Как убивают автоматические межпланетные станции
Космические аппараты — это сложные устройства, которые работают в самых суровых условиях. При запуске всегда присутствует опасность аварии ракеты, в полете может проявиться конструкционная ошибка, на борт могут передать ошибочную программу, электроника может сбоить от галактических частиц и солнечных вспышек. Но если станция спроектирована верно, электроника радстойкая, программы проверенные, и весь полет проходит успешно, то кто поставит точку?
30 сентября 2016 года завершилась одна из самых интересных исследовательских программ в межпланетном пространстве в XXI веке — Rosetta и Philae. Стартовав в 2004 году пара космических аппаратов отправилась в дальний космос. Дважды космические трассы возвращали их к Земле для гравитационного маневра, однажды — к Марсу. По пути прошли две встречи с астероидами Штейнс и Лютеция, и, наконец, начался главный этап научной программы — сближение с кометой 67P/Чурюмова-Герасименко. Rosetta вышла на орбиту ядра кометы, сблизилась до нескольких километров, провела анализ газов, посмотрела пыль под микроскопом и определила её состав, выделила органические соединения, изучила гравитационное и магнитное поле. Philae пошел дальше — совершил посадку на комету. И выход на орбиту и посадка прошли впервые в истории космонавтики. Но даже самые успешные эксперименты рано или поздно заканчиваются, и пришел их час.
Команда Rosetta рассматривала несколько вариантов прекращения исследований. Было большое искушение продолжить насколько это возможно долго. Но комета удалялась от Солнца и солнечные батареи космического аппарата не смогли бы полноценно поддерживать работоспособность бортовых систем. Можно было просто отключить аппарат, и тогда бы он превратился в рукотворный астероид, продолживший свой полет по орбите кометы, постепенно и непредсказуемо удаляясь от нее от гравитационных возмущений окрестных планет. В конце концов, для Rosetta выбрали судьбу ее напарника Philae — посадка на комету и пребывание там до того момента, как солнечные лучи не испарят окончательно кометное ядро и не превратят ее в поток пыли. На это уйдут столетия, поэтому с этой неразлучной парочкой мы попрощаемся скорее всего навсегда.
Rosetta и Philae — далеко не первые межпланетные путешественники, чья судьба была решена в далеких Центрах управления полетами на Земле. Тремя годами ранее завершалась работа космического телескопа Herschel. Телескоп летал на расстоянии 1,5 млн км от Земли в стороне противоположной Солнцу. Он изучал Солнечную систему, Галактику, и Вселенную в дальнем инфракрасном диапазоне волн света.
Для осуществления научной программы детектору телескопа требовалось охлаждение до сверхнизких температур, которые обеспечивал жидкий гелий. Это очень летучий газ, который невозможно постоянно удерживать в замкнутом объеме. В результате запас газа иссяк, и телескоп утратил свою работоспособность, несмотря на функционирование всех прочих систем. Создателям телескопа пришлось выбирать из двух вариантов: разбить аппарат о поверхность Луны или оставить его в свободном полете вокруг Солнца. Удар о Луну позволил бы получить больше знаний о составе грунта, но эта работа требовала участия большой группы ученых, что не предусматривалось бюджетом миссии. Поэтому выбрали самый простой и дешевый вариант: отправили телескоп по орбите вокруг Солнца в виде редкого астероида. Теперь Земля может не ждать встречи с ним в ближайшие несколько миллионов лет.
Завершение полета ударом о Луну — чаще всего удел окололунных космических аппаратов. Например таких как NASA GRAIL. Пара небольших спутников кружила у нашего естественного спутника, собирала данные о разнородностях гравитационного поля, пока, наконец не завершила свой путь ударом о встречную гору.
Есть еще одна норма, которой руководствуются создатели автоматических межпланетных станций — Доктрина планетной безопасности. Она гласит, что роботы, рассылаемые с Земли по соседним спутникам и планетам, не должны стать разносчиками земных микроорганизмов. Эта традиция идет еще от фантастических произведений, в которых наши микробы несли погибель марсианам. Есть в этой норме и прагматичный смысл: так будущие исследователи страхуются от ошибки обнаружения занесенной земной жизни на других планетах.
