На рубеже 20 и 21 века было несколько американских, европейских и японских аппаратов, направленных к малым телам Солнечной системы. Особо из них стоит отметить Зонд NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous), который в 2000 году исследовал астероид Эрос и в 2001 году совершил на него мягкую посадку. Таким образом, Эрос стал четвертым небесным телом - после Луны, Марса и Венеры - на котором совершили посадку космические аппараты.

Астероид Эрос (малая планета № 433) был открыт в 1898 любителем астрономии Г. Виттом в Берлине. Эрос относится к числу малых планет земной группы, которые в своём движении вокруг Солнца могут близко подходить к Земле. Период обращения вокруг Солнца 1,76 года, большая полуось 1,46 а. е., эксцентриситет 0,22. В афелии Э. заходит за орбиту Марса. Перигелийное расстояние Э. лишь на 0,14 а. е. превышает большую полуось орбиты Земли.

За год было получено огромное количество данных - в 10 раз больше, чем предусматривалось полетным заданием. Было принято около 160000 снимков поверхности. По ним, по 11 млн измерениям лазерного дальномера и допплеровским данным построили детальную карту поверхности Эроса, модель гравитационного поля и сделали вывод: астероид состоит из твердого вещества, хотя и растресканного. Измерения в рентгеновском, гамма- и инфракрасном диапазоне рассказали о его спектральных свойствах и составе: вещество Эрос близко к веществу метеоритов-хондритов.

NEAR был первым КА, созданным в рамках американской программы Discovery. Он был построен под руководством Лаборатории прикладной физики (APL) Университета Джона Гопкинса (г. Лорел, Мэрилэнд) и обошелся в 223 млн $. Управление КА вели специалисты APL, а навигационное обеспечение осуществляла Лаборатории реактивного движения (JPL). Уже в ходе полета станция NEAR получила второе имя в честь трагически погибшего планетолога и "ловца комет" Юджина Шумейкера.

Приведем хронологические материалы о данной экспедиции.

27 июня станция NEAR пролетела на расстоянии около 1200 км от поверхности астероида Матильда. Этот был самый близкий пролет мимо астероида и первый - мимо астероида типа С. (Тип C - "углеродсодержащий"). Результатом 25-минутного пролета астероида стали снимки темного кратеризированного маленького мира. Основной диаметр Матильды - 52 км. Это оказалось несколько меньше, чем предполагали первоначально специалисты. Поверхность астероида довольно темная. Изучение ее альбедо показало, что от поверхности отражается 3% солнечного цвета.

Масса Матильды подобно другим астероидам составляет одну миллионную часть от массы Луны. Вес человека на его поверхности была бы меньше полукилограмма. Камень, отпущенный человеком с высоты его рук, достиг бы поверхности только через 22 сек. Человек мог бы, просто подбросив баскетбольный мяч, вывести его на орбиту астероида, или же, подпрыгнув, оказаться на ней самому. Матильда имеет очень малую скорость вращения - 1 оборот за 17.4 суток.

В конце февраля были включены все научные приборы: мультиспектральная камера MSI, лазерный дальномер NLR, гамма-спектрометр XGRS, магнитометр, спектрограф ближнего ИК-диапазона. О результатах, полученных в марте некоторыми приборами, пойдет речь.

3 марта, после спуска на орбиту высотой вокруг Эроса 200 км, АМС NEAR начала главный этап исследований астероида. В течение марта NEAR фотографировал Эрос для составления глобальной карты поверхности, выполнял измерения лазерным высотомером для составления его топографической модели, уточнял параметры гравитационного и искал признаки магнитного полей. Бортовой прибор XGRS выполнил первые прямые измерения элементного состава поверхности Эроса.

Наиболее изученными по снимкам камерой MSI к концу февраля были восточное и западное "полушария" астероида.

Почти на всех этих фотографиях ученые заметили, что по крайней мере освещенная Солнцем поверхность астероида покрыта большим количеством кратеров. Многие участки поверхности Эроса покрыты бороздами, похожими на увиденные на астероиде Гаспра и на Фобосе.

