Нова поредица: забравените космически мисии

[SAlexandrov]

Забравените мисии: Пайъниър Винъс и първото американско кацане на Венера

Ултравиолетова снимка на Венера, заснета от мисията "Пайъниър Винъс 1" на 26-ти февруари 1979-та година. Photo credits : NASA

24 февруари 2020 г. 16:55 ч.

Светослав Александров. През 2020-та година започвам нов амбициозен проект на страниците на КОСМОС БГ. Повечето хора познават историята на космонавтиката бегло - те се сещат за полета на Гагарин, за кацането на Армстронг и Олдрин на Луната, за съветските луноходи и спускаеми апарати на Венера, за американските марсоходи или за космическия телескоп "Хъбъл". Същевременно има твърде много космически експедиции, които са завършили с успех и са направили важни открития, но са известни единствено на тесните специалисти - не и на широката общественост. Първият проект, който ще разгледам, е "Пайъниър Винъс" - в хода му са реализирани двете най-успешни мисии на НАСА до Венера. 

Преди да ви разкажа за "Пайъниър Винъс", ще направя една важна вметка - как е уместно да изписваме имената на американските космически мисии? Трябва ли да се превеждат на български или е нужно да се съхрани оригиналното название и звучене? За съжаление у нас няма единен стандарт за това - едни мисии се изписват по един начин, а други - по друг. И досега сме приели пилотираната лунна програма на НАСА да я наричаме "Аполо", а не "Аполон". Но пък мисиите "Пайъниър" често пъти са превеждани у нас като "Пионер", а "Пайъниър Винъс" - като "Пионер Венера". Макар че лично аз предпочитам английските имена да имат свой превод на български език, ще следвам традицията, залегнала от "Аполо" - т.е. да не ги превеждам. 

Независимо от това дали казваме "Пайъниър Винъс" или "Пионер Венера", останах изненадан как този проект е напълно непознат в България. Не ми ли вярвате? Просто напишете двете имена в Интернет търсачките и ще разберете колко малко резултати излизат на български език (макар че в рускоезичния нет има доста подробна информация). По една или други причина българите масово знаят, че съветски мисии са кацали на Венера, но остават изненадани да научат, че е имало успешно американско кацане, дори и да е вярно, че само съветските спускаеми апарати са заснемали снимки от венерианската повърхност. 

Проектът "Пайъниър Винъс" е одобрен за изпълнение от НАСА през 1974-та година. Конструирани са две мисии - "Пайъниър Винъс 1", която е орбитална, и "Пайъниър Винъс 2", целяща директно изучаване на атмосферата посредством няколко сонди. Орбиталният апарат е изстрелян на 20-ти май 1978-ма година, а атмосферният изследовател - на 8-ми август 1978-ма. И двете експедиции са изпратени към Венера чрез ракета-носител "Атлас-Центавър". 

"Пайъниър Винъс 1" влиза в елиптична орбита около Венера на 4-ти декември 1978-ма. Така американците успяват да въведат изкуствен спътник около планетата близо три години след СССР. Но това, което отличава американската мисия е, че тя е екипирана с радар, който е по-мощен от тези на съветските мисии - съответно първа успява да направи подробна топографска карта на Венера. Картографирана е около 90% от венерианската повърхност с резолюция от около 10 километра. Мисията открива, че Венера е почти идеално кълбо, за разлика от Земята, която притежава сериозна изпъкнатина в екваториалната област. 

Карта на Венера, изготвена с помощта на данни от радара на "Пайъниър Винъс 1". Credit : NASA

Радарните данни, изпратени от "Пайъниър Винъс 1", са с високо качество, но учените копнеят за радарни изображения с още по-висока разделителна способност. През 1983-та година, когато най-новото поколение съветски автоматични междупланетни станции "Венера 15" и "Венера 16" влизат в полярна орбита около Венера, те са екипирани с модерен синтетичен апертурен радар. В рамките на осеммесечна работа "Венера 15" и "Венера 16" картографират една четвърт от повърхността на планетата с резолюция 1-2 километра. Паралелно американците работят по още по-мощната мисия "Магелан", оборудвана с радар с резолюция от 120 метра. Тази последна роботизирана експедиция на НАСА до Венера е изстреляна през 1989-та година и работи до 1994-та, като постига забележителен успех. Но това е история, която следва да бъде описана в по-нататъшна статия... 

Що се касае до мисията "Пайъниър Винъс 1", тя работи успешно чак до 1992-ра - цели 14 години в орбита около Венера. И до днес този рекорд на САЩ за орбитален апарат около най-близката до нас планета остава ненадминат. 

На илюстрацията: главната атмосферна сонда на "Пайъниър Винъс 2" разгръща парашута си. Credit : NASA

"Пайъниър Винъс 2", атмосферната мисия на НАСА, се състои от кораб-майка, голяма сонда (с диаметър 150 сантиметра) и три по-малки сонди (всяка от които е с диаметър 76 сантиметра). Атмосферните сонди са с формата на конус и нито една от тях не е предвидена да оцелее след достигането на повърхността. Ето защо е изненадващо, че една от сондите успява да кацне и работи в продължение на повече от час в горещите венериански условия. До ден днешен това е единственото успешно кацане на САЩ на Венера. 

Освобождаването на голямата атмосферна сонда е проведено на 16-ти ноември 1978-ма, а трите по-малки сонди (с имена "Север", "Ден", "Нощ") се отделят от кораба-майка четири дни по-късно. Първа в атмосферата влиза голямата сонда, която разгръща успешно парашутите си и предава научни данни до самото съприкосновение с повърхността. Трите по-малки сонди не са оборудвани с парашут и е изумително, че тази, която оцелява след кацането, е една от тях - т.нар. сонда "Ден". Тя прави интересно научно откритие - бордовият нефелометър установява, че след кацането се е вдигнал прах, който се е застоял във въздуха в продължение на няколко минути, преди частичките отново да паднат върху грунта. 

Благодарение на комбинираните данни от всички микросонди са направени следните важни открития: в атмосферата на височина между 10 и 50 километра почти не се наблюдава конвекция. След проникването през слой от мъгла, намиращ се на височина около 30 километра, атмосферните условия в по-долните слоеве са ясни. Освен това всички сонди успяват да измерят почти еднакви температури през последните 50 километра от спускането (в порядъка между 448-459 °C), независимо че регионите за спускане са отдалечени едно от друго на хиляди километри. Но може би най-същественото е, че посредством изучаването на изотопите на азота е установено, че венерианската атмосфера е произлязла по различен път в сравнение със земната. 

Като цяло данните, събрани от "Пайъниър Винъс", са в съгласие с тези, изпратени от съветските мисии "Венера". Книгата Robotic exploration of the Solar System на Паоло Уливи и Дейвид Харлан разказва, че както американските, така и съветските експедиции са успели да открият слоя от мъгла на височина 30 километра и да констатират яснотата на атмосферата под него. Това доказва, че американският проект "Пайъниър Винъс" има огромен принос към изучаването на Венера. 

https://www.cosmos.1.bg/portal/2014-10-24-20-54-26/3208-2020-forgotten-missions-part-1

[SAlexandrov]

Забравените мисии: Хитен и японското покоряване на Луната

Компилация от снимки, заснети от японската лунна мисия "Хитен" през 1993 г. Photo credit : JAXA/Ted Stryk

26 февруари 2020 г. 18:55 ч.

