Введение
Четвертая миссия программы Discovery; возвращение образцов с периодической кометы Wild 2. Stardust — это 385-килограммовый роботизированный космический зонд, запущенный НАСА 7 февраля 1999 года. Его основной задачей было собрать образцы пыли из комы кометы Wild 2, а также образцы космической пыли и доставить их на Землю для анализа. Это была первая миссия такого рода по возвращению образцов. По пути к комете Wild 2 он также пролетел мимо и изучил астероид 5535 Annefrank. Основная миссия была успешно завершена 15 января 2006 года, когда капсула с образцами вернулась на Землю. Продление миссии, под кодовым названием NExT, завершилось в феврале 2011 года, когда Stardust встретился с кометой Tempel 1 — небольшим телом Солнечной системы, ранее посещенным Deep Impact в 2005 году. Stardust прекратил работу в марте 2011 года. 14 августа 2014 года ученые объявили об идентификации возможных межзвездных частиц пыли из капсулы Stardust, возвращенной на Землю в 2006 году.
Stardust was a 385 kilogram robotic space probe launched by NASA on 7 February 1999. Its primary mission was to collect dust samples from the coma of comet Wild 2, as well as samples of cosmic dust, and return them to Earth for analysis. It was the first sample return mission of its kind. En route to Comet Wild 2, it also flew by and studied the asteroid 5535 Annefrank. The primary mission was successfully completed on 15 January 2006 when the sample return capsule returned to Earth. A mission extension, codenamed NExT, culminated in February 2011 with Stardust intercepting Comet Tempel 1, a small Solar System body previously visited by Deep Impact in 2005. Stardust ceased operations in March 2011. On 14 August 2014, scientists announced the identification of possible interstellar dust particles from the Stardust capsule returned to Earth in 2006.
История
Начиная с 1980-х годов, ученые начали поиск специальной миссии для изучения кометы. В начале 1990-х годов несколько миссий по изучению кометы Галлея стали первыми успешными миссиями, вернувшими данные с близкого расстояния. Однако американская кометарная миссия Comet Rendezvous Asteroid Flyby была отменена по бюджетным соображениям. В середине 1990-х годов была оказана поддержка более дешевой миссии класса Discovery, которая должна была изучить комету Wild 2 в 2004 году, так как считалось, что удары частиц на скорости свыше, даже в аэрогель, были бы смертельны для любого известного микроорганизма.
Новое исследование Tempel 1 (NExT)
19 марта 2006 года ученые, работавшие над проектом Stardust, объявили о рассмотрении возможности перенаправления космического аппарата для выполнения дополнительной миссии – получения изображений кометы Tempel 1. Эта комета ранее была целью миссии Deep Impact в 2005 году, в ходе которой на ее поверхность был направлен ударный модуль. Возможность продления миссии была критически важна для получения изображений ударного кратера, который Deep Impact не удалось зафиксировать из-за пыли, поднятой при ударе и заслонившей поверхность. 3 июля 2007 года продление миссии было одобрено, и она получила название New Exploration of Tempel 1 (NExT). Это исследование позволит впервые увидеть изменения, произошедшие в ядре кометы после ее сближения с Солнцем. Кроме того, NExT расширит картографирование Tempel 1, сделав ее ядро наиболее детально изученным на сегодняшний день. Это картографирование поможет ответить на ключевые вопросы, касающиеся геологии ядер комет. Ожидалось, что миссия пролета потребует практически всего оставшегося топлива, что означало бы окончание срока службы космического аппарата.
Встреча с Темпелем 1
В 04:39:10 UTC 15 февраля 2011 года Stardust NExT встретил комету Tempel 1 с расстояния. Место удара, полученное в результате миссии Deep Impact, также было наблюдаемо, хотя и едва различимо из-за оседающей в кратер пыли и обломков.
Конец расширенной миссии
24 марта 2011 года примерно в 23:00 UTC зонд Stardust выполнил маневр, чтобы израсходовать остатки топлива. Он вошел в атмосферу со скоростью, став самым быстрым возвращаемым в атмосферу Земли объектом, созданным человеком. Капсула следовала по крутой траектории спуска, снизив скорость с Маха 36 до дозвуковой за 110 секунд. Максимальное замедление составило 34 g и было достигнуто через 40 секунд после начала спуска на высоте 55 км над Спринг-Крик, штат Невада. Затем капсула спустилась на парашюте и приземлилась в 10:12 UTC на полигоне для испытаний и тренировок в штате Юта, рядом с полигоном армии США Дагуэй. После этого капсула была доставлена военным самолетом из Юты на авиабазу Эллингтон в Хьюстоне, штат Техас, а затем в незапланированном конвое перевезена по суше в отделение кураторства планетарных материалов Космического центра имени Джонсона в Хьюстоне для начала анализа.
Обработка образцов
Контейнер с образцами был доставлен в чистую комнату с коэффициентом чистоты в 100 раз превышающим таковой в операционной больницы, чтобы исключить загрязнение межзвездной и кометной пыли. По предварительным оценкам, в аэрогелевом коллекторе содержалось не менее миллиона микроскопических частиц пыли. Десять частиц оказались размером не менее 100 микрометров (0,1 мм), а самая крупная – около 1000 микрометров (1 мм). Было обнаружено около 45 следов попадания межзвездной пыли на коллектор образцов, расположенный на обратной стороне коллектора кометной пыли. Зерна пыли наблюдаются и анализируются командой добровольцев в рамках проекта Stardust@Home. Общая масса собранного образца составила приблизительно 1 мг. В декабре 2006 года в научном журнале Science было опубликовано семь статей, посвященных первоначальным результатам анализа образцов. Среди основных результатов: широкий спектр органических соединений, включая два, содержащих азот, пригодный для биологических процессов; местные алифатические углеводороды с более длинными цепями, чем наблюдаемые в диффузной межзвездной среде; обилие аморфных силикатов в дополнение к кристаллическим силикатам, таким как оливин и пироксен, что подтверждает смешение вещества Солнечной системы и межзвездного вещества, ранее установленное спектроскопическими наблюдениями с Земли; отсутствие гидратированных силикатов и карбонатных минералов, что указывает на отсутствие водной обработки кометной пыли; в возвращенных образцах также обнаружено ограниченное количество чистого углерода (CHON); метиламин и этиламин были найдены в аэрогеле, но не связаны с конкретными частицами. В 2010 году доктор Эндрю Вестфаль объявил, что доброволец Stardust@home Брюс Хадсон обнаружил на одном из изображений аэрогеля след (обозначенный как "I1043,1,30"), который может содержать межзвездное пылевое зерно. Программа позволяет признавать и называть открытия, сделанные добровольцами. Хадсон назвал свое открытие "Орион". В апреле 2011 года ученые из Университета Аризоны обнаружили свидетельства наличия жидкой воды в комете Wild 2. Они обнаружили минералы сульфида железа и меди, образование которых требует присутствия воды. Это открытие опровергает существующее представление о том, что кометы никогда не нагреваются достаточно для плавления своего ледяного ядра. Весной 2014 года было объявлено об извлечении частиц межзвездной пыли в рамках миссии Stardust программы Discovery. В настоящее время образцы Stardust доступны для идентификации всем желающим после прохождения обучения на веб-странице Беркли.
Местонахождение космического аппарата
В настоящее время спускаемый аппарат находится в Национальном музее авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия. Его экспозиция началась 1 октября 2008 года, в 50-ю годовщину основания NASA. Спускаемый аппарат представлен в режиме демонстрации сбора образцов, рядом с образцом аэрогеля, использованного для сбора этих образцов.