Снимки цереры в высоком разрешении. Новые изображения карликовой планеты церера. Передача данных на Землю
Космический аппарат Dawn продолжает своё неспешное исследование астероида Церера. Так, в пятницу, 23 октября, он провёл очередное включение ионной двигательной установки с целью перемещения на четвёртую и заключительную научную орбиту вокруг этого объекта пояса астероидов. В настоящее время аппарат успешно закончил свою двухмесячную исследовательскую работу на высоте 1470 километров от поверхности Цереры и передал разнообразную информацию на Землю.
На новой орбите Dawn продолжить заниматься картографией Цереры, а спускаться на неё аппарат будет более семи недель. Итоговая высота над поверхностью будет составлять всего 380 километров. Где-то с середины декабря 2015 года Dawn начнёт собираться научную информацию, включая изображения Цереры в разрешении 35 метров на пиксель.
Специалисты миссии Dawn представили на всеобщее обозрение новый снимок таинственных пятен на астероиде Церера. На сегодняшний день этот снимок является самым близким и самым подробным взглядом на кратер Окатор, в котором и расположились эти таинственные особенности. Разрешение снимка составляет 140 метров на пиксель.
10 сентября 2015 года
С той орбиты, на которой находился аппарат, уже очень хорошо видны формы самого яркого центрального пятна, а также другие особенности самого кратера. Но, поскольку эти пятна всё же намного ярче подстилающей поверхности, специалисты на представленном снимке на самом деле объединили два кадра: один кадр правильно экспонирован для изучения пятен, а другой для того, чтобы можно было видеть дно кратера.
«Благодаря станции Dawn мы смогли прямо на глазах преобразовать далёкое странное пятно в сложный, красивый и захватывающий пейзаж. Совсем скоро научный анализ покажет геологическую и химическую природу этого таинственного и гипнотического внеземного пейзажа», - Марк Рейман, главный инженер миссии Dawn.
В настоящее время космический аппарат закончил два одиннадцати дневных цикла картографирования поверхности Цереры, а 9 сентября 2015 года начал третий. Всего, за последующие две месяца Dawn создать карту поверхности шесть раз, а каждый цикл состоит из 14 орбит. Создавая карты на каждой орбите немного под другим, углом учёные в итоге смогут создать стереоизображения и полностью трёхмерное представление.
Аппарат НАСА «Рассвет» (Dawn) прислал снимки карликовой планеты Церера, сделанные с максимально близкого расстояния. На них видны ранее не известные подробности рельефа, в том числе высокая конусообразная гора с признаками кратерного происхождения, опутанная сетью трещин.
Снимок конусообразной горы с расстояния 1 470 км. Южное полушарие, высота 6 км. Ярко очерчен периметр, у испещрённых трещинами склонов практически отсутствуют обломки пород. Фото NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
«”Рассвет” безупречно работает на новой орбите. Теперь он присылает в три раза более чёткие снимки, открывая новые черты этой карликовой планеты», - делится Марк Рэйман, главный конструктор аппарата и руководитель его миссии из Лаборатории реактивного движения НАСА, расположенной в городе Пасадена штата Калифорния.
Внизу слева - горный хребет в центре кратера Урвара на Церере. Фото NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Снимок кратера Гауэ от аппарата «Рассвет». Гауэ - немецкая богиня, которой делались подношения в период уборки пшеницы. Фото NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Новая орбита движения «Рассвета» расположена в 1470 км над Церерой. На съёмку всей поверхности планеты и отправку изображений на Землю у него уходит 11 дней. За это время он совершает 14 оборотов вокруг карлицы. За ближайшие два месяца он проделает эту работу 6 раз.
Для создания обширной карты поверхности Цереры «Рассвет» использует кадровый фотоаппарат, дающий возможность 3D-моделирования снимков. Его разрешение составляет 140 метров на пиксель. Один снимок запечатлевает менее 1% всей поверхности планеты. Одновременно с этим на аппарате работают спектрометры для инфракрасного и видимого излучения. С их помощью делаются фотографии, по которым учёные анализируют минеральный состав поверхности планеты.