Снимки, полученные после 2 марта с разрешением до 20 м, только усилили впечатления от увиденного в феврале. Поверхность Эроса оказалась покрыта большим числом кратеров и изборождена от края до края рытвинами, тянущимися преимущественно с востока на запад.

Большая часть поверхности астероида покрыта кратерами диаметром менее 100 м. По словам специалистов, таких кратеров на Эросе очень много, и чем детальнее снимки, тем большее их количество "проступает". Очертания кратеров сглажены и нечетки. Ученые полагают, что это характерно для процесса разрушения крупных старых кратеров ударами большого количества малых метеоритов. Поскольку невозможно подсчитать число кратеров, ученые пока затрудняются в определении возраста Эроса.

Поразило ученых и огромное количество камней на поверхности Эроса. Размеры многих из них составляют до 50 м в поперечнике. Необычно также то, что камни очень сильно рассеяны по поверхности Эроса - значительно сильнее, чем на других исследованных космических телах.

Что значит "полушарие" для "картофелины", какой является Эрос? Для определения любой точки на поверхности астероида используются обычные сферические полярные координаты - долгота, широта, радиус. Но как ученые выбрали нулевой меридиан и нулевую широту? Для этого по снимкам они определили ось вращения астероида. Затем нашли направление на "северный полюс" и сам северный полюс как линию пересечения оси вращения с поверхностью Эроса. По определению, с северного полюса вращение астероида должно осуществляться против часовой стрелки. Теперь экватор. Плоскость его должна быть перпендикулярна оси вращения. Определив его, следующим шагом специалисты нашли нулевой меридиан. Для этого на Эросе был выбран кратер, относительно которого при движении вдоль экватора по ходу вращения осуществляется движение "на восток", в обратную сторону - "на запад". Правда, тут есть небольшая путаница. Для планетологов-геофизиков отсутствует понятие "запад", поскольку они пользуются только восточными долготами (от 0 до 360° по вращению). В то же время картографы и геологи пользуются только западными долготами (от 0 до 360° в направлении против вращения).

К середине марта было проведено около 16000 замеров бортовым высотомером NLR. По данным, полученным с него, специалисты установили средний радиус Эроса в 9.1 км, максимальный - в 18.6 км. Похоже, наибольшим радиусом астероид обладает в направлении юга. Минимальный радиус, который удалось замерить, оказался равным 5 км.

Через 11 дней, 22 апреля NEAR был переведен на орбиту 100х50 км (коррекция OCM-5), а 30 апреля коррекция OCM-6 перевела аппарат на околокруговую орбиту высотой 50 км. Теперь орбитальная скорость движения аппарата составила 3 м/с, период обращения вокруг Эроса равен приблизительно 120 мин.

На сайте Лаборатории прикладной физики Университета Джона Гопкинса (разработчик NEAR) ежедневно публиковались новые снимки поверхности Эроса, выполненные бортовой мультиспектральной камерой MSI. Наиболее интересные или характерные из них даются здесь.

14 июня 2000 г. камера NEAR была нацелена с высоты 50 км на один из крупных кратеров Эроса диаметром 5.3 км. Цель - определить свойства реголита внутри кратера. Цвета на снимке условны. Более красноватый оттенок имеет "старый" реголит, долгое время подвергавшийся воздействию солнечной радиации и микрометеоритной бомбардировке и изменивший из-за этого свой химический состав. Голубоватые оттенки имеет поверхность более свежая, не подвергшаяся столь интенсивному воздействию "космического выветривания". Интересно, что большие камни на поверхности Эроса выглядят "немолодо". Либо они в самом деле относительно старые, либо просто их "припорошило" вековой пылью.

7 июля двигатель АМС NEAR выдал тормозной импульс, который перевел аппарат на переходную эллиптическую орбиту 35х50 км. Таким образом, аппарат начал выполнение заключительной стадии "снижения над Эросом".

7 июня управленцы объявили печальную новость. "До выяснения причин" отключен бортовой ИК-спектрометр аппарата (NIS). Он предназначен для измерения спектра солнечного света, отраженного от поверхности астероида. Используя эти данные, можно определять минеральный состав поверхности. К этому времени с помощью NIS-спектрометра удалось собрать данные о 60% поверхности Эроса - в основном о его северном полушарии.