Светослав Александров. Знаете ли коя е първата държава, достигнала Луната? Иска ли питане - това е СССР, още през далечната 1959 г., когато автоматичната станция "Луна 2" извършва твърдо кацане върху лунната повърхност. Знаете ли коя е втората държава, осъществила лунен полет? Естествено - това е САЩ, като първата успешна американска мисия е "Рейнджър 7" през 1964 г., а няколко години по-късно астронавти на НАСА стъпват върху естествения ни спътник. 

А знаете ли коя е третата държава, достигнала Луната? Това е въпрос, който би затруднил мнозина. А верният отговор е Япония! Днес продължавам с поредицата от статии "Забравените мисии", като ще ви разкажа за японската мисия "Хитен". 

В първата статия от поредицата ви разказах за Пайъниър Винъс и дебютното американско кацане на Венера, споделяйки учудването си как в българоезичното уеб пространство почти няма информация за този проект. За "Хитен" пък съвсем няма, следователно е време да запълним и тази информационна дупка. 

Историята на японското постижение започва през 80-те години на миналия век, и то в САЩ. Тогава математикът Едуард Белбруно от Пристънския университет умува дали е възможно да се измисли някакъв алтернативен метод за изпращането на космически кораби към Луната и планетите. Класическият подход е ясен  - той включва Хохманова трансферна орбита около Земята и "захващаща" маневра в близост до крайната цел. Подходът е доста добър, благодарение на него американците успяват да изпратят хора до Луната през 60-те и 70-те години, но за изпълнението на захващащата маневра е необходима голяма промяна в скоростта, или delta-v. В сферата на космическото корабостроене това означава необходимост от много гориво, съответно тежък космически кораб, който да носи всичкото това гориво. 

Белбруно си блъска главата върху идеята космическият кораб да извърши маневра на т.нар. "балистично захващане" - пристигане около Луната по специална траектория, която ще позволи влизане в лунната орбита без никакво delta-v. За тестването на концепцията се предвижда строеж на малък апарат, който трябва да бъде качен в товарния отсек на космическата совалка и извозен до ниска околоземна орбита. Апаратът не притежава мощни двигатели за изпълнението на класическите маневри, вместо това малки двигателчета следва да го изтласкат бавно и полека към т.нар. "слабата граница на стабилност" - там той ще бъде захванат директно от гравитацията на Луната в нейната орбита. Процедурата е доста бавна (отнема месеци, даже години) и когато Белбруно я предлага на колегите си от НАСА, те никак не са очаровани. Очакваната реакция е следната: Вече сме били на Луната, при това за три дни, кому е нужно да се влачим толкова време? 

И така идеята за американска мисия, летяща до Луната по новия метод, не се осъществява - но Белбруно получава неочакван шанс да изпробва математическата си теория на практика. 

 

На илюстрацията: японският космически апарат "Хитен" с прикачения в горната му част микроспътник "Хагоромо". Photo credit : JAXA

Японската космическа мисия "Хитен" е изстреляна на 24 януари 1990 г. от космическия център Кагошима с ракета "Mu-3SII-5". Космическият апарат е доста скромен - той се състои от 143-килограмов кораб-майка и 12-килограмов дъщерен микроспътник "Хагоромо". Единственият научен инструмент се намира на борда на майчиния отсек и представлява брояч на прахови частици. Но колкото и да е проста мисията, това е първото отправяне на човешки апарат към Луната след 16-годишно прекъсване (източник: НАСА). Последният апарат, изпратен към Луната от епохата на ранната лунна надпревара, е съветската мисия "Луна 24" през 1976 г. и след това както САЩ, така и СССР зарязват естествения ни спътник. Изстрелването на "Хитен" маркира началото на вълната от нови лунни мисии, която продължава и до ден днешен. Както вече споменах в началото на статията, това е и първата лунна мисия на държава, различна от САЩ и СССР. Първоначалните планове предвиждат само "Хагоромо" да влезе в окололунна орбита, а корабът-майка "Хитен" да остане да обикаля около Земята. 

За съжаление Япония се сблъсква с проблем - на 19-ти март 1990 г. "Хитен" се сближава с Луната на разстояние 16 500 километра и макар че освобождава успешно микроспътника "Хагоромо", радиокомуникацията между него и кораба-майка неочаквано прекъсва. Запалването на двигателите на "Хагоромо" е наблюдавано оптично и досега се предполага, че микроспътникът е навлязал благополучно в окололунна орбита, но без радиокомуникация това няма как да се потвърди със сигурност.

Ето какво разказва Едуард Белбруно след като се стига до неприятния развой - японците са силно разочаровани и копнеят да имат своя собствена мисия около Луната, затова желаят да намерят начин самият кораб-майка "Хитен" да достигне окололунна орбита. Поради това японските специалисти се обръщат към единствената западна агенция със сериозен опит в изучаването на Луната - НАСА. Работата е поверена на аерокосмическия инженер Джеймс Милър. Той започва да умува как да докара "Хитен" в окололунна орбита, но работата удря на камък - горивото на борда е малко, корабът-майка не е предназначен да лети до Луната и достигането на естествения спътник няма как да стане по класическия метод. Милър няма никаква идея как да постъпи, но вече е чул за някой си специалист, който е измислил нестандартна методика за достигането на Луната. Този специалист естествено е Белбруно и Милър най-сетне търси помощ от него, чак след като всичко останало пропада. 

Двамата разработват план, който сработва - след дълго криволичене около Земята, "Хитен" пристига в орбита около Луната през 1991 г. Мисията продължава успешно чак до 1993 г., когато космческият апарат пада върху лунната повърхност. Така Япония се превръща в третата държава след САЩ и СССР, чиято техника достига до повърхността на естествения ни спътник! 

Освен единствения научен прибор на борда (брояча на прахови частици), "Хитен" е оборудван със съвсем скромна камера. Получените изображения (които са показани в началото на статията) са със слабо качество, дори много по-слабо от това на ранните американски мисии "Рейнджър" от 60-те години. Но японците винаги са възприемали тази дебютна лунна експедиция само като технологичен демонстратор, без да трябва да изпълнява някакви амбициозни цели. И въпреки това е придобит ценен опит, който впоследствие намира важно приложение в космонавтиката. Още докато е в околоземна орбита "Хитен" изпробва метода "еърбрейкинг", благодарение на който космически апарат може да променя орбиталните си параметри чрез триенето в горните слоеве на атмосферата. Години по-късно методът ще започне да се прилага редовно при осъществяването на следващото поколение изследователски мисии до Марс и Венера. 

https://www.cosmos.1.bg/portal/2014-10-24-20-54-26/3210-2020-forgotten-missions-part-2

[SAlexandrov]

Забравените мисии: Халеевата армада

Снимка на Халеевата комета, заснета от европейската мисия "Джото". Photo credit : ESA/MPS

8 юни 2020 г. 22:15 ч.

Светослав Александров. В днешната статия на страниците на блога ще продължа с една интересна поредица, която започнах през февруари. Поредицата е озаглавена "Забравените мисии" и в нея ще ви разказвам любопитни факти за роботизирани или пилотирани експедиции, които навремето са били много известни и успешни, но днес почти не се сещаме за тях. 

В първата статия от поредицата представих историята на "Пайъниър Винъс" и американското кацане на Венера. Във втората описах японския проект "Хитен" - това е първата мисия на държава, различна от САЩ и СССР, която достига Луната. Днес съм ви подготвил материал за петте мисии, известни под названието "Халеева армада" и реализирани по време на навлизането на Халеевата комета във вътрешната Слънчева система през 1986-та година. Донякъде причината тези мисии днес да са забравени се дължи на факта, че иначе известната Халеева комета може да се наблюдава от Земята само веднъж на 75-76 години. Като човек, роден в края на същата тази 1986-та, съм прецакан - ако искам да видя кометата с очите си, трябва да доживея до заветните 75 години и това да е наградата на живота ми. 

