Миссия зонда "Хаябуса" близка к окончательному провалу

Страшно невезучую миссию по доставке на Землю вещества с астероида, которую всеми правдами и неправдами пытается довести до конца японское космическое агентство, настигла новая беда: у зонда «Хаябуса» отказал последний двигатель. Впрочем, даже решение всех технических проблем успеха японцам не гарантирует.

^{Космический аппарат "Хаябуса" отстреливает спускаемый зонд MINERVA над поверхностью астероида Итокава. (Изображение JAXA.)}

Японское космическое агентство JAXA сообщило, что у космического аппарата «Хаябуса» отказал двигатель D — последний из четырех ионных двигателей, управляющих движением аппарата. Как сказано в сообщении агентства, «из-за деградации двигатель перестал регистрировать высокий нейтрализующий потенциал» еще 4 ноября, однако известно об этом стало лишь неделю спустя.

В соответствии с текущим планом миссии именно двигатели D и C должны были развивать тягу, которая скорректирует нынешнюю траекторию «Хаябусы» для июньской встречи с Землей (А и B отказали еще давно). Однако в работе двигателя C еще два года назад заметили неустойчивость, и до сих пор разгон производил двигатель D. Как теперь поступят инженеры японского космического агентства, непонятно. Пока они пытаются запустить D, но если этого сделать не получится, придется разбираться с неустойчивой работой C — без всяких гарантий.

Реактивную тягу ионным двигателям "Хаябусы" сообщают положительные ионы (как правило, атомы тяжелого инертного газа — например ксенона — с оторванными от них электронами), которые ускоряет электрическое напряжение от батарей. При этом, чтобы аппарат не заряжался отрицательно из-за потери положительных ионов и не притягивался к ним, ионам, уже после ускорения, возвращают электроны с помощью специальной сетки электродов. Именно эта нейтрализация и отказала теперь на двигателе C.

Сверхмиссия

История «Хаябусы» (с японского название аппарата переводится как «сапсан») — это сентиментальный рассказ об умной и смелой, но крайне невезучей миссии. Предполагалось, что «Хаябуса» станет первым космическим аппаратом, который сядет на астероид, заберет образец его вещества и вернет капсулу с бесценными частицами на Землю. Получить образец иноземного вещества от известного астероида астрономам очень хотелось, но сближаться с практически невесомыми объектами (притяжение целевого астероида «Хаябусы» в 100 тыс. раз слабее земного) и маневрировать относительно них инженеры практически не умели.

В рамках сравнительно недорогого проекта предполагалось отработать целый ряд новых (по крайней мере для Японии) технологий. Одна из них — это ионные двигатели, которые должны были развивать основную тягу во время межпланетного перелета. В отличие от большинства ракетных двигателей, использующих химическую энергию для выброса реактивной струи, ионные двигатели работают на солнечных батареях, так что их ресурс куда больше.

Другая остроумная технология (заимствованная из отечественной программы «Фобос») — это использование массивных маховиков для управления как самим аппаратом «Хаябуса», так и крохотным, с полпакета молока, спускаемым аппаратом MINERVA, который должен был сесть на астероид. Предполагалось, что перемещаться по поверхности MINERVA будет кувырками, переваливаясь с боку на бок за счет движения чуть асимметричного маховика внутри него.

Наконец, очень многие маневры во время критического эпизода миссии — сближения с астероидом и посадки на него — были отданы на откуп компьютерными системам, которые должны были сами решать, как аппарату вести себя для выполнения своей задачи. Это тоже смелое решение, хотя выбора у японцев особо и не было: «Хаябуса» отправлялась на встречу с совершенно неизведанным миром, распланировать которую было невозможно. При этом задержка связи с аппаратом из-за конечной скорости распространения радиосигнала достигала десятков минут; времени проанализировать ситуацию на Земле и дать нужные команды не было.

Невезуха

Поначалу планировалось, что целью миссии станет астероид Нерей, который то и дело сближается с нашей планетой на расстояние меньше полумиллиона километров. С этого и начались беды проекта. Для встречи с Нереем запуск должен был состояться в 2002 году, однако все японские космические планы нарушила авария ракеты М-5 двумя годами ранее. Все пуски были сдвинуты, и пока «Хаябуса» дождалась своей очереди, «окно» запусков к Нерею закрылось.

