Dawn (Рассвет) — зонд миссии НАСА, который работал между 2007 и 2018 годами, побив несколько рекордов на своем пути. Когда он вышел на орбиту вокруг астероида Веста, он стал первым космическим кораблем, который вращался вокруг тела в поясе астероидов — месте между Марсом и Юпитером, где космические скалы собраны в большом количестве. Покинув Весту, зонд отправился к карликовой планете Церера, став первым космическим кораблем, который вышел на орбиту карликовой планеты и первым космическим кораблем, который находился на орбите сразу двух небесных тел.
«Сегодня мы празднуем окончание нашей миссии «Рассвет», ее невероятные технические достижения, жизненно важные знания, которые она дала нам, и благодарим команду, позволившую космическому кораблю совершить эти открытия», — сказал Томас Зурбухен, помощник администратора Дирекции научных миссий НАСА в Вашингтоне, при завершении миссии в ноябре. «Потрясающие снимки и данные, полученные Dawn с Весты и Цереры, имеют решающее значение для понимания истории и эволюции нашей Солнечной системы».
Вне нашего мира
27 сентября 2007 года с мыса Канаверал во Флориде был запущен ракета-носитель Дельта-2 с зондом Dawn. Пройдя 2.8 миллиардов километров, космический корабль прибыл на астероид Веста 16 июля 2011 года. Проведя почти год на орбите вокруг Весты, второго по величине объекта в поясе астероидов, 5 сентября 2012 года «Рассвет» покинул этот астероид и направился к карликовой планете Церере, находящейся на расстоянии еще 4.9 миллиарда км.
6 марта 2015 года Dawn вышел на орбиту вокруг Цереры — самого массивного объекта в поясе астероидов между Марсом и Юпитером, вес которого составляет почти две трети от общей массы пояса. Его массивный размер и округлость означают, что он квалифицируется как карликовая планета. В отличие от полноразмерной планеты, карликовая планета — это круглый объект, который не способен очистить свою орбиту от более мелких объектов. «Рассвет» оказался первой миссией, которая посетила карликовую планету: миссия НАСА «Новые горизонты» добралась до Плутона всего лишь несколько месяцев спустя (зонд «Новые горизонты» был запущен до «Рассвета», но ему пришлось пролететь гораздо больше).
При помощи ионной двигательной установки космическому кораблю потребовалось четыре дня, чтобы разогнаться от 0 до 97 км/ч на максимальной тяге. Каждый двигатель создавал примерно такое же усилие, что и вы, удерживая на ладони один лист бумаги. Однако со временем это небольшое ускорение приводит к серьезному изменению скорости. В 2010 году Dawn превзошел предыдущий рекорд по ускорению, установленный зондом НАСА Deep Space 1, когда его суммарное приращение скорости за все 3 года полета составило 4.3 км в секунду.
«Я рад, что именно Dawn превзошел рекорд DS1», — заявил в своем заявлении Марк Рейман, главный инженер миссии Dawn и в прошлом инженер миссии Deep Space 1. «Это дань уважения всем, кто участвовал в разработке и эксплуатации этого замечательного космического корабля».
Исследование Весты
Первой остановкой «Рассвета» была Веста, скалистый астероид и второй по величине обитатель пояса астероидов. Изображения, полученные Dawn, позволили ученым обнаружить экзотический и разнообразный геологический ландшафт этой космической скалы. Исследователи использовали данные, собранные зондом, чтобы составить первую карту астероида, диаметр которого составляет 530 км.
Ученые также обнаружили, что Веста имеет многослойную структуру, подобно Земле. Космический корабль показал, что у астероида есть достаточно большое железо-никелевое ядро, как у Меркурия, Земли и Марса — его вес составляет около 18% от общей массы Весты. Поверхность полностью базальтовая, из застывшей лавы, а сам астероид когда-то имел магнитное поле.
«Рассвет» также подтвердил, что Веста является источником метеоритов типа ховардит-эвкрит-диогенит (HED), обнаруженных на Земле и Марсе. Вероятно, HED прибыли из ударного бассейна, который исследователи назвали Реасильвия (Rheasilvia). Самому бассейну около 1 миллиарда лет, и он образовался в результате массивного столкновения, благодаря которому была стерта и выброшена в космос большая часть южного полушария астероида. Имея диаметр 500 км, Реасильвия почти так же велика, как сама Веста. «Веста, вероятно, была тогда близка к разрушению», — сказал Кэрол Рэймонд, заместитель главного исследователя миссии Dawn.
Изучение данных с «Рассвета» также показывают, что Веста может скрывать лед под своей поверхностью. Первоначально ученые подозревали, что шероховатости на поверхности астероида произошли от ударов, но данные зонда показывают, что некоторые из этих особенностей вызваны льдом, похороненным под поверхностью.