Но много хора на зряла възраст си спомнят за появата на Халеевата комета на небето през 86-та. А тогава космическата епоха е вече дошла и за пръв път кометата бива посетена от човешки апарати, т.е. не разчитаме само на наземни наблюдения. България също участва в един от проектите. Това е повод за гордост. 

 

Ако човек е късметлия, той може да види Халеевата комета максимум два пъти през живота си - като дете и като възрастен

Петте мисии, които са посетили Халеевата комета и са част от т.н. "Халеевата армада" са "Суисеи", "Сакигаке" (на Япония), "Джото" (на Европейската космическа агенция), "Вега 1" и "Вега 2" (на СССР с участието на Франция, Австрия, Унгария, ГДР, ФРГ, Чехословакия, Полша и България). 

Това е един от малкото велики проекти в космонавтиката, в които САЩ почти не участва. Американската мисия "Спартан 203", която трябва да изучава Халеевата комета, е качена на борда на совалката "Чалънджър" през януари 1986-та година ... и тогава настъпва трагедията. Совалката експлодира 73 секунди след изстрелването, а седмината астронавти на борда загиват - Франсиз Скоби, Майкъл Смит, Елисън Онизука, Джудит Резник, Роналд Макниър, Криста Макълиф и Грегъри Джарвис. Катастрофата довежда до сериозни забавяния в полетите на САЩ. Следващата совалкова мисия, която трябва да излети на 6-ти март и да изведе в орбита обсерваторията "Астро-1" за наблюдения на Халеевата комета, е отменена. Все пак Щатите успяват да пригодят някои стари мисии за изучаване на кометата като "Пайнъниър 7" (намираща се в хелиоцентрична орбита) и "Пайъниър Винъс" (работеща около Венера). 

Според първоначалните планове САЩ също така трябва да конструират съвместно с Европейската космическа агенция (ЕКА) мисията "Джото", но поради съкращения на бюджета американците се отказват. След отказа ЕКА прави може би най-смелата стъпка в цялата своя история - агенцията решава да реализира мисията самостоятелно. В крайна сметка това е уникална възможност - ако европейците пропуснат да изучат Халеевата комета, следващият път, когато тя ще се приближи към Земята, ще е след цели 75 години. Забележително е как ЕКА се мобилизира, създава "Джото" в рамките на съвсем кратък срок и мисията е изстреляна посредством европейската ракета "Ариана 1" на 2 юли 1985-та година. Това е първата роботизирана експедиция, изстреляна от европейските държави отвъд пределите на околоземната орбита, в междупланетното пространство!

На 14-ти март 1986 г. "Джото" се сближава с Халеевата комета на разстояние само от 596 километра. Изненадващо за учените, мисията оцелява след сблъсъците с изхвърлените от кометата частици. Вследствие на един от ударите е унищожена камерата, но не и преди тя да успее да заснеме кометарното ядро. Снимките са изпратени благополучно към Земята, а най-добрата от тях е показана в началото на статията. 

Японските мисии "Суисеи" и "Сакигаке" също заемат важна част от историята на космонавтиката. "Сакигаке" на японски език означава "пионер" и представлява не просто първата междупланетна мисия на Япония, но и първата мисия на държава, различна от САЩ и СССР, която навлиза в междупланетното пространство. Стартът е осъществен на 8 януари 1985 г. посредством ракетата "M-3SII-1" (ракетите "M-3SII" са били твърдогоривни, за нуждите на околоземни мисии са били тристепени, а за междупланетни полети се е добавяла допълнителна четвърта степен). Полетът демонстрира успешно работоспособността на носителя и процедурите по въвеждането на мисията на траектория, която я отвежда отвъд околоземната орбита. Тази роботизирана експедиция се възприема от японските специалисти като демонстрационна и не е оборудвана с камера, съответно не е в състояние да заснеме Халеевата комета. На борда й все пак има някои скромни инструменти - магнитометър и детектори за изучаване на слънчевата плазма и вятър. Направени са успешно изследвания на характеристиките на слънчевата плазма в околностите на Халеевата комета. Най-голямото сближение между кометата и "Сакигаке" възлиза на около 7 милиона километра и се случва на 11 март 1986-та.

Ултравиолетова снимка на комата на Халеевата комета, заснета на 28-ми февруари 1986 г. от мисията "Суисеи". Credit : JAXA

Изстреляната на 18-ти август 1985 г. посредством ракетата "M-3SII-2" мисия "Суисеи" е много по-амбициозна от "Сакигаке" - тя притежава прибор, позволяващ заснемането на Халеевата комета в ултравиолетовата област на електромагнитния спектър. Към момента на най-голямото сближение, на 8 март 1986-та, разстоянието между "Суисеи" и кометата възлиза на 150 000 километра. "Суисеи" успява да заснеме множество ултравиолетови изображения на водородната кома (като това, представено по-горе) и установява наличието на вода, въглероден окис и въглероден двуокис. 

Снимка на Халеевата комета, заснета от мисията "Вега 2". Photo : USSR Space Program

Названието на съветския проект "ВеГа" е съчетание от имената "Венера" и "Галлей" (руското име на Халеевата комета), тъй като двете мисии "Вега 1" и "Вега 2" изпълняват комплексна изследователска дейност по изучаването както на Венера, така и на Халеевата комета. Научният ръководител на проекта е академик Роалд Сагдеев, който управлява проекта в рамките на програмата Интеркосмос (източник: Дон Митчел, mentallandscape.com/V_Vega.htm). Благодарение на това проектът е реализиран посредством широко международно участие, включително и на специалисти от България. Българските изследователи са участвали в изготвянето на мощен триканален спектрометър съвместно с колеги от СССР и Франция. 

Всеки един от двата космически апарата е съставен от основен полетен модул (на който е монтиран и приборът с българско участие) и спускаем апарат за кацане на Венера заедно с аеростатна сонда. Мисиите са изстреляни на 15-ти и 21-ви декември 1984 г. посредством руски ракети "Протон". Шест месеца след старта "Вега 1" и "Вега 2" доближават Венера. На 9-ти и 13-ти юни 1985 г. се отделят двата спускаеми апарата, които на 11-ти и 15-ти юни освобождават аеростатните платформи и модулите за меко кацане. Схемата на спускане е следната:

 

За съжаление инструментите на модула за кацане на "Вега 1" се включват инцидентно още докато той е във въздуха и поради това програмата му за изучаване на повърхността е провалена. Спускаемият модул на "Вега 2" обаче извършва успешно кацане в региона Афродита, докато там е нощ, и той работи безпроблемно в продължение на 56 минути. Изпратените на Земята данни потвърждават, че скалите на мястото на спускане са анортозит и троктолит. Измерената температура е 463 °C. 

Много e интересна работата на аеростатите - до ден днешен "Вега 1" и "Вега 2" са единствените мисии в историята на космонавтиката, изучили посредством балони атмосферата на планета, различна от Земята. Инженерите на конструкторското бюро Лавочкин са изготвили балоните от материал, импрегниран с тефлон - достатъчно издръжлив за венерианските условия. Както балонът на "Вега 1", така и този на "Вега 2" оцеляват повече от 46 часа преди да се пръснат. На височина от около 50 километра над венерианската повърхност температурите и налягането са сходни с тези на Земята, въпреки че ветровете духат с ураганна скорост и облаците са от сярна киселина. Направените измервания от научните прибори свидетелстват, че на Венера има неустановени от предходни мисии движения на въздушните маси по вертикала. 