Впрочем, ученые недолго горевали, и вскоре подобрали «Хаябусе» новую цель — астероид 1998SF36 с похожей орбитой. Получилось даже более патриотично — 1998SF36 был на тот момент безымянным астероидом, но после того как он стал целью «Хаябусы», ему быстро присвоили имя Хидео Итокавы. Это японский Королев и Туполев в одном флаконе. Среди прочего он знаменит созданием легкого истребителя «Хаябуса», попившего немало крови союзников во время второй мировой войны. В 2003 году старт космической «Хаябусы» все-таки состоялся.

Невезуха-2: путь к цели

Сразу после выхода на орбиту у аппарата отказал двигатель A. Впрочем, и трех двигателей вполне хватило бы для выполнения научной программы без всяких ограничений, если бы не очередная беда. Вскоре после старта, когда аппарат расправил крылья солнечных батарей и включил двигатели для перелета к Итокаве, его настигла мощнейшая солнечная вспышка. Энергетические частицы серьезно повредили батареи — а значит, упала и тяга его ионных двигателей.

В итоге к своей цели аппарат прибыл на три месяца позже, чем планировалось, — в сентябре 2005 года. А уже в ноябре надо было отправляться в обратную дорогу, иначе пересечься траекториям Земли и «Хаябусы» было не суждено. Вместо трех посадок (или «прикосновений») к Итокаве в плане пришлось оставить две. К тому же в это время отказали два маховика, обеспечивающих повороты аппарата в пространстве.

Невезуха-3: кошмарный астероид

Когда же «Хаябуса» наконец добралась до Итокавы и получила первые изображения астероида, астрономы пришли в восторг и замешательство, а инженеры — в ужас. Оказалось, что этот астероид (а может быть, и многие другие, ответа до сих пор нет) — это не каменный утес, а груда остроребрых камней, которые удерживает вместе взаимное притяжение (и, не исключено, какая-то массивная сердцевина). Ученые начали гадать, как образуются такие груды, а инженеры готовы уж были объявить, что посадка на такой поверхности невозможна.

^{Сравнительные размеры астероида Итокава и зонда "Хаябуса". (Изображение JAXA.)}

К счастью, вскоре выяснилось, что с другой стороны на Итокаве есть более или менее ровное место, где посадка выглядела реальной. После нескольких не вполне удачных репетиций инженеры все-таки дали «Хаябусе» команду, и зонд сбросил на Итокаву посадочный модуль MINERVA. К сожалению, сделала это автоматика рано, и MINERVA пролетела мимо Итокавы со слишком большой скоростью (вторая космическая скорость на этом астероиде — 20 см/с). Вероятно, она и сейчас кувыркается где-то в космическом пространстве.

Впрочем, нет худа без добра. Пока аппарат елозил по поверхности Итокавы и по своей нерасчетливости ударялся об нее, он наверняка потревожил частицы на поверхности рыхлой кучи. Часть из них вполне могли добраться до капсулы. Это оказалось очень кстати, когда специальные снаряды, предназначенные для того, чтобы «потревожить» грунт, не отстрелились — по неизвестной причине.

Невезуха-4: возвращение

Руководство миссии все же приняло решение запечатать капсулу и попробовать вернуть ее на Землю. Впрочем, уже через неделю после отбытия с Итокавы связь «Хаябусы» с Землей пропала — сказался отказ маховиков ориентации. Лишь через несколько месяцев аппарат, медленно вращаясь вокруг своей оси, развернулся в сторону Земли, и удалось восстановить управление им. Началась дорога «Хаябусы» домой. И даже отказ двигателя B и неустойчивость в работе двигателя C, случившиеся на полпути, в конечном итоге не могли помешать этому затянувшемуся путешествию. Если бы не последняя поломка…

Как будет развиваться ситуация дальше — удастся ли инженерам перезапустить двигатель D, рискнут ли они задействовать неустойчивый C или придумают что-нибудь еще — пока не известно. Что «Хаябуса» показала на 100% — так это то, что даже в самой сложной ситуации не стоит отчаиваться. Будем надеяться, что через полгода капсула все-таки войдет в атмосферу, что ее оболочка переживет перегрузки и страшнейший перегрев и что ученые смогут найти ее в австралийской пустыне. А внутри, несмотря ни на что, все-таки окажутся несколько кусочков астероида Итокава.

Тем временем, успехом завершилась миссия космического аппарата LCROSS по поиску воды на южном полюсе Луны, а вдогонку за удаляющейся кометой Чурюмова-Герасименко отправилась автоматическая исследовательская станция Rosetta.

Артём Тунцов, www.infox.ru