Чибис-М

КА Dawn вышел на орбиту вокруг Цереры

Категория: Карликовые планеты, Технологии

Главный инженер миссии Dawn Марк Рэйман рассказал, почему его команда крепко спала в момент выхода космического аппарата на орбиту вокруг Цереры.

Владислава Ананьева

КА Dawn был захвачен гравитационным полем Цереры 6 марта 2015 года в 4.39 утра PST (в 15.39 по московскому времени). 

«Легко можно представить происходящее в Лаборатории реактивного движения в этот момент, – пишет в своем блоге Марк Рэйман (Marc Rayman), главный инженер миссии Dawn. – Вся команда в сборе, все страшно взволнованы. Операторы пристально следят за своими мониторами, тщательно контролируя телеметрию. Удастся ли выйти на орбиту, или миссия завершится неудачей? Нервно грызя ногти, они думают о каждом решающем шаге, в то время как двигатель космического аппарата, сжигая топливо и извергая через сопла продукты сгорания, меняет его скорость, обеспечивая выход на орбиту. Когда приходит информация, что выход на орбиту осуществлен успешно, в комнате начинается страшный шум. Люди вскакивают, кричат, ударяют кулаком воздух, обнимаются – и чувствуют огромное облегчение от успешного завершения рискованной и ответственной операции. Легко представить себе эту картину, верно?

Так вот, все было совсем не так.

Если бы вы оказались в тот момент в комнате, откуда осуществляется управление КА Dawn, вы обнаружили бы себя почти в полной темноте. Мониторы компьютеров выключены, комната слабо освещается лишь электронными часами и горящим синим индикатором, показывающим, что ионный двигатель космического аппарата продолжает работать. Кроме того, вы оказались бы в одиночестве (по крайней мере, до прибытия парней из службы безопасности JPL). Операторы миссии спокойно спали у себя дома, в том числе и я», – пишет Марк.

Причина такого странного положения дел – ионный двигатель Dawn. Будучи в 10 раз эффективнее обычных химических двигателей, ионный двигатель очень экономно расходует топливо (ксенон), но его тяга крайне мала (всего 0.09Н). За сутки непрерывной работы ионный двигатель КА Dawn тратит только 75 мл (120 г) ксенона. Ему потребовалось бы целых 11 суток, чтобы разогнать аппарат с нуля до скорости 97 км/час. Но работая непрерывно месяцы и годы, ионный двигатель способен разогнать космический аппарат значительно сильнее, чем обычные (химические) двигатели.

Как правило, земные космические аппараты большую часть времени летят по баллистической траектории (т.е. по инерции), и лишь изредка включают свои двигатели, чтобы совершить коррекцию траектории. Напротив, ионный двигатель КА Dawn работал 69% времени, что космический аппарат провел в открытом космосе. Покинув Весту, аппарат медленно, но верно менял свою гелиоцентрическую орбиту, все более и более приближая ее к орбите Цереры. 6 марта скорость Dawn относительно Цереры оказалась равной 160 км/час, что составило всего 0.3% их орбитальной скорости относительно Солнца. На расстоянии 60.6 тыс. км от карликовой планеты эта скорость, наконец, стала меньше второй космической – и гравитация Цереры мягко захватила Dawn, сделав его искусственным спутником.

Если бы мы сопровождали аппарат в его космическом путешествии, мы не заметили бы в этот момент никаких изменений. Ионный двигатель не выключился после гравитационного захвата, он по-прежнему работает, постоянно и плавно изменяя скорость и траекторию космического аппарата. 

Даже если бы в работе Dawn произошел сбой, и он перешел бы в защищенный режим и отключил двигатель до захвата гравитационным полем Цереры, это не привело бы ни к чему фатальному. Траектории космического аппарата и карликовой планеты настолько близки, а их взаимная скорость так мала, что Dawn не улетел бы далеко. Разобравшись в проблеме и вернув аппарат к штатной работе, операторы миссии вывели бы его на орбиту немного позже, чем планировалось, вот и все. Момент выхода на орбиту не был чем-то уникальным и неповторимым, когда малейшая ошибка в управлении ставит под удар всю миссию. Именно поэтому операторы миссии спокойно спали дома в своих кроватях!

Сейчас Dawn продолжает медленно удаляться от Цереры, закладывая длинную петлю над ее ночным полушарием. 19 марта он удалится от карликовой планеты на максимальное расстояние, равное 75 тыс. км, а потом снова начнет сближение. Только 23 апреля он окажется на первой рабочей орбите, называемой RC3 и удаленной от Цереры на 13.5 тыс. км.

Видеоролик, иллюстрирующий выход Dawn на орбиту вокруг Цереры, можно посмотреть здесь:
http://www.youtube.com/watch?v=dtO9sck13WI&feature=youtu.be 

1 марта 2015 года зонд провел съемку Цереры в рамках «Оптической навигационной кампании № 5» (OpNav 5). В этот момент Dawn и карликовую планету разделяло 49 тыс. км, разрешение снимков составило 4.6 км на пиксель. Освещено только 23% диска Цереры.

---