След изпълняването на венерианската си научна програма, основните полетни модули на "Вега 1" и "Вега 2" продължават своя път към Халеевата комета. На 11-ти юни "Вега 1" преминава на 8 890 километра от ядрото на кометата, а на 15-ти юни "Вега 2" извършва облитане на разстояние 8 030 километра. Получените изображения показват, че повърхността на ядрото е тъмна, като от него изригват поне пет струи от прах и газ. Изследванията на Халеевата комета посредством спектрометрите (вкл. този, изготвен с българско участие) доказват, че нейният състав е сходен с този на въглеродните хондрити (вид метеорити). Това е в подкрепа на хипотезата, че кометите, също както и астероидите, са производни на първичния материал от ранната Слънчева система. 

Халеевата комета е напуснала отдавна вътрешната Слънчева система и ако сме живи ще я видим чак през 2061-ва година. Това не означава, че науката за изучаването на кометите е приключила. През последните години станахме свидетели на множество космически триумфи. През 2006 г. мисията на САЩ "Стардъст" се завърна на Земята с проби от кометата Уайлд 2. Година по-рано "Дийп Импект", отново американска роботизирава експедиция, взриви детонатор на повърхността на 9P/Темпъл. Но кулминацията на кометарните изследвания настъпи през 2014 г., когато спускаемият апарат "Филе", компонент на мисията "Розета" на Европейската космическа агенция, извърши меко кацане на повърхността на Чурюмов-Герасименко. 

https://www.cosmos.1.bg/portal/2014-10-24-20-54-26/3407-2020-forgotten-missions-part-3

[SAlexandrov]

Забравените мисии: Голямата обсерватория Гранат

Космическата обсерватория "Гранат". Илюстрация : ИКИ-РАН

2 юли 2020 г. 17:10 ч.

Светослав Александров. Малцина знаят, но един от най-големите и безспорни успехи на руската космонавтика е свързан със създаването на големи космически телескопи. При това не говорим само за постижения по съветско време, а и за съвременни мисии като "Спектр-Р" и "Спектр-РГ". За съжаление малко от хората имат реална представа за успехите на космическите държави - и това до голяма степен се дължи на незнание или пропаганда, която раздухва информация според това, което е угодно на политическия наратив. Да, има области, в които руската космонавтика безспорно заслужава уважение - но поради геополитически причини хората обръщат повече внимание на корабите "Союз" или ракетните двигатели "РД-180", които имат по-скоро приложна стойност, отколкото научно-изследователска. Защо почти нищо не се споменава за големите руски космически телескопи - за "Астрон", "Гранат" и "Спектр"-ите? Защо масово космическата астрономия се свързва с телескопа "Хъбъл"? Вярно, "Хъбъл" е безспорен успех на САЩ, но това съвсем не е единственият космически телескоп. 

Продължавам с четвъртата статия от поредицата "Забравените мисии". В предходните публикации бяха разгледани американското кацане на Венера в рамките на проекта "Пайъниър Винъс", японската мисия до Луната "Хитен" и голямата армада мисии до Халеевата комета. Време е да насоча вниманието ви към гигантската съветска космическа обсерватория "Гранат". 

Обсерваторията "Гранат" е изстреляна на 1 декември 1989 г. от космодрума Байконур посредством космическа ракета "Протон-К" с горна степен "Блок Д". Това е една от последните грандиозни мисии на съветската космическа програма, изстреляна непосредствено преди разпадането на СССР. Обсерваторията е базирана на стандартизираната платформа от по-ранните роботизирани експедиции от серията "Венера" и "Вега". Диаметърът ѝ е 2.5 метра, дължината - 4 метра, общото тегло - 4 тона, от които 2.3 се падат на научните инструменти (източник: Skyrocket.de).

Научните прибори са разработени през 80-те години от СССР, Франция, Дания и България (източник: ИКИ-РАН). Те са общо седем на брой: 

Sigma: това е френски гамалъчев телескоп с енергетически диапазон 35–1300 keV. Той е най-големият инструмент на борда на обсерваторията с общо тегло около 1 тон.

АРТ-П: руски рентгенов телескоп, разработен от ИКИ РАН, с енергетически диапазон за снимане 4-60 keV и за спектрометричен анализ 4-100 keV.

АРТ-С: руски рентгенов спектрометър, отново разработен от ИКИ РАН, с енергетически диапазон 3-100 keV.

PHEBUS: френски прибор с два детектора за изучаване на гама-лъчевите избухвания. 

WATCH: датски прибор с четири детектора за изучаване на цялото небе в рентгеновия диапазон.

КОНУС-Б: приборът се състои от седем руски детектора за изучаване на фотони в енергетическия дипазон от 10 kеV до 8 MеV, монтирани на различни части на космическия апарат.

Слънчоглед: Български бързовъртящ се рентгенов телескоп. 

След изстрелването на 1 декември 1989 г., "Гранат" е въведена в силно издължена орбита с перигей от 2 000 километра и апогей от 200 000 километра. По-късно перигеят е повдигнат на 20 000 километра. Обсерваторията прави една обиколка около Земята за четири дни, от които три са работни и през тях се провеждат астрономически наблюдения. За огромно съжаление "Гранат" още от самото начало на мисията е поразена от технически проблеми, вследствие на които два от научните прибори не сработват - и един от тях е българският Слънчоглед. Другият е руският рентгенов спектрометър АРТ-С. КОНУС-Б също работи за изключително кратко време - от 11 декември 1989 г. до 20 февруари 1990 г., през което установява 60 слънчеви изригвания и 19 гама избухвания. 

Изображение на центъра на Млечния път, изготвено след осемгодишни наблюдения на телескопа Sigma в диапазона 35-75 keV. Фото: ИКИ-РАН

По време на първите четири години от работата на "Гранат", обсерваторията провежда подробни спектроскопски изследвания и заснема детайлни снимки на центъра на нашата галактика Млечен път. През септември 1994 г. привършват запасите от гориво за контрол на ориентацията и "Гранат" е въведена в сканиращ режим, в рамките на който тя наблюдава небето пасивно, без да бъде насочвана към конкретни обекти. Това продължава до 27 ноември 1998 г., когато мисията е преустановена окончателно.

Изображение на центъра на нашата галактика, получено от руския телескоп "АРТ-П". Фото: ИКИ-РАН

Проектът "Гранат" се сблъсква с по-сериозни проблеми от недостига на гориво и повредите, засягащи част от научните инструменти. През 1991 г. СССР се разпада и вследствие на това възникват две големи трудности. Първата е, че след разпадането центърът за управление на територията на Крим се оказва част от Украйна - съответно възникват пречки от политически и административен характер. Втората трудност е далеч по-сериозна: постсъветска Русия не разполага с пари, за да поддържа работата на обсерваторията. Затова Франция, която е най-големият партньор на СССР по време на реализацията на "Гранат", поема инициативата в свои ръце и директно финансира проекта. 

В книгата "Руски космически сонди: научни открития и бъдещи мисии", авторите Браян Харви и Олга Закутняя разкриват подробности относно последната година от съществуването на "Гранат". През 1998 г. на борда на обсерваторията е останал само един функциониращ предавател - и той прегрява след 20 минути работа. Това налага екипа да го изключва, докато се охлади, след което да го включва отново - и така, докато протича свалянето на данни.

В крайна сметка "Гранат" е проект, създаден в СССР и носи много от недостатъците на стария режим. Някои западни анализатори незаслужено отписват мисията като разочароваща или даже провалена. Това не е така - научният принос е сериозен, като благодарение на данните от "Гранат" са написани повече от 400 научни статии.