Исследователи также намерены сделать более точные измерения гравитационного поля Цереры для расчёта следующей, более низкой (375 км) орбиты аппарата, переход на которую планируется на конец октября этого года. «Рассвет» - первый аппарат, отправленный к карликовой планете. Он также первым получил задание исследовать два разных объекта Солнечной системы. В 2011-2012 годы он 14 месяцев вращался вокруг протопланеты Веста, а 6 марта 2015 года добрался до Цереры.
Церера была открыта 1 января 1801 года итальянцем Джузеппе Пиацци. Это единственный объект пояса астероидов, который при определенных условиях можно увидеть невооруженным глазом.
Цереру в 2006 году квалифицировали как карликовую планету, т. е. такое небесное тело, размеры которого позволяют ему под действием внутренних сил принять форму, близкую к сферической. Весьма важно, что изучение Цереры зондом Dawn будет проводиться тем же оборудованием, что и Весты, а потому полученные результаты будут легко сопоставимы между собой.
Карта поверхности
Программа исследования
В процессе исследований Цереры будет задействовано все имеющееся на станции оборудование, ранее использовавшееся при изучении Весты. Это фотоаппаратура, спектрограф и детектор излучений. Кроме того, при помощи радиоизмерений будет оценено гравитационное поле небесного тела, что позволит определить изменение плотности внутри его и таким образом установить, имеется ли у Цереры металлическое ядро. На самой низкой орбите будет опробован новый метод управления аппаратом, называемый «гибридный», при помощи двигателей-маховиков, похожих на гироскоп. Цель эксперимента – стремление сэкономить гидразин для использования в непредвиденных случаях.
Примерный график исследований
По планам ученых космический аппарат попадет в зону гравитации Цереры в начале апреля 2015 года. Сблизившись до 4430 км и выйдя на круговую орбиту, станция начнет 22-дневную программу исследования карликовой планеты. Затем произойдет снижение до 1480 км и работы продолжатся. Самая низкая орбита, на которую планируется опустить летательный аппарат, приблизительно составляет 375 км. На ней зонд должен провести около трех месяцев. Далее ситуация будет развиваться в зависимости от точности реализации предыдущих этапов, наличия в топливных баках гидразина и оставшегося запаса электроэнергии у никель-водородной батареи.
Фотографирование
Фотографирование небесного тела начнется, как только летательный аппарат приблизится к нему на расстояние 13500 км. Уже с этой высоты Церера выглядит в 8 раз больше Луны. Исследования активизируются, когда космический зонд опуститься на более низкие круговые орбиты. Последовательная фотосъемка, сначала с высоты 4430 км, затем – 1480 и на заключительном этапе – 375 км, которая будет проводиться почти шесть месяцев, позволит создать первоначальную обзорную, а потом и детальную карту всех участков карликовой планеты. За это время будут сделаны тысячи фотографий, которые постепенно будут передаваться на Землю.
Передача данных на Землю
Галерея антенн сети Deep SpaceNetwork.
Общение с Землей космический аппарат начнет, как только появится первая информация для передачи. Данные будут посылаться выборочно, просматриваться в центре управления и только после этого будет даваться команда на отправку оставшейся части. Делается это для того, чтобы получить самую актуальную информацию в первую очередь. Данные будут предварительно сжиматься, так как по земным меркам скорость передачи невысока. Кроме того, проектная скорость передачи (41–128 кбит/с) может стать значительно ниже из-за технических неполадок, как это уже было в районе Весты. Тогда вышла из строя главная антенна, но ученым удалось восстановить ее работоспособность. Принимать данные зонда будет крупнейшая и самая мощная система дальней космической связи, Deep SpaceNetwork .
Особые ожидания
Ряд ученых предполагает, что Церера на 25% состоит из воды, что превышает все имеющиеся земные запасы, причем часть из нее может находиться в жидкой фазе под 100-киллометровой толщью льда. Пока это гипотеза, но до ее подтверждения или опровержения ждать осталось уже немного. Небесных тел, имеющих жидкую воду, до настоящего времени ученым находить не удавалось, что естественно подогревает интерес к экспедиции космического зонда Dawn. Наличие больших запасов льда на пути к другим планетам Солнечной системы открывает возможности его использования для нужд будущих пилотируемых экспедиций.
1 июля основная миссия зонда Dawn подошла к концу. NASA не собирается прекращать работу аппарата, как . Но и дальше Цереры Dawn не полетит, как предполагалось. Раньше команда проекта планировала, что зонд после изучения планетоида Цереры полетит дальше - сначала к Солнцу, выйдя на безопасную для себя орбиту, и затем к астероиду Адеона . Последний пункт плана был рассчитан на май 2019 года.
