Проект Stardust@Home

7 февраля 1999 года с мыса Канаверал к комете Вильда-2 стартовал космический аппарат «Стардаст» (Stardust — «Звездная пыль»). Его основной целью был сбор кометной пыли с последующей доставкой образцов на Землю.

На некоторых участках траектории собирались также образцы межпланетной и межзвездной пыли. План доставки образцов был беспрецедентным: еще никогда в истории космонавтики ни один аппарат не возвращался на Землю с такого расстояния. Комета Вильда-2,как главный объект миссии,была выбрана не случайно - за всю свою жизнь она сближалась с Солнцем только 5 раз. До 1974 года орбита этой кометы вокруг Солнца была долгопериодической. Ее перигелий, то есть ближайшая к Солнцу точка орбиты, находился в районе Юпитера, в 5 астрономических единицах от Солнца (1 а. е. = 150 миллионам километров — расстояние от Земли до Солнца). В афелии комета уходила еще в пять раз дальше. Значительное удаление от Солнца обеспечивало сохранность материала ее ядра. Так было до 10 сентября 1974 года, когда комета прошла менее чем в миллионе километров от Юпитера. Мощное поле тяготения планеты-гиганта резко изменило орбиту кометы. Прежний перигелий стал афелием, а новый перигелий расположился всего в полутора астрономических единицах от Солнца. С приближением к Солнцу летучие вещества ядра стали испаряться, блеск кометы вырос, и при первом же прохождении перигелия в 1978 году она была открыта Паулем Вильдом (Paul Wild) из астрономического института Бернского университета. Таким образом, это дальняя и «свежая» комета, совсем недавно оказавшаяся во внутренней части Солнечной системы. К тому же по счастливой случайности ее нынешняя орбита имеет небольшое (3 градуса) наклонение к плоскости эклиптики, то есть к земной орбите. Это сделало ее удобной целью для изучения с помощью космических аппаратов. Ведь большинство комет имеют значительное наклонение, а изменение плоскости орбиты — один из самых затратных маневров в космонавтике. Грех было упускать такой шанс изучить хорошо сохранившуюся с древних времен комету с близкого расстояния, и NASA поставило перед собой амбициозную цель — доставить на Землю образцы кометного вещества.
Реализация проекта создания автоматической межпланетной станции для исследования кометы была начата в 1995 году в рамках программы NASA «Discovery». «Стардаст» стала первой американской АМС, специально созданной для исследования кометы и доставки кометного вещества на Землю. Космический аппарат был разработан и изготовлен компанией Lockheed Martin Astronautics (LMA). Стоимость работ составила 128,4 млн. долларов, ещё 37,2 млн. долларов было затрачено на управление, которое осуществлялось Центром управления LMA при поддержки Лаборатории реактивного движения (JPL).

Станция была запущена 7 февраля 1999 года в 21:04:15.238 UTC с космодрома на мысе Канаверал (стартовая площадка SLC-17A) с помощью ракеты-носителя «Дельта-2» (модель 7426). 8 февраля АМС прошла в 53400 километров от Луны.

Помимо основной задачи, аппарат выполнял фотографирование Луны, а также сблизился (на расстояние 3060 км) с небольшим астероидом Аннифранк, находящемуся в основном поясе астероидов между Марсом и Юпитером, и сделал более 70 фотоснимков поверхности этого небесного тела. В назначенный день, 2 января 2004 года, преодолев с момента старта 3,2 миллиарда километров, космический аппарат «Стардаст» вошел в газопылевое облако — кому, окружающую ядро кометы Вильда-2. До максимального сближения оставалось еще 5 часов полета, когда на аппарат обрушился настоящий шквал кометных частиц. Они летели навстречу с весьма внушительной скоростью — 6 км/с и по крайней мере в десяти местах пробили верхний слой противометеоритной защиты.

Специалисты ожидали, что концентрация частиц будет равномерно возрастать с приближением к ядру, но данные монитора пыли свидетельствуют, что в течение получаса во время наибольшего сближения «Стардаст» в течение получаса четырежды проходил сквозь настоящие рои частиц, между которыми концентрация пыли была очень низкой.

