Лев
я могу Анализировать
Только вперед!
Лев Каменцев
Все записи
текст

Неудачная цель

«ММ» № 5(80) 2012, стр. 60

В советской, а позднее и в российской космической программе Марс давно играл роль «проклятой планеты», небесного тела, с которым связано наибольшее количество неудачных стартов. Так что катастрофический итог запуска межпланетной станции «Фобос-грунт» можно назвать по-своему предсказуемым.




Столь удачная «традиция» появилась еще в 1960 году, когда по распоряжению Никиты Хрущева были осуществлены два провальных запуска к Марсу. Партийный лидер не внял советам руководителей космической отрасли: подождать два года до следующего стартового «окна» и хорошо подготовиться. Аппарат и носитель в тот момент были совершенно не готовы к запуску, и он закончился закономерно. 

Осенью 1962 года к «красной планете» взяли старт две станции, одна из которых вообще не вышла на траекторию перелета. Другая преодолела большую часть расстояния до Марса. Радиосвязь с ней поддерживалась до рекордного на то время предела в 106 миллионов километров, что активно использовалось тогда Советским Союзом в пропагандистских целях. «Марс-1» и правда довольно долго передавал данные об интенсивности космического излучения, свойствах межпланетного пространства, распределении вещества в метеорных потоках, но затем пропал из «поля зрения» советских ученых. 

 

Через два года к Марсу была направлена станция, уже после старта получившая название «Зонд-2». Она вышла на траекторию полета к Марсу, но спустя несколько месяцев из-за неполадок радиосвязь с ней была потеряна. Позднее было объявлено, что этот аппарат должен был использоваться при исследовании пространства между орбитами планет земной группы. Затем, в 1969 году к Марсу были запущены еще две станции, о судьбе которых также тогда ничего не сообщалось. Как всегда в таких случаях, они не получили официального публичного наименования.

 

Осенью 1962 года к «красной планете» взяли старт две станции, одна из которых вообще не вышла на траекторию перелета

 

Следующие запуски, последовавшие в 1971 году, были относительно более успешными – на орбиту вокруг Марса вышли два искусственных спутника «Марс-2» и «Марс-3». От основных блоков отделились спускаемые аппараты, однако из-за нерасчетно высокой скорости движения посадочный отсек «Марса-2» врезался в поверхность. Официально объявили, что на Марс была послана капсула с гербом СССР. Более достойных результатов добился спускаемый аппарат «Марса-3», который в работоспособном состоянии достиг поверхности планеты и даже начал передавать панораму местности. Однако по прошествии 20 секунд аппарат замолчал и больше свою работу не возобновлял. Орбитальные отсеки этих станций проводили различные исследования с околомарсианской орбиты и пытались осуществить съемку поверхности Марса, однако сделать это им не удалось. Из-за сильных дефектов телевизионной аппаратуры изображение получалось сильно размытым, на нем невозможно было различить какие-либо детали. По этому поводу в некоторых тогдашних научно-популярных изданиях писали, что съемке помешала глобальная пылевая буря. Хотя американский зонд «Маринер-9» в это же время сделал несколько тысяч великолепных снимков поверхности «красной планеты». И все же это был относительный, но успех – впервые советский космический аппарат вышел на орбиту вокруг Марса и передал (пусть и не имеющий научной ценности) видеосигнал с его поверхности. 

 

Следующей в научный рейс к Марсу в 1973 году отправилась целая «эскадра» из четырех станций: «Марс-4, -5, -6, -7». План полета предусматривал, что первые два аппарата будут изучать планету с орбиты, а спускаемые «Марс-6» и «Марс-7» осуществят посадку на ее поверхность. К большому сожалению, из-за выявившегося незадолго перед стартом дефекта в напылении микросхем эти аппараты также не смогли выполнить свои задачи. «Марс-4» не смог выйти на орбиту вокруг планеты, но при сближении сделал несколько черно-белых снимков. (Далее он, как и все пролетные аппараты, стал спутником Солнца.) «Марс-5» вышел на околомарсианскую орбиту, но проработал на ней незначительное время. Тем не менее, этой станцией были получены, в небольшом количестве, и цветные снимки Марса. 

Более удачной можно считать реализацию миссии спускаемого аппарата «Марс-6», который впервые осуществил непосредственные измерения состава марсианской атмосферы. 

И практически полный провал ожидал станцию «Марс-7», которая прекратила активное функционирование, даже не достигнув пункта назначения.

 

К Марсу в 1973 году отправилась целая «эскадра» из четырех станций: «Марс-4, -5, -6, -7»

 

Попытки изучения Марса были возобновлены не скоро. Осенью 1988 года к нему стартовали две станции «Фобос», в задачи которых входило исследование самой планеты и ее ближайшего спутника. Предусматривалось, что при тесном сближении с Фобосом вторая станция ударит по нему лучом лазера с расстояния несколько десятков метров, что позволило бы детально проанализировать состав испарившегося вещества. 

