На Dawn также стоят маленькие гидразиновые двигатели ориентации и устройства, называемые двигателями-маховиками, с помощью которых она управляет своим положением в пространстве. Ионные двигатели работали практически безупречно на протяжении всего полета, а двигатели-маховики создали самые большие трудности для команды инженеров проекта. То, что случилось в 2012 году, могло привести к его аварийному завершению.
Инженеры спасают ситуацию
Бин говорит, что ее работа в качестве специалиста управления полетом выглядит как нормальная офисная работа – как у миллионов других людей.
– Я сижу за своим компьютером, отвечаю на сообщения по электронной почте, хожу на рабочие совещания, – рассказывает она. – Но конечный результат этой деятельности не совсем такой, как у других.
Бин отдает команды космической станции. И та их выполняет.
Голдстоунский комплекс дальней космической связи, расположенный в калифорнийской пустыне Мохаве, является одним из трех комплексов, составляющих эксплуатируемую NASA Сеть дальней космической связи (Deep Space Network, DSN). Эта сеть обеспечивает радиосвязь со всеми автоматическими межпланетными станциями NASA, а также задействуется в радиоастрономических проектах и радарных наблюдениях объектов Солнечной системы и остальной Вселенной. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения
Ее должность в рамках проекта Dawn называется специалист по научному планированию.
– Мне нравится думать, что я переводчик, – говорит Кери, – который обеспечивает общение между командой ученых и командой инженеров, и мне нужно следить, чтобы ученые получали всю информацию, которую они хотят получить, но при этом мы бы не выходили ни за какие инженерные ограничения.
Вспомним, что численность команды специалистов марсохода Curiosity достигала сотен ученых и инженеров; станцией Dawn занимаются около 40 инженерных и 80 научных специалистов со всех концов света.
– Наша команда крошечная, но нам удается добывать громадное количество самой интересной научной информации, – говорит Бин.
В отличие от марсианского аппарата Curiosity, который выходит на связь с Землей почти ежедневно, Dawn связывается с Сетью дальней космической связи лишь один-два раза в неделю. Поэтому все, что происходит во время этих сеансов, – независимо от того, отправляет ли Dawn собранные данные на Землю или получает новые инструкции, – должно быть тщательно спланировано заранее.
Кери Бин стала участником проекта в 2013 году, но она гордится тем, что принадлежит к команде искусных и талантливых инженеров, которые буквально спасли проект Dawn. Им пришлось разрабатывать новые способы управлять аппаратом в результате непредвиденных событий, которые могли привести к фатальной аварии. Их остроумные изобретения заставили бы гордиться даже прирожденного космического механика Скотти из «Звездного пути».
Двигатели-маховики Dawn – это похожие на гироскопы механизмы, которые служат и для стабилизации, и для поворотов аппарата в тех случаях, когда нужно развернуть его научные приборы в сторону объекта изучения или направить главную антенну на Землю. На борту космического аппарата имеется четыре таких маховика, и в нормальной обстановке требуется работа трех из них. Но два двигателя-маховика на Dawn вышли из строя; первая авария случилась в июне 2010 года, а вторая – в августе 2012-го.
– Две неисправности такого типа могли поставить под угрозу все, – описал ситуацию Рейман. – В других полетах из-за аварий маховиков наступали самые печальные последствия. Просто чудо, что специалистам полета Dawn удалось не только преодолеть эти последствия, но еще и выполнить все поставленные задачи и даже превзойти первоначальные планы и ожидания от проекта.
Вначале команда управления полетом придумала обходной путь с применением гидразиновых двигателей ориентации для того, чтобы компенсировать потерю двух маховиков и использовать оставшиеся два лишь во вспомогательной роли. Но, поскольку запас гидразина на борту ограничен и отчаянно важен – в момент, когда гидразин закончится совсем, полет будет завершен, – инженеры постарались сделать все, чтобы снизить его расход. Они проанализировали более пятидесяти различных вариантов действий, и в результате вместо плановых 12,5 кг гидразина за время перелета и выхода на орбиту Цереры Dawn потратил всего лишь 4,4 кг – экономия топлива составила изумительные 65 процентов.
Три отшлифованных среза метеоритов особого класса: как подтвердил полет американской автоматической межпланетной станции Dawn, местом их происхождения является Веста. Три вида метеоритов, известные как говардит, эвкрит и диогенит, сфотографированы при помощи поляризационного микроскопа – при использовании этой техники различные минералы окрашиваются в разные цвета. Источник: NASA / Университет Теннесси
– Благодаря присущей им изобретательности и одаренности, членам команды удалось продумать детальный план действий, нужных для того, чтобы Dawn могла закончить свой необычайный полет при помощи одних лишь гидразиновых двигателей в том случае, если два оставшихся маховика тоже выйдут из строя, – говорит Рейман.
В момент запуска запас гидразина на борту станции составлял 45,6 кг, а когда она покидала Весту, на ней все еще оставалось 32,3 кг. Поскольку два маховика продолжают функционировать, они дополнительно снижают расход гидразина, таким образом, по сути, продлевая длительность полета.
Установленная на Dawn фотокамера для покадровой съемки получила это изображение, на котором виднеется южный полюс Весты и ударный бассейн Реясильвия. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института / Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе / Институт исследований Солнечной системы Общества Макса Планка (MPS) / Германский аэрокосмический центр (DLR) / Институт вычислительной техники и коммуникационных сетей технического университета Брауншвейга (IDA)
– Способность найти выход из ситуации с неожиданной и очень серьезной аварией, наподобие этой, является подлинным доказательством инженерного мастерства и изобретательности, – говорит Марк. – И ныне, невзирая на жесткие ограничения, которые накладывает новый способ управления космическим аппаратом, команде удалось добиться достижения ранее не предусмотренных целей в этом проекте. Это потрясающе.
Снимок, сделанный космическим аппаратом NASA Dawn 24 июля 2011 года, демонстрирует каньоны, протянувшиеся вдоль экватора астероида Веста, включая борозды Дивалии, которые превышают своим размером Большой каньон на Земле. Эти каньоны, вероятно, были созданы столкновениями различных тел с Вестой в районе ее южного полюса. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института / Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе / Институт исследований Солнечной системы Общества Макса Планка (MPS) / Германский аэрокосмический центр (DLR) / Институт вычислительной техники и коммуникационных сетей Технического университета Брауншвейга (IDA)