Заранее создатели станции могли теоретически оценить средний поток частиц, но никак нельзя было гарантировать, что не предусмотренный моделью тяжелый камень не врежется в станцию и не нарушит ее работу. Поэтому легко понять ликование операторов и ученых в центре управления, когда ведущий «кометолог» Дон Йоманс объявил: «Хорошие новости! Мы прошли наибольшее сближение без каких-либо повреждений».Пока 16 двигателей «Стардаста» компенсировали «порывы метеорного урагана», стараясь сохранить ориентацию аппарата в пространстве, в заполненном аэрогелем коллекторе осело более тысячи частиц.В момент максимального сближения «Стардаст» прошел в 236 километрах от ядра. Пролет с солнечной стороны гарантировал хорошие условия съемки. С помощью навигационной камеры было сделано 72 фотографии ядра в период от –30 до +5 минут от момента наибольшего сближения. Как и предполагали специалисты, ядро было округлым, около 5 километров в диаметре, но вот его рельеф оказался весьма разнообразным. На поверхности обнаружены громадной величины булыжники, 100-метровые скалы, глубокие «дыры» и напоминающие кратеры круговые структуры размером до километра.На некоторых снимках, сделанных «Стардастом», заметны струи газа, исходящие из активных участков поверхности, вероятно, трещин в коре кометы. Это испаряется лед, и потоки газа устремляются в космос, образуя хвост кометы. Впервые в истории запечатлены не только сами потоки частиц пыли и газа, но и места их выхода. Надо заметить, что если наблюдать эти потоки, находясь на поверхности, они окажутся почти прозрачными и будут выдавать себя лишь потоками пыли, увлекаемыми струями газа. Пылинки будут мерцать в солнечном свете наподобие трассирующих пуль, выпущенных с поверхности в небо.

После пролёта кометы ловушка пылевых частиц была герметично закрыта и спрятана в возвращаемую капсулу. В следующий раз ее открыли только в «чистой комнате» Космического центра имени Джонсона. До Земли оставалось более миллиарда километров и почти 2 года полета. Капсула с образцами кометного вещества вернулась на Землю 15 января 2006 года. На скорости 46446 км/ч (рекордная скорость для возвращаемых аппаратов) она вошла в атмосферу Земли и успешно приземлилась в пустынной местности штата Юта.

132 ячейки капсулы заполнены уникальным материалом — аэрогелем. Это вещество отличается уникальными характеристиками, в частности, сверхнизкой плотностью. Именно поэтому аэрогель способен затормозить летящие на сверхвысокой скорости частицы без их перегрева, позволяя предотвратить разрушение даже органических молекул, если они окажутся на этих частицах.

После вскрытия капсулы стало ясно, что миссия выполнена успешно — захвачено множество крупных и мелких частиц. За время своего полёта зонд преодолел более 4,6 млрд. км (рекордное расстояние для возвращаемого аппарата). В настоящее время зонд находится в работоспособном состоянии и специалисты НАСА изучают возможности по его дальнейшему использованию.
По статистическим подсчетам, в аэрогелевую ловушку размером с теннисную ракетку должно попасть 45 частиц космического вещества.Частицы имеют размер около одного микрона.Поиск частиц можно сравнить с поиском 45муравъёв на футбольном поле. Если в NASA будут искать эти частицы своими силами, то на это уйдет 30 тысяч человеко-часов, или около 20 лет.

Поэтому весь объем 132 аэрогелевых сегментов ловушки будет отсканирован с фокусом на 42 глубинах. Специальный сканер для этой работы «одолжил» NASA Университет Калифорнии в Беркли.В ночь с 1 на 2 августа2006года стартовал международный интернет-проект Stardust@home. Принимая в нём участие каждый желающий может найти частичку межзвездного вещества, не выходя из дому, и назвать ее в свою честь. Добровольцев ожидает огромное количество размеченных сканов ,а к середине 2007 года работы первой фазы по сканированию аэрогеля закончат и начнётся вторая фаза. Тогда весь объем для поиска частиц межзвездной пыли составит 700 000 участков поверхности или почти 30 миллионов сканов. Для принятия участия в проекте Stardust@home необходимо прочитать короткий веб-учебник. Далее, вы должны пройти веб-тест и после того как он будет удачно пройден вы имеете право зарегистрироваться и участвовать. Алгоритм работы таков: человек скачивает себе группу из 42 послойных изображений, соединенных в одно анимированное. «Путешествие» вглубь участка аэрогеля доброволец осуществляет движением мыши. Если частица пыли не обнаружена, участник проекта ставит отметку об этом на сайте проекта и скачивает новый кусок работы. Если же частица обнаружена, то файл отдается для перепроверки сотне других, выбранных наугад участников проекта, и только после этого частица считается обнаруженной.
Главной особенностью этого проекта является то,что его участники принимают активное участие,а не пассивное,как в проектах на платформе BOINC.

***********************************************