 

Однако одну из станций постигла неудача еще на трассе полета к Марсу – из-за неверно поданной команды была потеряна ориентация относительно Солнца, батареи АМС разрядились, и связь с Землей прервалась. Станция «Фобос-2» успешно достигла орбиты Марса и даже начала вести наблюдения. Но 27 марта на ее борту произошла авария, в результате которой отключился бортовой компьютер. После этого сигналов на Землю аппарат больше не передавал.

 

В ноябре 1996 года к проблемной планете взяла старт российская станция «Марс-96». Планом полета предусматривалось внедрение на глубину в несколько десятков метров двух отделяемых от орбитального отсека заглубляющихся пенетраторов. Также за 4–5 суток до подлета к планете от станции должны были отделиться две малые автономные станции (МАС). Но из-за отказа разгонного блока станцию не удалось вывести на нужную траекторию. После трех оборотов вокруг Земли аппарат разрушился при входе в атмосферу. Так как прием информации на этом этапе полета не осуществлялся, причину сбоя выяснить не удалось.

 

Практически сразу после этого неудачного пуска Советом РАН по космосу были предложены несколько проектов по дальнейшему исследованию Солнечной системы: «Луна-Глоб», «Марс-Астер» (марсоход) и «Фобос-грунт». 

 

К 1998 году из предложенного списка был выбран амбициозный вариант доставки вещества с поверхности Фобоса. Предусматривалась разработка космического аппарата небольшой размерности, выводимого на орбиту с помощью относительно легкого ракетоносителя «Cоюз». Так как требуемая масса аппарата превышала мощность данной ракеты, разгон предполагалось осуществлять при помощи экономичных, действующих долгое время электрореактивных двигателей  (ЭРД) малой тяги. Старт планировался на 2004 год. Но из-за изменения финансовых обстоятельств в 2004 году проект «Фобос-грунт» был пересмотрен. Новый космический аппарат собирались изготовить на основе более легкой негерметичной платформы «Навигатор», разработанной в Научно-производственном объединении им. Лавочкина. Это позволяло отказаться от электрореактивных двигателей. Отказ от них значительно упрощал схему экспедиции и сокращал продолжительность ее осуществления. Фактическая реализация проекта началась с 2005 года. В 2006 году было закончено макетирование основных узлов и приборов АМС «Фобос-грунт» и проведены первые вибрационные испытания космического аппарата в сборе. Точный сценарий и состав аппаратуры миссии многократно пересматривались, а китайский микроспутник, который должен был войти в список оборудования миссии, вообще был окончательно представлен в заключительный момент.

 

…практически сразу появились неофициальные сообщения о несрабатывании двигательной установки

 

После согласования алгоритма действий старт предполагалось осуществить в ноябре 2009 года. Но в конце 2008 года из-за фактической невозможности надежно подготовить служебную аппаратуру станции он был перенесен еще на два года. Это было достаточно продуманным решением, ведь вероятность успешного запуска в таких условиях была очень невелика. Однако, судя по всему, за увеличенный срок подготовки миссии не удалось полностью обеспечить надежное функционирование всех систем, в первую очередь программного обеспечения и систем навигации.

 

15 января обломки «Фобоса» упали на Землю

 

Итак, срок начала миссии приближался. Стартовое «окно», подходящее по баллистическим показателям для запуска, находилось в пределах от 27 октября до 17 ноября. Все предстартовые испытания прошли штатно, и 8 ноября 2011 года «Фобос-грунт» отправился к «красной планете». Запуск происходил поздно ночью (его трансляцию можно было наблюдать в Интернете). Ракета-носитель «Зенит» отработала отлично и вывела аппарат вместе с разгонным блоком на околоземную орбиту. Однако практически сразу появились неофициальные сообщения о несрабатывании двигательной установки и больших проблемах при установлении связи с аппаратом. Точная причина данных неполадок не могла быть сразу определена. Как и в случае с неудачным выводом на траекторию отлета «Марса-96», в момент проведения переходного импульса аппарат был вне зоны радиовидимости.

 


Сразу же после выявления опасной ситуации стали предприниматься энергичные попытки восстановить управляемость аппарата. Для этого нужно было, прежде всего, установить с ним связь. Однако все станции диапазона X (а только в нем можно управлять АМС) оснащены слишком мощными передатчиками (для расстояний в миллионы километров). Так что для связи на расстоянии в 400−500 км надежных средств просто не оказалось. Кроме того, по одной из неподтвержденных версий, аппарат сначала искали на отлетной переходной орбите, затем догадались поглядеть на начальной (опорной), но драгоценное время было потеряно. При этом срок осуществления всех реанимационных мероприятий был ограничен 20 ноября. Позже станция уже не могла быть выведена на траекторию отлета к «красной планете». 

Через некоторое время к попыткам восстановить управление аппаратом были привлечены станции космической связи Европейского космического агентства, и почти сразу же появился результат – с борта станции была принята информация, которую, однако, не удалось расшифровать. Оказалось, что «Фобос-грунт», вероятно, нормально функционирует только на солнечной части витка своей орбиты. К тому же наблюдения со станций слежения за искусственными спутниками Земли показали, что высота орбиты аппарата в силу каких-то причин увеличивается. Среди возможных объяснений было указано истечение топлива из баков с горючим. Через несколько дней и российским средствам космической связи удалось зафиксировать сигнал с аппарата, но, как и ранее, полезную информацию выделить не удалось. 20 ноября осуществление импульса перехода на траекторию полета к Марсу стало невозможным. 

