Космический аппарат Хаябуса

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

Весь мир считает японскую микроэлектронику лучшей — DVD-плееры, камеры, телевизоры и прочее. Настоящие чудеса на Земле! А в космосе?

Космический аппарат Хаябуса

Найти иголку в стоге сена

В честь покойного доктора Хидэо Итокавы, «отца» космической программы Японии, назвали астероид №25143, который открыли 26 сентября 1998 года в обсерватории Сокорро. Небесное тело вращается между орбитами Марса и Земли, местный год — 556 земных суток. В длину Итокава — 535 метров, в поперечнике — 200-300 метров. Автоматическая межпланетная станция (АМС) «Хаябуса» («Сокол») стартовала 9 мая 2003 года на ракете-носителе М-5 с японского космодрома Утиноура. Аппарат весом чуть более полутонны должен был доставить грунт (1 грамм!) с Итокавы.
Внешне аппарат «Хаябуса» лишь отдалённо напоминал птицу: по сути, ящик, габаритами не превышающий двух метров, с большой антенной и двумя солнечными батареями. У АМС были две двигательные установки. Одна — обычная, жидкостная, вторая — экспериментальная электрореактивная (два ионных двигателя) с ионизацией топлива (газа ксенона) микроволновым разрядом. Газ разгонялся электрическим полем и выбрасывался через четыре сопла. Тяга небольшая, но импульс долгий (если у обычного движка — десятки минут, то ионный на Земле отработал 18000 часов). Фотоэлементы давали мощность 1400 ватт. Для манёвров у астероида предполагалось использовать обычный двигатель, для полёта по межпланетной трассе — ионный.
Хотя астероид от Земли недалеко (по космическим меркам) — десятки миллионов километров, полёт «Сокола» должен был длиться несколько лет. Космические аппараты движутся не по прямой, а по замысловатым кривым — ведь цель полёта тоже перемещается. Топлива — в обрез. Быстрее летишь — больше тратишь, и необходим запас (на всякий аварийный случай): заправок вне Земли пока нет. Как потом выяснилось, «Хаябусе» пришлось преодолеть более 2 миллиардов километров. Сначала всё шло идеально, но в ноябре 2003 года произошла первая неприятность — сильная вспышка на нашем светиле повредила солнечные батареи станции. Их мощность уменьшилась и не позволяла использовать ионные двигатели на 100%.

Есть касание!

19 мая 2004 года аппарат «Хаябуса» вернулся к материнской планете. Нет, АМС не соскучилась: она совершила гравитационный манёвр у Земли, увеличив свою скорость на 4 километра в секунду и не истратив при этом ни капли драгоценного топлива. Заодно аппарат сфотографировал Луну. 31 июля 2005 года — вторая авария на борту: остановился один из трёх маховиков (устройств, отвечающих за ориентацию — устойчивое положение — станции в пространстве).
Благодаря новинке — автономной навигационной системе — зонд сблизился с далёким астероидом сам, практически без помощи человека. Система измеряла расстояние до Итокавы дальномером, используя оптическую камеру. 12 августа «Сокол» находился в 35 тысячах километров от цели и сделал 24 фотоснимка астероида.
12 сентября 2005 года АМС вышла на орбиту астероида и зависла в 20 километрах от него (радиосигнал до Земли шёл 17 минут). Астероид напоминал картофелину: одна часть была холмистой и каменистой, вторая — гладкой. АМС провела детальную съёмку поверхности и глобальное картирование. 3 октября из строя вышел второй маховик. Чтобы АМС не стала беспорядочно кувыркаться, использовали третий маховик и импульсы микродвигателей.
Учитывая малый запас топлива, программу исследований пришлось уплотнять и сокращать. 12 ноября был отделен посадочный аппарат «Минерва» (маленький кубик), но неудачно: он упал на астероид, отскочил и покинул Итокаву, затерявшись в космосе. 26 ноября 2005 года станция опустилась на высоту 100 метров, зависла и сбросила круглую люминесцентную мишень для отражения лазерного луча дальномера. Потом двигатель выключился, и аппарат свободно падал до касания, только очень медленно (сила тяжести на астероиде меньше земной в 98000 раз!).
Устройство забора грунта — воронка диаметром 40 сантиметров и длиной метр — уже выдвинулось, и пиротехника выстрелила двумя металлическими пульками массой по 5 граммов. Осколки выбитого из поверхности материала по воронке проникли в приёмную ловушку, откуда перегрузились в возвращаемую капсулу. Потом АМС включила двигатель, поднялась на 100 метров и стала ждать сигнала из Центра управления полётами: улетать или нет? Но из-за сбоя в получении телеметрии на Земле было неясно, забрала ли АМС каменные крошки или стреляла понапрасну и ушла пустой. Так как аварии случались всё чаще, приняли решение: возвращаться на Землю. С грунтом или без — станет ясно через годы.