Карта на небесната сфера, получена от телескопа Sigma на обсерваторията "Гранат" в хода на една година работа в сканиращ режим. Фото: ИКИ-РАН

Ето как протича научната програма: в началото на своята работа обсерваторията е насочена към центъра на нашата галактика, намиращ се на 25 000 светлинни години от Земята. Особено голямо внимание е обърнато на обекта Стрелец А. Там учените очакват да открият мощна черна дупка, но не успяват, въпреки че се откроява радиоизточник на около 300 светлинни години разстояние от галактическия център. В периода 1990-1991 г. "Гранат" изучава Сийфъртови галактики, квазари и звездни купове. Обсерваторията също така проучва последиците от избухването на свръхновата SN 1987A в Големия Магеланов облак. След 1991 г. усилията са насочени към изучаването на кандидатите за черни дупки и благодарение на наблюденията учените подобряват своите модели за акреционните дискове. През август 1992 г. "Гранат" открива първите си микроквазари в нашата галактика. През по-късните години "Гранат" прави над 2 000 часа наблюдения на галактическия център, където са изучени множество известни рентгенови източници и са открити около 20 нови, неустановени дотогава кандидати за черни дупки и неутронни звезди.

Приносът на "Гранат" е безспорен, а хубавото е, че въпреки трудните времена за руснаците, космическите телескопи не залязоха с краха на СССР. В периода между 2011 и 2019 г. в орбита около Земята работеше обсерваторията "Спектр-Р", а от миналата година до ден днешен в точката на Лагранж "Л2" на системата Земя-Слънце продължава да функционира най-новата руско-немска обсерватория "Спектр-РГ". Да, руската космонавтика изпадна в дълбока криза през последните години и вече няма руски мисии до Луната и Марс. Но астрофизичната програма на страната изглежда ще продължи и занапред. 

https://www.cosmos.1.bg/portal/2014-10-24-20-54-26/3451-2020-zabraveni-misii-granat

[SAlexandrov]

Забравените мисии: Лунар Проспектър и пътешествието на НАСА до Луната през 1998 г.

На илюстрацията: "Лунар Проспектър" в орбита около Луната. Image credit : NASA/Ames 

 

Предишни статии от поредицата "Забравените мисии":

 

Голямата обсерватория "Гранат" на СССР

Халеевата армада

"Пайъниър Винъс" и първото американско кацане на Венера

Хитен и японското покоряване на Луната

 

10 септември 2020 г. 18:20 ч.

Светослав Александров. В днешната статия от поредицата "Забравените мисии" ще ви разкажа за прелюбопитната роботизирана американска експедиция "Лунар Проспектър", изстреляна през 1998 г. към Луната. Тази мисия за пръв път открива, че на лунния южен полюс има залежи от воден лед. За съжаление въпреки нейния безспорен успех, мисията днес е непозната за много от космическите ентусиасти. 

Може би основната причина, поради която "Лунар Проспектър" е забравена, се дължи на онова особено десетилетие, 90-те, когато НАСА се намира в труден и ненавиждан от мнозина период. Това е периодът, когато мисиите се разработват според парадигмата "по-бързи, по-добри, по-евтини". Именно тогава настъпва оня гаф с мисията до Червената планета "Марс Клаймит Орбитър", при която са объркани имперските с метричните единици и грешката води до катастрофа и загуба на автоматичната междупланетна станция. 

Но за да схванем духа на този период, трябва да ви разкажа за цялостния контекст на обстановката, в която НАСА е принудена да работи. Историята е изключително интересна. 

Както повечето от вас знаят, в края на 60-те и началото на 70-те години американската космическа агенция изпраща хора на Луната в рамките на проекта "Аполо". Инициативата е скъпа и трудоемка - трудят се общо 300 000 души от 20 000 предприятия и 200 университета. За да може да се гарантира успех, НАСА използва процеса на т.нар. "системен мениджмънт", който е взаимстван от военните. Сложните роботизирани междупланетни мисии "Вайкинг" до Марс и "Вояджър" до Юпитер, Сатурн и междузвездното пространство са създадени през 70-те чрез същата методология от епохата "Аполо". Проблемът възниква, когато стилът на работа се запазва през 80-те години, но НАСА вече не разполага с мощна политическа и финансова подкрепа. Следващото поколение мисии "Галилео" до Юпитер, "Магелан" до Венера и "Марс Обзървър" до Червената планета влизат в цикъл на постоянни отлагания. НАСА не успява да изстреля нито една лунна или междупланетна мисия в периода между 1978 и 1989 г., а програмата "космическа совалка" не смъква цената на пилотираната космонавтика според очакванията на обществото. (Източник: Елизабет А. Франк) 

В този контекст през 1992 г. за администратор на НАСА е назначен Даниел Голдин. Намираме се във времената непосредствено след разпадането на СССР, космическата надпревара е приключила, а сериозно финансиране за космонавтика в Щатите не се очертава. Голдин трябва да възстанови научната и междупланетна програма на НАСА според текущите възможности и за щастие той знае много добре каква е диагнозата. Ето какви са неговите думи:

"Има един интересен парадокс тук, благодарение на който сме тръгнали по спиралата надолу. Изстрелването на по-малко космически апарати означава, че учените искат да натоварят всеки възможен инструмент на всичко, на което му предстои да лети. Това увеличава теглото, което от своята страна повишава цената на кораба и на ракетата-носител. По-малко космически апарати води до това да не можем да поемем повече рискове с тези, които успеем да изстреляме, следователно те трябва да притежават резервни системи, които увеличават теглото и цената, и освен това не може да рискуваме да изстреляме нови технологии, така че не произвеждаме модерни технологии".

Благодарение на реформите на Голдин се работи по две направления - първо, вече се използват съвременни за 90-те години технологии, а не технологиите от епохата на "Аполо" (от 60-те и 70-те). Второ, сменя се подходът на управлението - разчита се на по-малки проекти, които от своя страна са с по-малки екипи, а малките екипи нямат нужда от скъпо ръководство.

Така НАСА възстановява научно-изследователската си програма, като в периода 1996-1999 г. са изстреляни общо 16 мисии за изучаването на Земята, планетите от Слънчевата система и дълбокия космос. Отново по данни от Франк, общата успеваемост на тези мисии е 63%, като само през 1999 г. са отчетени четири провала. Високото ниво на аварийност води до това епохата на "по-бързите, по-евтините и по-добрите" мисии да е тъй мразена. До ден днешен, ако се срещнете с експерти на НАСА и споменете горните три думички, вероятно ще се сблъскате с отговора, че можете да си изберете само две от тях - корабите могат да са по-бързи и по-евтини, но няма да са по-добри. Или можете да направите добър кораб за кратко време, но няма да е евтин. Ако ли държите да е евтин и добър, ще трябва повече време за разработка. 

Но епохата "по-бързи, по-евтини и по-добри" е недооценена, защото малцина обръщат внимание на един факт - от първите 10 мисии 9 завършват с успех, което е 90% успеваемост! Проблемите настъпват съвсем в края на 90-те години, когато НАСА предприема все по-амбициозни проекти, но на фона на същото финансиране и без промяна в графика. Ранните успехи водят до свръхувереност, които по-нататък довеждат неизменно до провал. 