Простой расчет показывает, какова роль центробежной силы в формировании поверхности Эроса. Скорость обращения астероида вокруг своей оси в 4.5 раза больше земной (период обращения вокруг собственной оси - 5.27 час), а средняя плотность в 2 раза меньше земной. Поэтому на экваторе Эроса отношение центробежной силы к силе гравитации в среднем в 40 раз больше, чем на Земле.

24 октября 2000 г. была опубликована первая цилиндрическая карта-развертка поверхности Эроса. Правда, поскольку Эрос обладает неправильной формой и, кроме того, снимки выполнены при разных условиях освещенности, под разными углами, не обошлось без искажений. Кстати, на карте впервые нанесены названия самых выдающихся особенностей рельефа астероида. Как видно, это имена влюбленных, как живших на самом деле, так и романтических героев книг, взятые из разных культур мира. Названия (всего 40) предложены Международному астрономическому союзу для официального утверждения.

Сентябрь, ноябрь и особенно октябрь прошли напряженно и плодотворно как для ученых из команды NEAR, так и для группы управления аппаратом. Обеспечение большого количества коррекций траектории, обработка значительного объема данных, создание "горячих" научных отчетов, успешный пролет астероида 26 октября на высоте всего в пять километров, а также первые официальные отчеты о проведенной работе, выполненные командами всех научных приборов, установленных на борту аппарата. Но обо всем по порядку.

27 октября аппарат совершил свой исторический пролет над одним из "концов" астероида. Схема пролета показана на рисунке.

Вот что рассказывают специалисты об особенностях управления КА NEAR. Аппарат изначально был разработан с неподвижными относительно корпуса антенной, панелями солнечных батарей, научными приборами. Такие упрощения увеличили его надежность при сокращении стоимости, но внесли некоторые неудобства в управление им. С одной стороны, аппарат должен постоянно быть ориентированным на Солнце так, чтобы обеспечить требуемую энергетику. Нет никакой возможности отвернуть панели солнечных батарей от Солнца хотя бы на час. Дело даже не в том, что при этом не хватит энергии для работы служебной и научной аппаратуры - она может просто замерзнуть, так же как и топливо в баках аппарата. В этом случае с NEAR'ом можно попрощаться.

• масса - 6.687x10¹⁵ кг;

• плотность - 2700 кг/м³ (близка к земной).

Угловая скорость Эроса вокруг своей оси постоянна, период обращения составляет около 5 час 16 мин. Первая космическая скорость в разных точках Эроса варьируется от 3.1 до 17.1 м/с. Ускорение свободного падения составляет от 2.3 до 5.5 мм/с².

В сентябре ученые обнаружили на снимках поверхности Эроса... квадратные кратеры. Правда, ученые считают, что такие кратеры вполне имеют право на существование. Энди Ченг, научный руководитель проекта NEAR, заявил, что их форма - признак того, что внутри астероида существует сложная система разломов и трещин. "На Земле, где есть районы со сложным внутренним строением, на поверхности можно увидеть самые причудливые формы рельефа... Один из таких примеров - метеоритный кратер Бэрринджера в Аризоне".

12 февраля американская АМС NEAR Shoemaker совершила управляемую посадку на поверхность астероида 433 Эрос. Впервые в истории космонавтики аппарат, для этого даже не предназначенный, успешно сел и, мало того, продолжал передавать ценные научные данные с поверхности астероида.

Время посадки уточнили по данным измерений - она состоялась в 19:44:35 UTC, а по времени прихода сигнала - 20:02:10. Касание произошло в 200 м от расчетной точки. Посадочная скорость составила 1.5 м/с - это была одна из самых мягких посадок в истории космической техники! Но это было маленькое чудо, а вскоре случилось и большое. Примерно через час после посадки средства Сети дальней связи DSN зафиксировали работу телеметрического передатчика станции. Через шесть часов после посадки, когда Эрос сделал один виток, удалось принять один кадр телеметрии, переданный с использованием бортовой ненаправленной антенны LGA. На это никто даже не надеялся. Телеметрия показала, что все системы на борту в норме! Аппарат встал на три точки опоры, две из которых - края панелей солнечных батарей, а третьей являлось днище аппарата.