Спускаемый аппарат был создан Европейским космическим агентством и являлся в некотором роде продолжателем миссий «Армады Галлея». Это были пять аппаратов, созданных разными странами еще в середине 80-х для изучения знаменитой кометы Галлея. Уже на момент разработки новой миссии было понятно, что останавливаться только на пролетах вблизи хвостатых небесных тел нельзя, ведь самое интересное в комете - это вещество, из которого она состоит. А с орбиты о нем можно получить только очень скудную информацию. Поэтому аппарат Deep Impact, который первым напрямую прозондировавший ядро кометы, пусть и путем столкновения с ней, можно рассматривать как шаг на пути к нашему герою. В отличие от него, «Филы» был разработан для мягкой посадки с обширной последующей программой исследований кометы.
Название для «Филы» и несущего его космического аппарата «Розетта» было выбрано неслучайно: Филы - остров в верховьях Нила, где был обнаружен обелиск с двуязычной надписью на древнеегипетском и древнегреческом. Как и Розеттский камень, стелла из Филы использовалась египтологами для расшифровки древнеегипетской письменности. Метафора здесь проста: ученые надеются использовать «Розетту» и «Филы» подобно этим памятникам письменности для расшифровки данных о ранней истории Солнечной системы, которая заключена в строении и составе кометы.
Внешне аппарат представляет собой «ящик на ножках», его масса составляет около 100 килограмм. Из них примерно четверть - вес научного оборудования: масс-спектрометры (один из которых, Ptolemy, способен даже определять изотопный состав вещества кометы), камеры, спектрометр альфа-частиц и рентгеновского излучения, различные приборы для исследования механических, электрических, магнитных свойств кометы и ее поверхности, радар и буры.
«Филы», закрепленный на «Розетте», отправился на рандеву с кометой 2 марта 2004 года. Интересно отметить, что изначальной целью была другая короткопериодическая комета - 46P/Wirtanen. Запуск к ней был отложен из-за произошедшего накануне сбоя в ракете-носителе, предназначавшейся для зонда и цель миссии пришлось поменять. С 2004 по 2014 год аппараты сделали четыре полных оборота вокруг Солнца, целью которых был разгон и выход на необходимую орбиту с помощью гравитационных маневров - трех вблизи Земли, в 2005, 2007 и 2009 году, и одного вблизи Марса - в 2007 году.
Большую часть полета «Филы» находился в гибернации, активируясь для тестов систем и исследования попадавшихся по пути объектов. Так, в 2007 году инженеры задействовали магнитометр (ROMAP) спускаемого аппарата для исследования магнитного поля Марса. А с 3 по 6 сентября 2008 использовали его же для исследования астероида (2867) Штейнс. Часть наблюдений ученые тогда провели с помощью камеры OSIRIS на борту «Розетты» - она обнаружила, что астероид похож по форме на брильянт, на поверхности которого находится необычная цепочка кратеров.
10 июля 2010 года зонд сблизился на расстояние около трех тысяч километров с крупным астероидом главного пояса - (21) Лютеция. Для его исследования ученые использовали сразу три инструмента - уже упоминавшийся ROMAP, не обнаруживший у тела значимого магнитного поля, а также масс-спектрометры COSAC и Ptolemy, призванные «прощупать» экзосферу астероида. К сожалению, обнаружить следы наличия газовой оболочки у Лютеции не удалось - если она и есть, то чрезвычайно разреженная, ее давление должно быть в триллион раз меньше, чем у Земли. С лета 2011 года «Розетта» и «Филы» погрузились в долгий сон, выйдя на орбиту сближения с кометой Чурюмова-Герасименко.
В январе 2014 года сработал «будильник», который вывел «Розетту» из гибернации. 12 ноября того же года наступил ключевой момент миссии - спуск на поверхность кометы. Накануне посадки инженеры провели ряд тестов и обнаружили, что прижимные двигатели аппарата работают некорректно. Тем не менее, несмотря на поломку было принято решение о спуске.
Согласно плану, надежное закрепление аппарата на комете должны были обеспечить сразу три независимые системы. Во-первых, это выстреливаемые гарпуны на двухметровых тросах. Во-вторых - прижимающий реактивный двигатель. В-третьих, специальные вкручивающиеся в поверхность винты. Увы, ни одна из систем не сработала по плану - место посадки зонда оказалось гораздо тверже, чем ожидали разработчики винтов, заряды в гарпунах попросту не сработали, а двигатель был неисправен уже на момент начала спуска.
В результате удара «Филы» отскочил от поверхности, зависнув «в воздухе» почти на два часа. Еще бы немного и зонд мог вовсе улететь в открытый космос: притяжение кометы в 10 тысяч раз меньше земного, поэтому скорости более 44 сантиметра в секунду хватило бы, чтобы покинуть ее поверхность. Как выяснилось позже, реальная скорость отскока составила 38 сантиметров в минуты, то есть от полного провала миссию отделяло какие-то 6 сантиметров в секунду. После второго прыжка «Филы» окончательно приземлился на ядро кометы и, несмотря на неудачное расположение, смог приступить к основной миссии.
