Впервые на Землю доставлен грунт с астероида в первозданном виде

Впервые в истории человечества на Землю вернулся аппарат, побывавший за пределами системы Земля-Луна и сумевший что-то от привезти непосредственно с места исследования. Речь идет, конечно же, о капсуле с образцами породы астероида Itokawa, на котором побывал японский зонд Hyabusa. Запечатання капсула, предположительно — с образцами грунта с астероида, была позавчера найдена неповрежденной в зоне полигона Woomera в Австралии. Напомню, что зонд был запущен еще в мае 2003 года и только сейчас капсула вернулась "домой". Миссия, по сути, закончилась огромным успехом для японского космического агенства JAXA, установив новую планку в роботизированном исследовании Солнечной системы.

Давайте посмотрим, что же это была за миссия. 9 мая 2003 года с японского космодрома Kagoshima Space Center стартовала японская твердотопливная ракета M-V со спутником, тогда еще носившим имя MUSES-C. Целей у данного космического аппарата было несколько: проверить возможность длительной работы нового на то время типа ионных двигателей, использующих для ионизации микроволновое излучение, проверить автономную навигацию, изучить астероид Itokawa, высадить на астероиде мини-робота, если очень повезет — самому сесть на астероид, если повезет еще больше — взять образцы грунта и вернуться домой. Часть миссии, включающая маневрирование при посадке на астероид должна была выполняться в полностью автономном режиме, основываясь на данных оптических камер, лазерных дальномеров и других сенсоров. 

В ходе выполнения миссии, за 7 лет зонд суммарно пролетел около 6 миллиардов километров. За столь огромное расстояние и время с зондом происходило множество проблем, постоянно ставивших миссию под угрозу провала, однако результат налицо. По дороге туда, 4 микроволновых ионных двигателя на ксеноне (получающие питание от солнечных батарей) проработали практически без перерывов два года — уже рекорд. По дороге обратно был поврежден топливный бак с жидким ксеноном и образовалась течь, что привело к потере от 8 до 10 кубических метров горючего. Также на обратном пути один из четырех двигателей отключился в связи с эрозией сопла под воздействием потока ионов, а на втором вышла из строя система охлаждения. Операторы сумели удаленно соединить систему охлаждения первого двигателя со вторым, что сделало возможным возвращение на Землю.

Однако, вернемся к миссии. К астероиду Haybusa долетел к середине сентября 2005 года более менее без приключений, если не считать проблемой периодически пропадавшую связь, которую решала автономная система поддержания курса. Самое интересное началось по прилету на место. По программе на поверхность нужно было высадить крошечного робота MINERVA (MIcro/Nano Experimental Robot Vehicle for Asteroid), имеющего вес всего в 600 грамм при размерах 10 на 12 сантиметров. По скольку, на таком расстоянии управление зондом в реальном времени невозможно, при выпуске робота автоматика ошиблась и он "пролетел мимо", короче — не попал. В целом это единственная крупная неудача проекта.

В течение нескольких недель зонд наблюдал за астероидом, используя для маневрирования химические и ионные двигатели. Интересно здесь то, что Hayabusa не вращался вокруг астероида, а постоянно "висел" в примерно 20 км от него (периодически приближаясь и удаляясь), поддерживая одну и ту же позицию. В ноябре 2005 был совершен тестовый подлет на расстояние 70 метров от поверхности "космического острова". По результатам отосланных данных, все системы работали нормально и автоматике была дана команда выпускать мини-робота, садиться самому, брать грунт и взлетать. Все это делалось вообще без участия людей, японцы полностью положились на бортовой компьютер спутника.

Кстати, пробы грунта должны были браться интересным образом. После посадки аппарата он должен был опустить на грунт своеобразный хобот-ковш. За тем, вблизи открытой части ковша, по поверхности астероида должны были выстрелить несколько дробинок. Поднявшаяся от удара при выстреле пыль должна была попасть в ковш, после чего аппарат взлетел бы, предварительно закрыв капсулу, в которую пыль откачалась бы из этого ковша.

В реальности все произошло несколько по другому. Ошибившись с высадкой мини-робота, программа управления приняла решение выполнить "безопасный спуск" на астероид. А должна была выполнить "безопасный подъем" и войти в режим ожидания команд с Земли. Однако, компьютер дал команду садиться, игнорируя любые попытки управления с Земли. В режиме "безопасного спуска" отстрел дробинок на грунт предусмотрен не был, в то время как ковш забора грунта был открыт. Ввиду потери с зондом связи (в том числе — по причине выхода из строя наземного коммуникационного оборудования) неизвестно, что происходило с ним в последующие дни. 

Когда связь частично восстановили через 4 дня, зонд уже был в 100 километрах от астероида, предположительно "просидев" на нем несколько дней. По записям компьютера выходило, что, пробыв там какое-то время в режиме "аварийной посадки", компьютер дал команду системам спутника взлетать и отправляться домой. Кстати, это очередной рекорд — ни один аппарат, сделанный человеком, еще не взлетал ни с одного космического тела за пределами системы Земля-Луна, тем более — в автономном режиме. Связь снова пропала, в этот раз на месяц. Когда связь с зондом частично наладилась, стала известно, что он отклонился от курса домой и движется в непонятном направлении. При этом повреждены все ионные двигатели. Японцы посчитали, что раз зонд касался астероида ковшом, то что-то точно попало в капсулу с образцами. Было принято решение ее запечатать. Напомню — это произошло через несколько дней после того, как зонд уже взлетел с астероида, поэтому до сих пор неизвестно, есть там что-то или нет.

К марту 2006 года было точно установлено местоположение зонда — 13000 километров от астероида, скорость 3 метра в секунду, двигатели не работают. К январю 2007 удалось включить 7 из 11 солнечных батарей, к апрелю стало ясно, что как минимум два ионных двигателя исправны и могут быть запущены. В конце августа три из четырех двигателей действительно заработали. У четвертого отказала система охлаждения, однако этого было достаточно, чтобы начать путь домой. Таким образом, с момента высадки на астероид до возвращения контроля над зондом прошло примерно 9 месяцев. Зонд отправился домой. Через два года, в ноябре 2009 от эрозии "умер" один из двигателей, их осталось два. Однако, как я уже писал выше — специалистам JAXA удалось совместить систему охлаждения "умершего" движка с системой того двигателя, который "сломался" еще на астероиде. В марте 2010 года Hayabusa прошел Луну и обосновался на земной орбите, готовясь послать на Землю запечатанную капсулу с образцами.

Это произошло 14 июня 2010 года, сам зонд сгорел в атмосфере, как и планировалось. Такая вот история одного японского спутника. В настоящее время капсула обнаружена, "упаковка не повреждена", все выглядит таким, каким планировалось 7 лет назад. Вчера вечером ее отправили в Японию и по этому поводу выступил президент JAXA. Основной смысл его слов — нам с нетерпением хочется увидеть, что же там внутри… и мне тоже очень интересно, как только узнаю — напишу. Если, конечно, к тому времени не произойдет ничего неожиданного 🙂