Фобос-Ґрунт

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Фобос-Ґрунт
Фобос-Ґрунт
Модель КА Фобос-Ґрунт
Основні параметри
Повна назва Фобос-Ґрунт
COSPAR ID 2011-065A
NORAD ID 37872
Організація ІКД РАН
Виготівник НВО ім. С. А. Лавочкіна
Оператор Росія
Тип апарата Міжпланетний зонд, посадковий модуль
Штучний супутник Марса
Вихід на орбіту 29 вересня 2012 (не відбувся)
Дата запуску 8 листопада 2011 23:16:03:145 за EET
Ракета-носій Зеніт-3SLBФ
Космодром Байконур
Тривалість польоту 2 місяці 6 днів
Схід з орбіти 15 січня 2012
Технічні параметри
Маса 13200 кг
Джерела живлення Сонячні батареї
Платформа "Навігатор"
Час активного існування 3 роки
Орбітальні дані
Нахил орбіти 1,093° (навколо Марсу)
Період обертання 7 г. 39,2 хв.
Вебсторінка
Вебсторінка [1]

Фобос-Ґрунт — російський автоматичний космічний апарат, призначений для доставки ґрунту Фобосу на Землю, визначення фізико-хімічних характеристик ґрунту Фобосу, отримання результатів досліджень про походження супутників Марсу, процесів взаємодії його атмосфери і поверхні, взаємодії малих тіл Сонячної системи із сонячним вітром. На своєму борту він містив також китайський апарат Інхо-1.

Історія проекту[ред.ред. код]

Після невдалого запуску АМС «Марс-96» Російською академією наук були сформульовані нові пропозиції щодо подальшого дослідження далекого космосу — проекти «Луна-Глоб» (вивчення Місяця); «Марс-Астер» (марсохід) і «Фобос-Ґрунт». З них найбільш адекватним до можливостей російської космонавтики і в той же час досить піонерським для пострадянського простору був визнаний проект «Фобос-Ґрунт», який у 1998 році було затверджено в якості основного міжпланетного проекту на найближчу перспективу. Для експедиції до Фобосу передбачалася розробка апарату середніх розмірів, який можна було б вивести на орбіту за допомогою РН «Союз». Оскільки необхідна маса все одно перевищувала можливості носія, дорозгінний маневр до Марсу та інші транспортні операції передбачалося здійснювати за допомогою економічних електрореактивних двигунів (ЕРД) малої тяги. Старт «Фобос-Ґрунт» планувався на 2004 рік, а повернення — на 2008 рік.

В силу фінансових обставин проект був повністю переглянутий у 2004 році. Перш за все було вирішено робити КА на основі більш легкої негерметичної платформи «Навігатор» розробки НВО ім. С. А. Лавочкіна, що дозволяло повністю відмовитися від ЕРД, значно спрощувало схему експедиції і скорочувало її термін. Фактична реалізація проекту почалася з 2005 року. У 2006 р. було закінчено макетування основних вузлів і приладів «Фобос-Ґрунту» і проведені перші вібраційні випробування зібраного апарату. Виготовлення серії ще десяти технологічних макетів розпочато в 2007 році.

Запуск спочатку було призначено на жовтень 2009 р.[1], а потім відкладено на листопад 2011. Як заявив голова інституту космічних досліджень РАН Лев Зелений, це не пов'язано з фінансуванням, а необхідно для додаткових випробувань[2].

Завдання експедиції[ред.ред. код]

  • дослідження фізико-хімічних характеристик речовини Фобосу;
  • дослідження особливостей орбітального та власного обертання Фобосу;
  • дослідження в лабораторних умовах речовини з Фобосу, яку планується привезти на Землю;
  • дослідження Фобосу з апарату, що сяде на його поверхню;
  • дослідження Фобосу і навколишнього простору з орбітального апарату;
  • дослідження фізичних умов навколо-планетного середовища поблизу Марсу;
  • дослідження походження марсіанських супутників;
  • моніторинг сезонних і кліматичних варіацій атмосфери та поверхні Марсу;
  • дослідження великомасштабних динамічних процесів на поверхні та в атмосфері Марсу.

Конструкція апарату[ред.ред. код]

Модель розгінного блоку «Фрегат» для виведення апарату на траєкторію польоту до Марсу
Nuvola apps kaboodle.svg Зовнішні відеофайли
Nuvola apps kaboodle.svg Запуск ракетоносія «Зеніт-2SБ» з автоматичним космічним апаратом «Фобос-Ґрунт» (запис трансляції). (рос. мова)

Апарат стартовою масою 13 200 кг складається з маршової рухової установки РБ Фрегат, що забезпечує вихід на траєкторію польоту до Марсу, перелітного модуля сухою масою 590 кг[3] та апарату, що плануються повернути на Землю, масою 215 кг. Центральним елементом, або каркасом, апарату є восьмигранна призматична конструкція перелітного модуля. На гранях призми розміщується бортова службова і наукова апаратура. Електроживлення комплексу здійснюється від двох прикріплених до щаблів панелей сонячних батарей.

Наукова апаратура[ред.ред. код]

Перелік наукового обладнання[4]:

Загальна маса наукової апаратури — 50 кг.