Стоит уточнить, многие из научных приборов начали свою работу еще в процессе спуска - например, газовые хроматографы и масс-спектрометры, анализирующие газо-пылевую оболочку кометы, панорамные камеры и радар CONSERT, благодаря которому команда ученых наблюдала за аппаратом с помощью антенн «Розетты».
Для работы научных инструментов зонд пользовался энергией предварительно заряженного аккумулятора - ее должно было хватить на 2,5 дня насыщенной работы. Кроме того, на поверхности «Филы» были размещены солнечные батареи, которые могли продлить ход миссии. Однако аппарат оказался в тенистой области кометы где света оказалось недостаточно для зарядки аккумулятора. Солнечные батареи зонда освещались примерно полтора часа на протяжении всего кометного дня (12,4 часа). Вдобавок к тому ученые не знали, что за поверхность находится под «Филы» и безопасно ли приступать к бурению.
Все это вынудило специалистов изменить научную программу. Бурение было перенесено на более поздний блок работ, а основной акцент поначалу был сделан на получении снимков, исследованиях механических свойств поверхности и ее химического состава. Несмотря на все трудности, к 15 ноября было выполнено около 80 процентов запланированных работ. К этому моменту после передачи очередной порции научных данных аккумулятор аппарата разрядился до критической отметки. Система попыталась перезагрузиться, но энергии оказалось недостаточно. Несколько последующих автоматических попыток перезагрузки окончательно истощили батарею и «Филы» уснули.
На протяжении семи месяцев от систем зонда не поступало ни сигнала. По словам инженеров, для включения аппарата и зарядки аккумуляторов требовалась температура выше -45ºC и хотя бы 5,5 ватт солнечной энергии от фотопреобразователей. Молчание продолжалось до 13 июня, когда «Розетта» передала на Землю несколько сотен новых пакетов информации с телеметрией «Филы». Это означало, что аппарат проснулся. Согласно телеметрии, температура зонда поднялась до -35 ºC, а мощность вырабатываемой энергии достигла 24 ватт. На следующий день инженеры получили новую порцию информации - «Филы» прогрелся до вполне «земных» -5 ºC.
24 июня руководством миссии было принято решение отправить на аппарат команду о включении радара CONSERT. Подтверждение Земля получила 9 июля, однако условия на комете ухудшались - она приближалась к перигелию, самой близкой точке орбиты к Солнцу. Нагревание сопровождалось мощными выбросами вещества с кометы и «Розетте» пришлось значительно удалиться от ядра, чтобы не пострадать от них. Прохождение перигелия произошло 13 августа 2015 года.
Спустя несколько месяцев «Розетта» вновь приблизилась к комете, однако с июля не было ни одного нового контакта со спускаемым аппаратом. Последней надеждой исследователей было включение колеса гироскопа, стабилизировавшего «Филы» в процессе спуска. Оно должно было привести к резкому перемещению зонда и выбросу пыли, однако, по всей видимости, аппарат не получил команду.
***
Тем не менее, полученные от «Филы» данные позволили сделать много существенных открытий. Так, на поверхности кометы оказалось много различных органических веществ, в частности, органические олигомеры и прекурсоры сахаров. Необычной оказалась и структура кометы, очень похожая на слепленные луковицы. Ученые предполагают, что ее ядро изначально было двумя разными объектами, которые затем слиплись при столкновении. Кроме того, ROMAP подтвердил отсутствие у кометы магнитного поля. Научным результатам, полученным благодаря работе «Филы» и «Розетты» был полностью посвящен один из июльских выпусков Science.
Сейчас комета постепенно удаляется от Солнца, получая все меньше энергии и тепла. 337 миллионов километров - это более чем в два раза дальше от светила, чем радиус орбиты Земли. Постепенно температура поверхности будет падать и ниже. Миссия «Розетты» подойдет к концу в сентябре 2016 года, по словам Мэтта Тейлора, ученые планируют к этому времени «посадить» аппарат на комету, постепенно собирая огромное количество данных о ее окружении. Вряд ли посадка окажется мягкой, но так или иначе аппарат снова окажется рядом с «Филы» - как и во время долгого путешествия к Чурюмова-Герасименко, длиной в 6,5 миллиарда километров.
Но следует помнить, что 67P - это короткопериодическая комета с периодом обращения 6 лет и 7 месяцев. Всего через 5 лет она снова окажется рядом с Солнцем, и энергии излучения может хватить на то, чтобы снова включить фотоэлементы «Филы». Вероятность того, что это произойдет, конечно, исчезающе мала, но она есть. Будем надеяться на чудо.