 

Позднее, в ходе выяснения причин потери аппарата специальной комиссией, оказалось, что после возникновения нештатной ситуации станция естественным образом, в соответствии с логикой работы аппарата, перешла в режим «постоянной солнечной ориентации». Далее, в период с 9 по 24 ноября в соответствии с программой полета нормально развернувшиеся солнечные батареи вполне удовлетворительно снабжали аппаратуру электроэнергией. Однако с 24 ноября началось нарушение энергобаланса по причине того, что передатчик не был отключен при сеансе связи. 

Несколько недель перед неуправляемым падением аппарата были заполнены достаточно тревожным ожиданием. Хотя, на мой взгляд, опасения были совершенно неоправданны – каждую неделю на поверхность Земли падает несколько метеоритов, много раз падали и несгоревшие части космических аппаратов. Наконец, 15 января обломки «Фобоса» упали на Землю. Согласно расчетам специалистов Роскосмоса и Минобороны, падение аппарата произошло около 21.45 по московскому времени над южной частью Тихого океана, Южной Америкой и Атлантическим океаном. В районе падения нет средств, которые позволили бы достоверно зафиксировать это событие, хотя не идентифицированные его наблюдения имели место. Тем не менее, установлено, что станции уже нет на орбите.

 


Назывались различные варианты причин, вызвавших нештатную ситуацию: от совершенно бредовых (влияние расположенного на Аляске американского излучателя сверхвысоких частот HAARP) до вполне реальных, связанных с недостаточно апробированным программным обеспечением или некачественными микросхемами. Наиболее вероятными считаются отказ маршевой двигательной установки, нештатная работа звездных датчиков, неполадки в системе энергоснабжения и отказ бортового вычислительного комплекса и радиокомплекса. Как уже отмечалось выше, не вызывает сомнений факт нормального раскрытия солнечных батарей – следовательно, обеспечение электричеством станции, по крайней мере на первых порах, было нормальным. Таким образом, расследование сосредоточилось на других возможных причинах. В итоговом заключении спецкомиссии сказано, что нештатная ситуация была вызвана перезапуском двух полукомплектов устройства ЦВМ22 БВК (двойной «рестарт»), выполнявших на этом участке полета управление аппаратом «Фобос-грунт». После чего, в соответствии с логикой работы станции, произошло прерывание штатной циклограммы полета, и она перешла в режим поддержания постоянной солнечной ориентации и ожидания команд с Земли в диапазоне связи, который был предусмотрен проектными решениями уже для последующей перелетной траектории. Эта картина подтверждается данными изменения параметров орбиты, а также результатами упомянутых выше сеансов связи.

 

По версии межведомственной комиссии, потеря аппарата, скорее всего, объясняется невысоким качеством его микросхем

 

Как считают авторы доклада, наиболее вероятным фактором, который мог стать первопричиной двойного «рестарта», является локальное воздействие тяжелых заряженных частиц, которое привело к сбою в вычислительных модулях бортового компьютера на втором витке полета аппарата. Сбой через воздействие на ячейки вычислительных модулей привел к искажению программного кода и срабатыванию «сторожевого» таймера, что стало причиной «рестарта». Проще говоря, по версии межведомственной комиссии, потеря аппарата, скорее всего, объясняется невысоким качеством его микросхем.

 


После неудачного старта и аварийного завершения миссии перед руководителями российской космической отрасли встал вопрос о дальнейших действиях. Судя по всему, продолжительность и качество сборки аппарата, калибровочных и проверочных испытаний, а следовательно, и финансирование проекта были явно недостаточными. Цели, при том, он преследовал весьма амбициозные. До сих пор неясно, зачем вообще планировалось доставить на Землю такое большое количество планетного вещества – 100 граммов. Существенно меньший груз может ощутимо снизить стоимость аналогичного проекта, увеличивая его надежность и шансы на удачное завершение миссии. При этом сохранится имеющийся научный и технологический потенциал. 

 

Так как проект «Фобос-грунт» был международным, научная и служебная аппаратура разрабатывалась в странах – членах Европейского космического агентства, США, Китае, Польше, то с их стороны ощущается сильная заинтересованность в продолжении разработок. Возможно осуществление сильно измененного проекта «Фобос-грунт-2» в течение ближайших лет, скажем, в 2018 году. В целом, достаточно лаконичные заявления Роскосмоса не позволяют судить о конкретных перспективах исследований. 

 

Вероятно участие России в программе Европейского космического агентства по исследованию Марса в 2016–2022 годах. В перспективе существуют проекты посадки на поверхность Меркурия, долгоживущей станции на Венере, несколько вариантов полета к Луне и полет в систему Юпитера. Несмотря на неудачу миссии «Фобос-грунт», наш технологический потенциал позволяет продолжать исследования тел Солнечной системы.
Всего 0 комментариев
Комментарии
OK OK OK OK OK OK OK
Яндекс.Метрика