. Странники Солнечной системы».

173

The Infrared Astronomical Satellite (IRAS) был первым космическим телескопом, который проводил обзор всего ночного неба в инфракрасном диапазоне волн. Он был запущен 25 января 1983 и проработал на орбите десять месяцев, открыв шесть комет и четыре астероида.

174

Солнечно-синхронная орбита (гелиосинхронная) – геоцентрическая орбита с такими параметрами, что космический объект, находящийся на ней, проходит над любой точкой земной поверхности приблизительно в одно и то же местное солнечное время.

175

Вера Рубин (англ. Vera C. Rubin, урожденная Купер (англ. Cooper), 1928–2016) – американский астроном-наблюдатель, известная исследованиями скоростей вращения галактик, приведших к формулированию «проблемы вращения галактики» – одному из основных свидетельств в пользу существования темной материи.

176

Эми Майнцер (англ. Amy K. Mainzer, род. 1974) – американский астроном, специализирующаяся на астрофизическом приборостроении и инфракрасной астрономии. Она была заместителем научного руководителя проекта WISE, научным руководителем проекта NEOWISE по изучению малых тел Солнечной системы, а также перспективной миссии космического телескопа NEO Surveyor.

177

Сигналы первого спутника имели вид телеграфных посылок («бипов») длительностью около 0,4 секунды и пауз такой же длительности.

178

Счетчик Гейгера, или счетчик Гейгера – Мюллера, – газоразрядный прибор для автоматического подсчета числа попавших в него ионизирующих частиц. Работа счетчика основана на ударной ионизации.

179

Джеймс Альфред Ван Аллен (англ. James Alfred Van Allen; 1914–2006) – американский астрофизик, известный открытием радиационных поясов Земли.

180

Про изучение комет космическими аппаратами читайте в книге «Кометы. Странники Солнечной системы».

181

«Челленджер» (OV‑099) – 2‑й многоразовый космический корабль, названный в честь корабля научной экспедиции XIX века, совершившей кругосветное путешествие. Первый полет состоялся в апреле 1983 года. Погиб в катастрофе 28 января 1986 года.

182

«Атлантис» (OV‑104) – 4‑й многоразовый космический корабль, названный в честь океанографического исследовательского парусного судна. Совершил первый полет в октябре 1985 года, выведен из эксплуатации в 2011 году после 33 полетов в космос. Передан музею в Космическом центре им. Кеннеди на мысе Канаверал.

183

Дактиль (др. греч. dæktɪl) – назван в честь мифических существ – дактилей, которые, согласно греческой мифологии, обитали на горе Ида.

184

Замкнутая эллиптическая орбита вокруг Юпитера.

185

АМС «Галилео» завершил свою миссию 21 сентября 2003 года, войдя в атмосферу Юпитера, преодолев за время успешной миссии 4,632 млрд км.

186

Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса.

187

Лаборатория реактивного движения NASA.

188

Матильда (нем. Mathilde) – астероид спектрального класса С, назван в честь жены французского астронома Мориса Леви, ставшего впоследствии вице-директором Парижской обсерватории. Был открыт Иоганном Палисой 12 ноября 1885 года.

189

Дельта-v (Δv) – скорость космического аппарата, которую необходимо набрать или погасить для выполнения орбитального маневра (изменения траектории) или выхода на определенную орбиту.

190

Обобщенное название процессов, проиходящих с любым телом, находящимся в агрессивной среде открытого космоса под действием космического излучения, солнечного ветра и ударов микрометеоритов.

191

Назван в честь Луи Брайля (1809–1852) – изобретателя языка (шрифта) Брайля – рельефно-точечного тактильного шрифта, предназначенного для письма и чтения незрячими и плохо видящими людьми. Открыт Э. Хелин в Паломарской обсерватории 27 мая 1992 года.

192

Назван в честь Карла Августовича Штейнса (1911–1983) – директора Астрономической обсерватории Латвийского университета, известного своими работами по кометной космогонии. Открыт Н. С. Черных в КрАО 4 ноября 1969 года.

193

Назван в честь древнего поселения Лютеция, существовавшего на месте современного Парижа. Открыт астрономом-любителем Г. Гольдшмидтом на балконе своего дома в Париже.

194

Ныне Исследовательский центр Гленна (Glenn Research Center).

195

Околоземный объект двойной классификации, обладающий как астероидным (4015), так и кометным номером (107P). Был открыт 19 ноября 1949 года Альбертом Уилсоном и Робертом Харрингтоном как комета и переоткрыт как астероид 15 ноября 1979 года Э. Хелин.

196

Базальт – магматическая вулканическая горная порода, в основном состоящая из плагиоклаза, пироксена, магнезиального оливина и вулканического стекла.

197

HED-метеориты (ховардиты, эвкриты, диогениты) составляют около 5 % всех метеоритов, обнаруженных на Земле.

198

Назван в честь одной из первых жриц древнеримского культа богини Весты.

199

Назван в честь Реи Сильвии – одной из легендарных жриц богини Весты в Древнем Риме, матери Ромула и Рема.