Схема експедиції[ред.ред. код]

Світлина Фобоса, зроблена апаратом Mars Reconnaissance Orbiter

Автоматична міжпланетна станція запускається з космодрому Байконур на еліптичну орбіту, близьку до розрахункової, що має перигей 207 км, апогей 347 км і нахил 51,4 ​​°. Через 2,5 години польоту (1,7 витка орбіти) передбачалося перевести АМС на еліптичну орбіту 250 × 4150 … 4170 км, з періодом обертання 2,2 години. Ще через 2,3 години очікувалося виведення АМС на міжпланетну траєкторію Земля-Марс.

На траєкторію перельоту до Марсу апарат переводиться традиційним шляхом за допомогою РБ Фрегат. Після досягнення Марсу зонд виходить на еліптичну орбіту з висотою апогею ~ 80 000 км; після чого перекладається на низьку орбіту спостереження і потім на квазі-синхронну орбіту Фобосу. Після вибору підхожого місця апарат видає гальмівний імпульс і здійснює посадку на поверхню Фобосу. Протягом декількох днів проводиться вивчення околиць місця посадки, забір зразків, завантаження їх в ракету для повернення на Землю, яка потім стартує з Фобоса і чекатиме свого стартового вікна на навколо-марсіанській орбіті. Перелітний модуль «РК ПМ» залишається на поверхні і продовжує вивчення Фобосу і Марсу. Політ апарату «РК ВА» до Землі займає близько року, а капсула зі зразками здійснює безпарашутне приземлення на одному з полігонів.

Хронологія експедиції[5]:

  • 2011 11 листопада — запуск;
  • 2012 29 вересня — прибуття до Марсу ;
  • 2013 лютий — посадка на Фобос і старт з Фобосу (Передбачуване місце посадки — див. фото [2]).[6]
  • 2013 серпень — відліт до Землі;
  • 2014 липень — приліт на Землю;
  • Загальний час експедиції — 3 роки.

У травні 2009 р. прес-служба НПОЛ повідомила, що роботи зі створення космічного комплексу «Фобос-Ґрунт» ведуться в повній відповідності до терміну запуску в 2009 році.

21 вересня 2009 було прийнято рішення про перенесення запуску на 2011 рік у зв'язку з неготовністю станції. За неофіційними даними повідомляється, що система контролю польоту «Фобос-Ґрунт» може не витримати тривалої місії, а також вирішено було встановити відразу три маніпулятори: перший виробництва НПОЛ, для м'яких порід ґрунту, другий виробництва ІКД РАН, для м'яко-листяних порід, і нарешті третій, польський «CHOMIK» для твердих і скельних порід. Ці маніпулятори дозволять взяти будь-які зразки, від каменів і шматків скель до пилу.

Хід робіт над апаратом:

  • 2010 р. 20 грудня — доставка Інхо-1 з Китаю;
  • 2011 січень — збирання і електричні випробування;
  • 2011 лютий-березень — термовакуумні випробування;
  • 2011 травень-серпень — прикінцеві випробування та операції з КА;
  • 2011 вересень — перевезення на Байконур;
  • 2011 8 листопада — запуск.

Маса ґрунту, що була запланована для привезення на Землю  — 200 грам.

Керування[ред.ред. код]

Керувати апаратом планувалося за допомогою радіотелескопу РТ-70, що знаходиться в Євпаторії. Рішення про це було прийнято 24 червня 2010.

Склад наземного сегменту:

  • наземний сегмент управління;
  • наземний комплекс оперативного управління, приймання, обробки і розподілу даних проекту «Фобос-Ґрунт» (наземний науковий комплекс).

Перспективи[ред.ред. код]

На базі апарату Фобос-Ґрунт згодом буде створена ціла серія АМС: Луна-Глоб, Венера-Д, MetNet, Апофіс-П, Апофіс-Ґрунт. Також, у продовження програми «Біоризик», планується відправлення мікроорганізмів до Марсу, з наступним поверненням їх на Землю.

Політ[ред.ред. код]

Nuvola apps kaboodle.svg Зовнішні відеофайли
Nuvola apps kaboodle.svg Відео «Фобос-Ґрунт» астронома-любителя Тьеррі Лєго (Thierry Legault)

Запуск АМС відбувся згідно зі штатним розкладом ракетоносій «Зеніт-2SБ» стартував о 22:16 за Київським часом з космодрому Байконур. Ракетоносій відпрацював штатно й відбулось штатне відділена АМС від носія. Через 11 хвилин після старту ракетоносій «Зеніт-2SБ» вивів АМС «Фобос-Ґрунт» на опорну орбіту. Після цього АМС повинна була працювати самостійно — перебуваючи в режимі орієнтації на Сонце (так звана «закрутка на Сонце»), а через 2,5 години побудувати тривісну орієнтацію за допомогою зоряних датчиків.

Потім планувалося перше включення рухової установки, що дозволило б сформувати проміжну орбіту («високий еліпс» — висота апогею більше 4000км). На цій орбіті апарат, згідно з планами, повинен був знаходитися також ~2,5 години, після чого знову відкоригувати орієнтацію і запустити двигун для виходу на міжпланетну траєкторію. Та на жаль цього не відбулося.