Изстрелването на "Лунар Проспектър" на 7 януари 1998 г. Photo credit : NASA

Една от успешните мисии е "Лунар Проспектор". Тя е реализирана само за $63 милиона, като в това се включват и разходите по изстрелването. За този ограничен бюджет е създаден прост космически апарат с цилиндрична форма, висок 1.2 метра и с диаметър 1.4 метра. Общото тегло е 295 килограма. Апаратът е стабилизиран посредством въртене, а за маневриране са монтирани шест ракетни двигателя. Слънчевите батерии са разположени върху корпуса на апарата, а инструментите върху три радиални пилона, всеки от които е с дължина 2.5 метра. За да се вмъкнат в бюджета, ръководителите на "Лунар Проспектър" решават апаратът да не е оборудван с компютър, а способностите за съхранение на данни на борда са минимални. Всички дейности се контролират от Земята, а сведенията от инструментите се предават в реално време (Източник: Lunar and Planetary Instutute). 

Научните инструменти на борда са: 

1. Магнитометър MAG.

2. Електронен рефлектометър ER

3. Неутронен спектрометър NS

4. Гама-спектрометър GRS

5. Алфа-спектрометър APS

Забелязвате ли какво липсва? Камери! НАСА решава мисията "Лунар Проспектър" да не е оборудвана с фотографска екипировка, тъй като до този момент лунната повърхност е добре заснета от астронавтите на "Аполо" и от други роботизирани експедиции (включително мисията "Клементин" през 1994 г., ръководена от Инициативата за стратегическа отбрана с участието на НАСА). 

Изстрелването е осъществено на 7 януари 1998 г. в 04:28 ч. българско време посредством ракета "Атина 2" - четиристепенен носител, като първите три степени са твърдогоривни, а четвъртата работи на хидразин. Около 105 часа след излитането "Лунар Проспектър" пристига около Луната с параметри на орбитата 92 на 153 километра. След две корекции на 13-ти и 15-ти януари мисията е доведена до перфектна 100-километрова кръгова орбита (източник: НАСА).

През март 1998 г. НАСА официално оповестява, че данните от неутронния спектрометър на "Лунар Проспектър" доказват наличието на водород както на северния, така и на южния полюс на естествения ни спътник. Водородът най-често се среща като част от молекулата на водата, поради което учените стигат до извода, че на лунните полюси има около 300 милиона тона воден лед. Това е първото директно доказателство, че на Луната има лед!

Месеци по-късно "Лунар Проспектър" открива силни локализирани магнитни полета, изготвя карта на разпределението на скалите върху лунния грунд и установява, че в центъра на Луната има желязно ядро с диаметър 600 километра.

На 10 декември 1998 г. "Лунар Проспектър" слиза още по-ниско, на 40-километрова кръгова орбита, а по-късно на 28 януари 1999 г. е проведена още една маневра, след която орбитата става елиптична с периселен (най-ниска точка) 15 километра от лунната повърхност. Следва 7-месечна разширена научна мисия.

Краят на роботизираната експедиция настъпва на 31 юли 1999 г., когато автоматичната станция е умишлено разбита в лунната повърхност. Целта на учените е посредством наземните телескопи да изучат изхвърления материал, за да потърсят още доказателства за характера на водния лед. Уви - този експеримент не е успешен. Чак през 2009 г., когато НАСА провежда нова мисия с разбиване "LCROSS", опитът е повторен - този път благополучно. 

С падането на "Лунар Проспектър" на Луната са пренесени и кремираните останки на известния учен и планетолог Юджийн Шумейкър. Това е първото в историята на космонавтиката лунно погребение. 

https://www.cosmos.1.bg/portal/2014-10-24-20-54-26/3559-2020-forgotten-missions-part-5

[SAlexandrov]

Забравените мисии: НИЪР Шумейкър и първото кацане на астероид

Илюстрация: мисията на НАСА "НИЪР Шумейкър" - първата в историята на човечеството, която каца меко на повърхността на астероид. Image credit : NASA

След известно прекъсване, днес продължавам с поредицата от статии "Забравените мисии", които разкриват историята на тези космически експедиции, за които днес рядко се сещаме, но въпреки това са значими за развитието на космическото дело.

Линкове към предишните статии от поредицата: 

Лунар Проспектър и пътешествието на НАСА до Луната през 1998 г.

Голямата обсерватория "Гранат" на СССР

Халеевата армада

"Пайъниър Винъс" и първото американско кацане на Венера

Хитен и японското покоряване на Луната

25 януари 2022 г. 18:51 ч.

Светослав Александров. Мисията на НАСА "НИЪР Шумейкър" бележи важен период от развитието на световната космонавтика. След като СССР успява да изпрати спускаеми апарати на повърхността на Луната, Венера и Марс преди американците, кацането на "НИЪР Шумейкър" върху повърхността на астероида Ерос е първият път в историята на космическото дело, когато американски космически апарат се спуска на друго небесно тяло преди всички останали да го направят. Нещо повече - тази космическа експедиция не само извършва дебютното меко кацане върху астероид, но и първа се превръща в изкуствен спътник на малко небесно тяло от Слънчевата система. Това е един от най-големите триумфи на НАСА, макар и да не си спомняме често за него. 

Вероятно основната причина, поради която "НИЪР Шумейкър" тъне в забвение е, че тази мисия е изготвена през 90-те години на миналия век, когато роботизираната космонавтика следва парадигмата "по-бързи, по-евтини и по-добри". Историята на проектите, които са "по-бързи, по-евтини и по-добри" съм описал в предишната статия за "Лунар Проспектър". Тук само ще напомня, че много космически дейци се стремят този период да бъде забравен поради някои провали, най-сериозният от които е този на марсианската мисия "Марс Клаймит Орбитър", при която са объркани имперските с метричните единици. Но човешкият мозък притежава естествената склонност да помни лошото, а не доброто. Истината е, че през 90-те години космонавтиката на САЩ преживява изключителни триумфи - и то именно на мисии, разработени според парадигмата "по-бързи, по-евтини и по-добри". За пръв път след последното стъпване на човек на Луната НАСА отново изпраща, макар и скромна мисия до естествения ни спътник, за пръв път Марс бива изучен посредством марсоход и за пръв път е изстреляна възвръщаема роботизирана експедиция до комета. Но най-първият от тези успехи е на мисията "НИЪР Шумейкър". 

Когато работата по тази мисия започва в началото на 90-те, човечеството не знае почти нищо за астероидите. За ръководител на проекта е избран планетарният учен д-р Ендрю Ченг. "Бях планетарен изследовател, но не в областта на астероидите", признава той. "Към този етап астероидните проучвания бяха съвсем в зародиша си. Ние си задавахме най-основните въпроси".

Замислете се - днес знаем за съществуването на повече от един милион астероиди. Преди три десетилетия броят на познатите астероиди е бил малко над 10 000, мнозинството от тях локализирани в главния астероиден пояс между Марс и Юпитер. Също така не се е знаела каква е била връзката между астероидите и метеоритите (малките тела, които падат на земната повърхност). Предполагало се е, че най-известните метеорити, популярни под названието хондрити, произлизат от астеродите от т.нар. S-клас, но не е имало доказателство затова. 

За щастие на учените американската мисия "Галилео", която е изстреляна през 1989 г. към Юпитер, успява междинно да посети два астероида - Гаспра и Ида, съответно през 1991 и 1993 година, и да обогати донякъде човешките познания още преди реализацията на "НИЪР Шумейкър". При посещението на Ида става ясно, че този астероид притежава луна, която получава името Дактил. Откритието шокира изследователите - никога до този момент не се е смятало, че малко небесно тяло може да има естествен спътник. Днес се знае, че един от всеки шест астероида в Слънчевата система притежава луна. 