«Мы предполагаем, что таяние подповерхностного льда может быть ответственно за образование складок на поверхности», — сказал Эссам Хегги, ученый-планетолог из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе. «Погребенный лед мог оказаться на поверхности после удара, который вызвал таяние нагретого льда и образование трещин и складок на поверхности астероида».
HED-метеориты.
Полученные данные означают, что лед мог играть более важную роль в формировании этого астероида, чем считалось ранее. «Мы отправились к Весте, чтобы заполнить пробелы в наших знаниях о ранней истории нашей Солнечной системы», — сказал Кристофер Рассел, главный исследователь миссии Dawn. «Наш зонд заполнил эти страницы истории и дал нам многое другое, открывая нам, насколько особенной является Веста, выжившая с самых ранних дней Солнечной системы. Теперь мы можем с уверенностью сказать, что Веста напоминает маленькую планету больше, чем типичный астероид».
Изучение Цереры
В то время как Веста оказалась скалистым телом, Церера на удивление ледяная. Еще до прибытия зонда «Dawn» ученые подсчитали, что вода может составлять до четверти карликовой планеты, хотя она и спрятана под поверхностью. Наблюдения, сделанные космическим телескопом Хаббла, выявили облако пара, которое вызвало предположение, что карликовая планета может дегазироваться, хотя «Рассвет» не обнаружил никаких сильных признаков такой активности.
На первый взгляд, Церера выглядит относительно «мягкой». Помимо нескольких больших кратеров, единственной выдающейся ее особенностью является гора Ахуна Монс. Исследователи подозревают, что гора была криовулканом, сочившимся льдом вместо горячей лавы. Дальнейшие исследования показали, что, хотя сегодня его можно считать «одинокой горой», у него могли быть спутники в прошлом. Эти горы, сделанные изо льда, могли медленно растекаться по поверхности.
«Мы считаем, что у нас есть очень хороший пример того, что на Церере было много криовулканов, но они деформировались», — сказал в своем заявлении исследователь миссии Dawn Майкл Сори из Университета Аризоны в Тусоне. Та же участь может поджидать и этот одинокий вулкан. «Ахуне Монсу не более 200 миллионов лет. У него просто не было времени для деформации», — сказал Сори.
Еще при подлете Dawn заметил яркие пятна, которых оказалось больше 130, и все они были связаны с небольшими кратерами. Первоначально считалось, что они состоят из сульфата магния, однако при последующем изучении оказалось, что пятна состоят из карбонатных солей, которые образуются только в присутствии воды. Поскольку вода почти сразу испаряется на поверхности карликовой планеты, обнаружение карбонатов показало, что под ее поверхностью была жидкость. «Это было то, чего мы не ожидали», — сказал Рассел. «Карбонаты являются важными маркерами процессов, которые, по нашему мнению, произошли внутри карликовой планеты, что делает ее более похожей на Землю».
Эта фотография Цереры и одного из ее ключевых ориентиров, горы Ахуна Монс, была одним из последних снимков зонда, переданных до того, как он истощил запасы топлива. Фотография была получена 1 сентября 2018 года с высоты 3570 км.
«Текучий» лед, образовавший Ахуна Монс, и присутствие солей позволяют предположить, что древний океан когда-то простирался под корой Цереры. «Мы считаем, что эти яркие пятна являются признаком того, что когда-то на Церере был глобальный океан», — сказал Линн Квик, планетарный геолог из Смитсоновского института в Вашингтоне. Этот океан может продолжать подпитывать деятельность Цереры и сегодня. «Вполне возможно, что на поверхность все еще выходит рассол», — сказал Натан Стейн, ученый-планетолог из Калифорнийского технологического института в Пасадене. «Это, конечно же, интригует».
Исследователи также обнаружили богатые аммиаком глины на карликовой планете. Аммиак чаще встречается во внешней солнечной системе, поэтому этот материал мог быть доставлен в Цереру кометами, или его присутствие может быть признаком того, что карликовая планета образовалась дальше, чем она находится сейчас.
Эти и другие открытия зонда «Dawn» показали, что Церера — это богатый, развивающийся мир.
Конец «Рассвета»
Хотя у космического корабля больше нет топлива, «Рассвет» будет продолжать вращаться вокруг Цереры в течение нескольких следующих десятилетий. Правила защиты планет требуют, чтобы прошло как минимум 20 лет, прежде чем космическому кораблю будет позволено врезаться в карликовую планету, чтобы уменьшить вероятность загрязнения земными микроорганизмами. Команда «Рассвета» решила вывести зонд на орбиту, которая будет удерживать его в полете не менее 50 лет.