Ради соблюдения достоверности экспериментов, перед стартом станции дезинфицируются, но нельзя добиться 100% чистоты. Космическая среда не самое благоприятное место для жизни, но благодаря Apollo 12 и эксперименту «Биориск» мы знаем, что микробы в космосе могут выживать. Поэтому последним рубежом защиты является способ, который прикончит межпланетный зонд и нежелательных пассажиров на нем.
С 2008 по 2015 год космический аппарат Messenger изучал ближайшую к Солнцу планету Меркурий. Из-за своего расположения эта планета воспринимается сухой и безжизненной, поэтому никто не опасался заражения меркуриан. Однако одним из сенсационных открытий станции стала вода на Меркурии. Она сохраняется в форме льда и только в полярных регионах, но земным бактериям нельзя оставлять ни малейшего шанса, поэтому, в лучших голливудских традициях, от них решили избавиться с помощью взрыва.
Рабочая орбита Messenger поддерживалась за счет ракетного двигателя. Когда топливо подошло к концу, «последний выдох» маршевой двигательной установки направил космический аппарат на фатальную встречу с меркурианским горным хребтом. Столкновение на скорости 3 км/с не оставило никаких шансов возможным земным посланникам.
Зато удалось взглянуть на поверхность Меркурия с предельно близкого расстояния — около 40 км.
Еще более драматические события развивались в 2003 году на расстоянии 600 млн километров от Солнца. Исследовательский зонд Galileo провел восемь лет раскрывая тайны Юпитера и его многочисленных спутников. Именно для сохранения чистоты льдов Европы, Ганимеда и Каллисто ученые приняли решение отправить станцию в недра газового гиганта.
Из-за сильной гравитации Юпитера скорость космического аппарата на его орбите очень высока. Galileo вращался вокруг планеты-гиганта на скоростях до 51 км/с. Примерно с такой же скоростью зонд и отправился навстречу своей пламенной смерти. Плотная атмосфера Юпитера и высокая скорость зонда привели к тому, что он полностью разрушился и практически испарился еще в верхних слоях атмосферы. Сейчас нам даже наверняка не известно есть ли у Юпитера твердое ядро, а если есть, то тамошние условия несовместимы не только с жизнью, но и с нашими некоторыми познаниями о физике, поэтому опасений, что земные микроорганизмы загрязнят поверхность ни у кого не возникло. Сейчас на околоюпитерианской орбите работает новая исследовательская станция Juno. Она должна как раз лучше понять глубинное строение планеты, и примерно через год ее ждет судьба Galileo — уничтожение в атмосфере.
А «неподалеку» от Юпитера, в поясе астероидов сейчас подходит к концу работа другой автоматической межпланетной станции Dawn. С 2011 года она провела исследования крупнейшего астероида Веста, а с 2015 года — карликовой планеты Церера. Запас топлива позволил бы ей отправиться дальше в путь, но ученые приняли решение прекратить научную программу методом Messenger — ударом о поверхность. Впрочем, пока Dawn продолжает изучение, и даже от низкой орбиты перешел на более высокую, которая позволит ему дольше работать. Дальнейшая судьба зонда решится когда чиновники договорятся с учеными продлевать миссию или закончить.
Конечно, странно выглядит такая манера разбрасываться функциональными, и уникальными космическими аппаратами. Но есть у такой практики и рациональные причины. Любая научная миссия в межпланетном пространстве — всегда полностью убыточное и дорогостоящее мероприятие. Выгода оценивается в новизне научных данных и значимости совершенных открытий. Когда, всё что можно изучить изучено, и «корова перестает давать молоко» ставится вопрос о целесообразности дальнейшего финансирования проекта. Успешные миссии и так почти всегда перерабатывают заложенную в бюджет длительность программы, и требуют дополнительного финансирования. Например в этом году продлили работу программы «Радиоастрон» после пяти успешных лет работы.
Иногда появляются другие мотивы, марсоход Opportunity колесит уже тринадцатый год во многом потому, что отважный путешественник стал любимцем общественности, и любые попытки чиновников прекратить его работу воспринимаются как покушение на национального героя.
Для научной команды, которая сконструировала космический аппарат, вывела на нужную орбиту и многие месяцы или годы работала «бок о бок», и практически сроднилась со своим космическим питомцем, единственным утешением может стать перспектива заняться ещё более интересными и амбициозными задачами в изучении Вселенной.