Снимка на астероида Матилда, заснета от "НИЪР Шумейкър". Photo credit : NASA

Мисията "НИЪР Шумейкър", именувана в чест на именития учен Юджийн Шумейкър, е изстреляна на 17 февруари 1996 г. с американска ракета "Делта 2" в конфигурация с девет твърдогоривни двигателя и горна степен "Стар 48". След малко повече от година пътешествие, през юни 1997 г. роботизираната експедиция посещава транзитно астероида Матилда на път към крайната си цел Ерос. На изображенията, изпратени към Земята, се забелязва (вж. горната снимка), че повърхността на Матилда е осеяна с кратери, най-големите от които са Ишикари (с диаметър 29.3 км) и Каруу (с диаметър 33.4 км).

На 20-ти декември 1998 г. роботизираната експедиция доближава Ерос. Планирано е основният двигател на "НИЪР Шумейкър" да се запали и да работи в продължение на 15 минути, за да може да влезе в орбита около астероида. Вместо това обаче настъпва аномалия - двигателят се изключва след по-малко от секунда, а "НИЪР Шумейкър" губи контакт със Земята. Следва мъчително денонощие, по време на което няма никаква комуникация. Ръководството на проекта се труди упорито да спаси мисията, но когато радиоконтактът е възстановен след 27 часа, изследователите установяват с ужас, че през това време космическият апарат се е въртял неконтролируемо и се е опитал да овладее безуспешно въртенето с двигателната си система. Поради това "НИЪР Шумейкър" е изхабил 29 килограма гориво - недостатъчно за пълен провал, но все пак оставащите запаси са толкова малко, че екипът няма право на повече грешки.

На 23-ти декември "НИЪР Шумейкър" облита Ерос, след което е начертан нов план за спасението на мисията. През следващата 1999 г., на 3-ти януари, двигателят на "НИЪР Шумейкър" се запалва, този път успешно, и космическият апарат подравнява орбитата си с тази на астероида. След още 13 месеца кръжене в околослънчевото пространство, роботизираната експедиция най-сетне успява да навлезе в орбита около Ерос. С това за пръв път построен от човека апарат се превръща в изкуствен спътник на астероид! 

Снимка, заснета от "НИЪР Шумейкър" на 11-ти януари 2001 година, докато обикаля на разстояние 38 километра от астероида Ерос. Photo credit : NASA

В рамките на една година "НИЪР Шумейкър" провежда мащабна изследователска програма, като за това време успява да заснеме и изпрати към Земята повече от 160 000 снимки. След приключването на програмата екипът на мисията взема следното смело решение - макар че космическият апарат е орбитален и не е проектиран да изпълни меко кацане, той трябва да се опита да направи именно това. Шансът за успех е нищожен, но ръководителят Едрю Ченг и полетният директор Робърт Фаркуар настояват да се пробват. И така, на 12 февруари 2001 г. "НИЪР Шумейкър" започва своето последно сближаване с Ерос при скорост 2 m/sec спрямо астероида. Когато космическият апарат достига до повърхността на астероида, екипът е изумен - той все още излъчва радиосигнали! Това е първото благополучно кацане върху астероид в историята на космонавтиката!

Последната снимка на повърхността на Ерос, изпратена от "НИЪР Шумейкър" малко преди кацането. Скалата в горната част на изображението е дълга 4 метра. Чертите в долната част на фотографията са причинени от смущението на радиосигнала при съприкосновението с повърхността. Photo credit : NASA

"НИЪР Шумейкър" заснема общо 69 снимки по време на спускането към Ерос, които в продължение на дълги години (до появата на съвременните мисии "Хаябуса 2" на Япония и "Озирис-Рекс" на НАСА) са най-подробните фотографии на повърхността астероид. 

Макар че днес изследователите рядко се сещат за "НИЪР Шумейкър", истината е, че това е една от най-успешните мисии в историята на космонавтиката, която сериозно е обогатила нашите познания за малките небесни тела. По време на облитането на Матилда космическият апарат установява, че този астероид е изключително порьозен, като това обяснява защо не се е разпаднал докато е бил бомбардиран от по-малките небесни тела, оформили множеството кратери на повърхността му. Ерос също се оказва порьозен, но не в такава степен като Матилда. Снимките показват, че Ерос е компактно тяло, а не такова, съставено от съчленени компоненти или купчина камъни. Повърхността му е осеяна с хребети, канали, вериги от кратери, които са подредени по кохерентен начин в продължение на километри. Тези сведения загатват, че Ерос е фрагмент, който се е откъснал от по-голям небесен обект.

Едно от най-неочакваните открития се състои в това, че докато повечето попаднали на Земята метеорити, в това число хондритите, са силно магнитизирани, при Ерос отсъства каквато и да е магнитизация.

Тъй като, въпреки възникналите преди навлизането в орбита около Ерос проблеми, "НИЪР Шумейкър" сравнително лесно каца на неговата повърхност, тази мисия проправя пътя към следващото поколение роботизирани експедиции до малките небесни тела. През изминалите няколко години станахме свидители на успешни кацания върху астероида Рюгу от японската възвръщаема мисия "Хаябуса 2", както и върху астероида Бену от американската възвръщаема мисия "Озирис-Рекс". А що се касае до някогашния ръководител на "НИЪР Шумейкър" Ендрю Ченг, днес той е един от водачите и на най-новата роботизирана експедиция на НАСА "Дарт", която бе изстреляна на 24-ти ноември 2021 г. с ракета на СпейсЕкс "Фалкън 9" и която ще посети астероидите Дидим и Диморф през тази година. 

Източници: JHUAPL, НАСА, Asteroid Day, LePage - TSR

https://www.cosmos.1.bg/portal/2014-10-24-20-54-26/4335-2022-near-shoemaker

[SAlexandrov]

Забравените мисии: Марс Глобъл Сървеър и началото на модерния щурм към Червената планета

 

"Марс Глобъл Сървеър" - илюстрация. Image credit : NASA

Продължавам с поредицата от статии "Забравените мисии", които разкриват историята на тези космически експедиции, за които днес рядко се сещаме, но въпреки това са значими за развитието на космическото дело.

Линкове към предишните статии от поредицата: 

НИЪР Шумейкър и първото кацане на астероид

Лунар Проспектър и пътешествието на НАСА до Луната през 1998 г.

Голямата обсерватория "Гранат" на СССР

Халеевата армада

"Пайъниър Винъс" и първото американско кацане на Венера

Хитен и японското покоряване на Луната

9 юни 2022 г. 17:00 ч.

Светослав Александров. Днес около и на повърхността на Марс гъмжи от роботизирани апарати, повечето от които принадлежат на американската космическа агенция НАСА. Но кога започва модерният устрем към Червената планета? Не, не може да кажем, че е през 60-те и 70-те години с ранните програми "Маринър" и "Викинг". След пристигането на "Викинг 1" и "Викинг 2" на Марс през 1976 г. следва прекъсване в роботизираните полети, което продължава над две десетилетия. С изстрелването на автоматичната станция "Марс Глобъл Сървеър" през 1996 г. се слага край на тази депресираща пауза и от тогава до сега винаги има мисия, изследваща планетата. 

"Марс Глобъл Сървеър" се ражда от пепелищата на неуспешния проект "Марс Обзървър". Задачата за построяването на нов орбитален апарат, който да изучава Червената планета, е предприета през 80-те години на миналия век. Но НАСА, която още кара по инерция от епохата на "Аполо" да поддържа големи екипи и да прахосва пари, каквито американското правителство вече не дава с охота, не се справя със задачата. Първоначално е предвидено проектът да усвои $212 милиона, но накрая техническите трудности и отлаганията изяждат около $1 милиард от бюджета на агенцията. Мисията е изстреляна през 1992 г., но на 21-ви август 1993 г. радиоконтактът с нея завинаги прекъсва по неизяснени и досега причини. Провалът нанася сериозен удар върху НАСА.