200

Назван в честь праздника урожая у индийского народа Суми.

201

Назван в честь сказочного подводного дворца Рюгу-дзё, властителя морской стихии дракона Рюдзина.

202

Микрометеороид – небольшая твердая частица в космосе, массой менее грамма.

203

Назван в честь одного из богов японской мифологии.

204

Назван в честь древнеегипетского божества – птицы Бенну, символа воскресения бога Осириса, царя загробного мира, и ежегодных разливов Нила.

205

Кубсат (англ. CubeSat: cube + satellite) – формат малых (сверхмалых) искусственных спутников Земли для исследования космоса, имеющих габариты 10 × 10 × 10 см при массе не более 1,33 кг.

206

Прибор, измеряющий высоту.

207

Андреа Милани (ит. Andrea Milani; 1948–2018) – итальянский математик и астроном, выдающийся специалист в области небесной механики, создатель систем NEODyS и AstDy S.

208

Термогравиметрия, или термогравиметрический анализ (ТГ) – метод термического анализа, при котором регистрируется изменение массы образца в зависимости от температуры.

209

Прибор для измерения параметров гравитационного поля Земли или других небесных тел.

210

Эфиопское имя останков австралопитека Люси происходит от амхарской фразы «ты чудесная (удивительная)».

211

Назван в честь окаменевших останков трехлетней девочки, обнаруженной в 2000 году недалеко от Люси (Динкинеш).

212

Назван в честь Дональда Йохансона (род. 1943) – американского палеоантрополога, обнаружившего окаменелые останки австралопитека, известного под именем «Люси».

213

Назван в честь Эврибата – глашатая в ахейской армии во время осады Трои.

214

Назван в соответствии с новой редакцией правил (2018 г.) именования малых троянских астероидов (H>12) в честь современной олимпийской чемпионки – Нормы Энрикеты (Кеты) Басилио Сотело (1948–2019), мексиканской легкоатлетки, участницы XIX летних Олимпийских игр 1968 года в Мехико, ставшей первой женщиной, зажегшей чашу олимпийского огня на церемонии открытия Игр.

215

Психея, или Психе (др. – греч. Ψυχή – «душа», «дыхание»), – в древнегреческой мифологии олицетворение души, дыхания. Представлялась в образе бабочки или девушки с крыльями бабочки.

216

На гавайском языке это слово означает «колеблющийся небесный объект».

217

Назван в честь героя греческого мифа о Фаэтоне, сыне бога солнца Гелиоса.

218

Проницающая способность телескопа – предельная звездная величина объектов, которые могут уверенно регистрироваться данным телескопом при выбранном методе наблюдений.

219

FITS (англ. Flexible Image Transport System) – цифровой формат файлов, используемый в научных задачах для хранения, передачи и редактирования изображений и их метаданных.

220

http://www.thinkman.com/dimension4

221

https://timesynctool.com

222

https://arachnoid.com/abouttime

223

https://www.minorplanetcenter.net/new_obscode_request

224

https://minorplanetcenter.net/iau/MPEph/MPEph.html

225

https://ap-i.net/skychart

226

http://www.astrosurf.com/c2a/english/index.htm

227

https://kstars.kde.org

228

https://www.bisque.com/product/theskyx-pro

229

https://starrynight.com

230

https://www.prism-astro.com

231

Здесь и далее я буду описывать принцип работы с FITS-файлами.

232

http://astrometrica.at

233

http://izmccd.puldb.ru

234

https://www.tycho-tracker.com

235

https://www.hnsky.org/astap.htm

236

https://www.astro.louisville.edu/software/astroimagej

237

https://diffractionlimited.com/maxim-dl

238

http://pinpoint.dc3.com/download.html

239

https://www.prism-astro.com/en/home

240

JSON (англ. JavaScript Object Notation) – текстовый формат обмена данными, основанный на JavaScript, имеющий более лаконичный синтаксис, чем формат XML; разработан в начале 2000‑х годов Дугласом Крокфордом.

241

https://minorplanetcenter.net/iau/info/commandlinesubmissions.html

242

https://cgi.minorplanetcenter.net/cgi-bin/checkmp.cgi

243

https://minorplanetcenter.net/iau/NEO/toconfirm_tabular.html

244

https://www.wgsbn-iau.org

245

https://minorplanetcenter.net/iau/lists/MPDiscsNum.html

Content

Леонид Еленин
Астероиды: рожденные пламенем

Глава 1 Primus

Глава 2 Имя мне – легион

Глава 3 Астероиды. Откуда взялись и какими бывают?

Глава 4 Первый среди равных

Глава 5 Угроза из космоса

Глава 6 Всевидящее око

Глава 7 Космические миссии к астероидам

Глава 8 Как открыть астероид?

Оборудование

Условия наблюдений

Получение IAU-кода обсерватории

Планирование и проведение наблюдений

Где искать?

Обработка снимков

Форматы измерений

Идентификация объектов

Околоземные астероиды

Сопровождение открытия

Официальное открытие – определение приоритета и именование

Примечания