Но сейчас специалисты пришли к выводу , что изучение Цереры стоит продолжить - научная ценность текущей миссии будет выше, чем посещение Адеоны. Ученые полагают, что Dawn сможет получить интересные для науки данные при прохождении планетоида через перигелий - минимально удаленную от Солнца точку орбиты. Команда проекта никак не могла прийти к общему мнению в плане продления миссии зонда. 1 июля на сайте NASA даже появился пост с информацией о полете Dawn к Адеоне. Чуть позже пост убрали, а представители агентства заявили о том, что публикация этого материала была ошибкой. Теперь на сайте размещена информация о том, что зонд остается на орбите Цереры. 
Фотографии пятен на Церере, присланные Dawn в марте 2016 года (фото: NASA)
Долгая дорога к Церере
История зонда Dawn началась в 1992 году, когда ведущий специалист проекта Кристофер Рассел (Christopher Russell) представил эффективные ионные двигатели аппарата. Они не могут развивать такую значительную тягу, как ракетные двигатели, зато работают гораздо дольше. Такие движки изначально планировалось устанавливать на искусственные спутники Земли, но Рассел решил поставить их на аппарат, который отправится к поясу астероидов Солнечной системы.Авторы проекта получили три отказа от руководства NASA, но в 2001 миссия все же получила одобрение. В рамках миссии зонд Dawn должен был посетить два крупнейших объекта пояса астероидов: Весту, самый большой астероид в Солнечной системе, и Цереру, карликовую планету. По словам Рассела, при использовании химических ракетных двигателей к Весте и Церере понадобилось бы запустить два аппарата - топлива просто не хватило бы на посещение сразу двух объектов в поясе астероидов. Но поскольку команда проекта решила использовать ионные двигатели, всю программу можно было выполнить с использованием всего одного аппарата.
Почему для изучения решили выбрать Весту и Цереру? Дело в том, что ученые считали их старейшими объектами Солнечной системы. Их изучение помогло бы прояснить некоторые аспекты происхождения планет и выяснить, какие процессы привели к формированию Солнечной системы в текущем ее виде. При этом оба объекта отличаются друг от друга. Веста - скалистый мир без большого количества жидкости или газов. Поверхность Весты покрыта метеоритными кратерами. Церера отличается от Весты меньшей плотностью, ранее высказывались предположения, что ее поверхность может быть покрыта льдом, а под поверхностью может скрываться океан жидкой воды. Кроме того, на поверхности Цереры астрономы заметили загадочные яркие пятна. Но с Земли было невозможно понять, что это за образования, и какова их природа. Церера - единственный объект в Солнечной системе с такими свойствами.
Успехи миссии Dawn
Зонд запустили в космос в 2007 году. Вывод аппарата за пределы Земли был осуществлен при помощи ракеты-носителя Delta II. К Весте аппарат приблизился в 2011 году.
Кратер Антония (южное полушарие Весты). Фото: NASA
Пробыв на орбите астероида год, зонд отправился к Церере. На орбиту планетоида Dawn вышел в марте 2015 года. В октябре 2015 года космический аппарат занял самую низкую орбиту.
По мере сближения с планетоидом ученые Земли получали все более и более качественные снимки Цереры и ее поверхности. Но природу пятен удалось выяснить только после максимального сближения с планетоидом. До этого момента одной группой ученых высказывались предположения о том, что пятна - это выход водяного льда на поверхность. Другие специалисты утверждали, что это выход солей на поверхность.
После того, как зонд выслал последние данные изучения пятен с фотографиями высокого разрешения этих образований, ситуация прояснилась. Вероятнее всего, пятна состоят из сульфата магния, химического соединения с большим альбедо. Кстати, не так давно ученые над этими пятнами.
Ученые выяснили, что под поверхностью планетоида находятся крупные запасы водяного льда. Ученые утверждают, что на ранних этапах своей эволюции Церера была теплым миром, и на ее поверхности плескался океан. К сожалению, с течением времени этот мир начал остывать. А поскольку собственного источника тепла (как у Европы, например) у планетоида не было, то вода замерзла.