След това администрацията на агенцията в лицето на Дан Голдин, до ден днешен държащ рекорда за най-дълго оглавявалия я шеф (през мандатите на Джордж Буш-Старши и на Бил Клинтън), предприема поредица от смели реформи. НАСА започва да строи космическите си апарати посредством малки екипи, използвайки възможно най-евтините и все пак модерни за времето си компоненти (за разлика от старите и скъпи компоненти от епохата на "Аполо"). Тези космически апарати придобиват известност под названието "по-евтини, по-бързи и по-добри". За този период от историята на НАСА вече съм писал в статиите за мисиите Лунър Проспектър и НИЪР Шумейкър. Поради тази причина няма да се спирам отново на него, само ще споделя, че първата мисия до Червената планета след "Марс Обзървър", а именно "Марс Глобъл Сървеър", струва едва $154 милиона, без да включваме разходите по изстрелването. 

 

Изстрелването на "Марс Глобъл Сървеър" през 1996 г. Photo credit : NASA / JPL-Caltech

Мисията "Марс Глобъл Сървеър" е изпратена към Марс на 7 ноември 1996 г. посредством ракетата на Макдонъл Дъглас "Делта 2" (година по-късно компанията се влива в Боинг). Ракетата лети в конфигурация 7925 - по отношение на "Делта" първата цифра показва каква е серията на ракетата, тя е или 6, ако е от по-стара серия (6000), или е 7, ако е от по-новата (7000), както е в случая. Втората цифра ни информира за броя на спомагателните твърдогоривни двигатели към първата степен - "Марс Глобъл Сървеър" е изстреляна с общо девет. Третата цифра е винаги 2 - тя показва, че ракетата има втора степен с двигател "AJ10" на Аероджет Рокетдайн (различия има само при по-старите серии ракети отпреди 6000, когато е бил използван двигателят "TR-201"). Последната цифра ни показва дали ракетата притежава трета степен или не - ако е 0 значи такава липсва, ако е 5, както е в случая, има модулна степен PAM с твърдогоривен двигател "Star 48B". 

Орбиталният апарат е разработен от Лабораторията за реактивно движение на НАСА и той е оборудван с общо пет научни прибора - Марсианска орбитална камера за заснемане на изображения, лазерен висотомер, спектрометър за термални емисии, ултрастабилен осцилатор, магнитометър. Разделителната способност на Марсианската орбитална камера е 1.4-1.5 m/pixel - тя, разбира се, бледнее пред възможностите на съвременните орбитални мисии като "Марс Риконисънс Орбитър" и "Трейс Газ Орбитър", които могат да снимат с резолюция 30 cm/pixel. Но за времето си "Марс Глобъл Сървеър" предоставя най-добрите възможни снимки от околомарсианска орбита. 

Снимка на северната полярна шапка на Марс от "Марс Глобъл Сървеър", заснета на 13-ти март 1999 г. Image Credit: NASA/JPL/Malin Space Science Systems

Буквално в същия ден след изстрелването мисията виси на косъм, тъй като е констатиран сериозен проблем - оказва се, че единият от двата слънчеви панела не се е разгърнал успешно, като вместо да е в изправено положение, се намира под наклон от двадесет градуса. Притеснението идва най-вече поради факта, че за да се пести гориво, екипът е избрал да въведе умишлено космическия апарат в горните слоеве на марсианската атмосфера и така да използва силите на триене и съпротивление, за да достигне своята окончателна научна околомарсианска орбита. Методът се нарича "еърбрейкинг".

На 11-ти септември 1997 г. "Марс Глобъл Сървеър" навлиза успешно в първична елиптична орбита около Червената планета, след което започва процедурата "еърбрейкинг", за да може орбитата да бъде коригирана и превърната в кръгова. Но на 6-ти октомври екипът установява, че проблемният слънчев панел се усуква в нежелана посока. Това принуждава специалистите да действат бавно и внимателно - те разработват нов щадящ план за корекцията на орбитата, който удължава фазата на "еърбрейкинга" и така основната научна мисия на "Марс Глобъл Сървеър" започва не през пролетта на 1998 година, както първоначално е предвидено, а година по-късно - през пролетта на 1999 година. 

Снимка на вулканите Ceraunius Tholus и Uranius Tholus, получена през март 2002 година от "Марс Глобъл Сървеър". Image Credit: NASA/JPL/Malin Space Science Systems

Въпреки първоначалните трудности "Марс Глобъл Сървеър" е изключително продуктивна мисия в изследователски смисъл. Автоматичната станция потвърждава, че Червената планета не притежава глобално магнитно поле, но слаби следи от остатъчна магнетизация се намират в отделни райони на марсианската кора. Самата кора се оказва по-дебела откъм южното полукълбо, а в северните равнини е открит специфичен затворен контур, загатващ, че в далечното минало е съществувал голям воден басейн. През 70-те години, по времето на предходната мисия "Викинг", учените смятат, че полярните шапки са изградени основно от въгледвуокисен лед, но "Марс Глобъл Сървеър" изпраща нови данни, които свидетелстват, че шапките са съставени почти изцяло от воден лед, като въгледвуокисният е в по-малко количество и се натрупва основно през студените сезони - със затоплянето на времето сублимира. Но може би най-интересното е, че ако преди "Марс Глобъл Сървеър" изследователите са смятали Марс за мъртва, отдавна изстинала планета, тази мисия установява, че тя е изключително динамична - непрекъснато се появяват нови канали и свлачища, скалите се изтъркулват периодично по склоновете на планините, образуват се кратери. Някои от хипотезите, обясняващи част от промените на марсианската повърхност, включват действието на течаща вода. 

Марс, заснет по времето на глобалната прахова буря през 2001 година от "Марс Глобъл Сървеър". Images Credit: NASA/JPL/Malin Space Science Systems

Нелепа грешка води до преждевременната загуба на "Марс Глобъл Сървеър" след дългогодишна служба. На 2-ри ноември 2006 г. радиоконтактът с мисията е преустановен завинаги, а последващото разследване показва, че специалистите на мисията са допуснали гаф при програмирането на бордовия компютър през юни същата година. Сбърканият софтуерен код е съдържал инструкции за промяната на позицията на слънчевите панели и грешката е останала скрита чак до есента, когато, след изпращането на команда от Земята, се отключила каскадна поредица до събития, довела до непредвидено извъртане на космическия апарат спрямо Слънцето, прегряване на батериите, погрешно тълкуване на това прегряване от компютъра като индикация, че те са напълно заредени, прекратяване на тяхното зареждане и впоследствие до цялостна загуба на бордовата мощност.

Наистина, тъжна загуба за "Марс Глобъл Сървеър" - но в научно отношение мисията е повече от успешна. Макар и работата на автоматичната междупланетна станция да е приключила по-рано от очакваното, за времето си "Марс Глобъл Сървеър" се превръща в най-дълго работилия апарат в орбита около Червената планета, от 1997 до 2006 година. Този рекорд е счупен едва през 2010-та от изстреляната през 2001 г. орбитална мисия "Марс Одисей". Забележително, "Марс Одисей" все още функционира, вече в продължение на почти 21 години - но тази мисия си заслужава отделна статия и на нея няма да се спирам тук. 

Източници: НАСА, MOC, Scientific American, Albee, Arden L., et al. "Overview of the Mars global surveyor mission." Journal of Geophysical Research: Planets 106.E10 (2001): 23291-23316.

https://www.cosmos.1.bg/portal/2014-10-24-20-54-26/4574-2022-mars-global-surveyor