На честном слове и на одном сопле

При отлёте с астероида случилась авария жидкостного двигателя и утечка гидразина (токсичное топливо попало внутрь АМС). Нарушилась работа системы электропитания. Позднее специалисты добились того, чтобы «пролившийся» гидразин начал испаряться с борта повреждённой станции. Но это привело к вращению, и «Сокол» потерял ориентацию в пространстве. 8 декабря АМС начала кувыркаться, с ней утратили связь. На борт перестали проходить команды с Земли.
Катастрофа? Нет. Специалисты Страны восходящего солнца и умный робот в невообразимой дали продолжали упорно работать. 14 декабря Японское агентство аэрокосмических исследований объявило, что возвращение на Землю откладывается на три года — с июня 2007-го до июня 2010-го. Только через полтора месяца (!) сигнал с «Хаябусы» был пойман вновь. Аккумуляторная батарея разрядилась полностью, и возникли замыкания в её литий-ионных компонентах (спасли лишь семь из одиннадцати). В это время АМС находилась в 330 миллионах километров от Земли.
Два месяца потратили на выпаривание остатков топлива с элементов конструкции АМС. И только 25 апреля 2007 года «Сокол» начал разгон домой на четверти имеющейся мощности. Год японская группа управления работала над восстановлением работоспособности станции — и это удалось! Хотя успокаиваться было рано. Большие надежды возлагали на ионные двигатели, но они почти выработали свой ресурс. Четыре сопла работали попеременно, чередуясь, парами. А несколько месяцев долгого, медленного полёта к Земле «Сокол» вообще использовал только одно, наименее натруженное сопло, дабы отдохнули остальные. К счастью, сэкономленного ксенона хватало с избытком. АМС стойко, с выдержкой настоящего самурая, продолжала затянувшийся рейс, возвращаясь в родные пенаты.

Посылка доставлена!

На расстоянии 60 тысяч километров от Земли «Сокол» разделился на две части. Меньшая, возвращаемая капсула (диаметром всего 40 сантиметров и весом 20 килограммов, напоминает глубокое блюдо с крышкой) направилась к планете. Большая — сам многострадальный зонд — врезалась в атмосферу и сгорела, почтив собственный подвиг прощальным фейерверком. Хотя по программе аппарат «Хаябуса» должен был пройти мимо Земли и, возможно, использоваться для других работ. Но в этой экспедиции слишком многое пошло не по плану.
13 июня 2010 года капсула вошла в атмосферу Земли и, выпустив сине-зелёно-белый парашют, примерно через полчаса успешно села на полигоне Вумера в Австралии. Впервые в истории космонавтики автоматический аппарат вернулся с астероида. 16 ноября 2010 года Японское агентство аэрокосмических исследований объявило, что в ловушке приёмного устройства найдены частицы с астероида Итокава. По составу они идентичны метеоритам класса углистых хондритов, ведь в образцах грунта много железа, графита и сажи.

Журнал: Тайны 20-го века №12, март 2013 года
Рубрика: Тайны космоса
Автор: Владимир Граков

Метки: Тайны 20 века, космос, Япония, астероид, двигатель, АМС, грунт




Исторический сайт Багира Гуру, история, официальный архив; 2010 — . Все фото из открытых источников. Авторские права принадлежат их владельцам.