Проблеми з запуском[ред.ред. код]

При виведенні станції «Фобос-Ґрунт», запущеної 9 листопада, на траєкторію відльоту склалася нештатна ситуація.[7] Причиною невдачі стало те, що не спрацювала маршова рухова установка, яка мала забезпечити рух «Фобос-Ґрунт» після його відділення від ракети-носія. Це могло статися внаслідок збою програмного забезпечення або через поломку датчиків чи приладів безпосередньо на борту апарата. Проте паливо для польоту до Марсу не витрачалося і у російських науковців було три доби для перезавантаження програми.

Ось як описав ситуацію, що склалася, очільник Роскосмосу Володимир Поповкін:

«

Вочевидь, він не зміг переорієнтуватися з Сонця на зірки, і борт закрився. Це було передбачено програмою польоту. Зараз ми знайшли його координати, зараз розпаковуємо борт, дивимося реальну телеметрію всю. І після цього будемо перезавантажувати програму управління на апарат для того, щоб повторити спробу ще раз.

 »

В цей час космічна станція «Фобос-ґрунт» знаходилася на орбіті з терміном існування кілька тижнів.

Телеметрія ™ з другого ступеня Зеніту була отримана — відокремлення ступеня було штатним. На першому витку перший і єдиний раз була отримана телеметрія, яка підтвердила розгортання системного блоку, побудову ПСО і штатне функціювання всіх систем. Відповідно до останніх даних передана телеметрія отримана ще до збою. Після збою телеметрію прийняти не вдалося. Були припущення, що апарат в аварійному режимі включив передавач X-діапазону і слухає. Оптичні засоби підтвердили наявність Сонячної орієнтації космічного апарату.

Після другого витка апарат виявився німим на опорній орбіті. Ніякої телеметрії за останню добу отримано не було. Тієї ночі з Байконура були проведені безуспішні спроби перезавантажити БКУ. Спроби були повторені наступної ночі[8].

Одна з гіпотез щодо мовчання полягала в тому, що гостронаправлені антени були затінені баком, який планувалося потім скинути, і тому не проходить сигнал керування для перезавантаження систем. Перед запуском ніхто не припускав, що доведеться працювати в такій ситуації. Гостронаправлена антена ГОНА знаходилась у складеному стані. Пізно ввечері 10 листопада знову були спроби передати керуючий сигнал.

Були спроби передати на АМС команду включення системи призначеної для вимірювання траєкторії польоту станції (автономної «пищалки»). Це команда безпосереднього виконання, в обхід всіх систем. Якщо запищить — апарат справний, ні — швидше за все апарат не працює. Однак гіпотези не підтвердилися, і сигналу «пищалки» не було[8].

«Повернення» станції на Землю[ред.ред. код]

Запустити маршовий двигун так і не вдалося, і космічний апарат «Фобос-Ґрунт» 15-го січня 2012 р. на 1097 витку увійшов у верхні шари земної атмосфери і перестав існувати внаслідок аеродинамічного перегріву і механічного руйнування. Припускають що поверхні Землі (а точніше Тихого океану, приблизно 1000 км західніше чилійського острова Веллінгтон) досягнули тільки деякі фрагменти з тугоплавких матеріалів загальною масою 200 кг. Всі інші компоненти включно з паливними баками із високотоксичним паливом та окисником згоріли в атмосфері ще на висоті приблизно 100 км.

Причини аварії[ред.ред. код]

Найвірогіднішою версією того, що сталося є програмна помилка і наступні за нею дії наземних служб, що призвели до повної розрядки акумуляторних батарей.

За словами співробітника аварійної комісії, проведені комісією випробування обладнання в НВО імені Лавочкіна показали, що центральний комп'ютер міжпланетної станції після виведення на навколоземну орбіту був перевантажений. Це призвело до збою в його роботі і зажадало перезавантаження комп'ютера, через що міжпланетна станція не виконала маневр переходу на відлітну траєкторію до Марса.

У спробі встановити зв'язок з космічним апаратом, наземними службами на «Фобос-грунт» була відправлена ​​команда на включення передавача далекого космічного зв'язку Х-діапазону (у зв'язку з відсутністю передавача для зв'язку в ближньому діапазоні).

Цей передавач, що споживає велику кількість енергії, працював тривалий час, витративши всі запаси акумуляторних батарей, але зв'язатися з апаратом у наземних служб ніяк не виходило внаслідок великої швидкості його прольоту над наземними станціями. Ситуацію ускладнило й те, що апарат тривалий час перебував у тіні, не заряджаючи свої акумуляторні батареї[9]. Повністю розрядивши акумулятор, космічний апарат перестав функціонувати.

Плани на майбутнє[ред.ред. код]

Політ російської міжпланетної станції за ґрунтом супутника Марса Фобоса буде повторено. Фобос залишається і надалі перспективним напрямком досліджень російських вчених, але повторення місії можливе тільки після того, як російське НВО ім. С. А. Лавочкіна відпрацює важливі технології на Місяці[10].

Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]

Відео[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]