Спустя два года НАСА восстановило связь с космическим аппаратом STEREO-B
Фотография Солнца в экстремальном ультрафиолете, полученная с борта STEREO-A. Фотография сделана на длине волн 171 ангрстрем (17,1 нм), которые обычно раскрашивают синим цветом. Фото: НАСА
21 августа 2016 года инженерам НАСА удалось восстановить связь с космическим аппаратом STEREO-B, одной из двух обсерваторий STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory) по изучению солнечной активности.
Последний раз обсерватория STEREO-B выходила на связь 1 октября 2014 года, после этого контакт был потерян. 22 месяца специалисты НАСА пытались спасти аппарат — и им всё-таки это удалось!
Очередную попытку установить связь с потерянным аппаратом осуществили через Сеть дальней космической связи НАСА (Deep Space Network, DSN) — международную сеть радиотелескопов, которая используется для радиоастрономических исследований и для управления межпланетными космическими аппаратами. В этот раз попытка оказалась успешной.
Солнечная оберватория STEREO-B. Иллюстрация: НАСА
21 августа 2016 года в 18:27 EDT сеть DSN установила фокусировку на луч нисходящей линии связи от STEREO-B. Несколько часов сигнал анализировали специалисты Mission Operations, чтобы установить координаты космического аппарата. После этого они дистанционно отключили передатчик высокого напряжения для экономии заряда батареи.
Теперь, когда координаты STEREO-B известны, инженеры могут в любой момент дистанционно включить передатчик снова. Они планируют сделать это в ближайшее время, чтобы продолжить процесс восстановления работоспособности спутника, восстановить управление над его движением, оценить работоспособность и проверить функциональную готовность всех подсистем и научных инструментов.
На иллюстрации показаны позиции обсерваторий и их орбиты относительно Земли, Венеры, Маркурия и Солнца. Иллюстрация: НАСА
Солнечные обсерватории STEREO-A и STEREO-B должны снимать Солнце с необычных ракурсов. Например, с противоположной стороны от Земли. Таким образом, впервые учёные сумели сфотографировать Солнце со всех сторон одновременно. Один из аппаратов постепенно отстает от Земли (Behind — В), а другой, наоборот, обгоняет её (Ahead — A). За счёт этого можно одновременно наблюдать Солнце из двух разных точек и создавать трёхмерные изображения.
Стереограмма Солнца, полученная с двух солнечных обсерваторий. Стереопара: НАСА
Именно специфическая орбита аппаратов STEREO стала причиной помех в связи. Из-за медленного дрифта относительно Земли в какой-то момент времени каждый из аппаратов уходил за Солнце, то есть на противоположную от Земли точку орбиты. В это время радиосвязь с ним прирывалась на три месяца из-за помех.
Два космических аппарата STEREO запустили в октябре 2006 года, рассчитывая на их двухлетнюю работу. Как часто бывает с космическими аппаратами НАСА, они смогли работать гораздо дольше запланированного срока. Когда учёные поняли, что аппараты могут уйти в зону помех за Солнце, а потом выйти оттуда и продолжить работу дольше запланированного срока, они начали планировать эту операцию.
Каждый из аппаратов был оснащён аппаратным таймером потери связи, запрограммированном на автоматическую перезагрузку систем, если в течение 72 часов не поступало команд с Земли. Такой таймер внедрили для автоматического исправления проблем, которые могли вызвать потерю связи. Это значит, что зайдя за Солнце, аппарат перезагружался каждые 72 часа, после этого корректировал свою орбиту по звёздам, направлял антенну на Землю — и продолжал попытки выйти на связь. Уйдя за Солнце, аппарату предстояло делать такие перезагрузки в течение трёх месяцев. Поэтому инженеры НАСА заранее испытывали работоспособность обоих аппаратов после перезагрузки, специально заглушая связь с ними на 72 часа.
STEREO-A успешно прошёл проверку, а вот его близнец STEREO-B после заглушения связи и принудительной перезагрузки 1 октября 2014 года почему-то не вышел на связь через положенные 72 часа 20 минут. Он не смог правильно направить антенну на Землю. По слабому и отрывочному сигналу инженеры установили, что произошёл непредвиденный сбой в модуле Inertial Measurement Unit, который определяет скорость вращения. Этот модуль выдавал неправильную информацию в компьютерную систему наведения и управления аппаратом — и сообщал о вращении даже тогда, когда аппарат находился в статичном положении. Из-за этого антенна не могла нацелиться на Землю. Хуже того, из-за неправильной информации о вращении аппарат мог повернуть неправильной стороной солнечные батареи и частично лишиться энергии. И ещё хуже, управляющий компьютер мог принять решение задействовать двигатели, чтобы устранить вращение аппарата. Поскольку на самом деле вращения не было, то после такой коррекции оно могло действительно начаться.
Специалисты попытались отправить управляющему компьютеру STEREO-B команду игнорировать показания со сбойного модуля IMU, но связь с аппаратом оказалась уже потеряна.
STEREO-A продолжил работать нормально, выйдя из-за Солнца, но стереопары фотографий с двух обсерваторий получить уже не получалось.
Инженерам ещё предстоит выяснить точную причину неисправности, но главное, что теперь связь со STEREO-B всё-таки восстановлена. Солнечным обсерваториям уже почти десять лет. Учёные рассчитывают, что они ещё пришлют ценную научную информацию о солнечной активности. Кроме фотографий самого Солнца, обсерватории STEREO делали снимки интересных событий в околосолнечном пространстве. Например, в апреле 2007 года они сделали великолепные фотографии кометы Энке, которая пролетала мимо Солнца. На фотографиях удалось обнаружить признаки турбулентности в хвосте кометы из сгустков ионизированного газа.
Фотографии кометы Энке около Солнца в апреле 2007 года. Фото: НАСА/STEREO
Если связь со STEREO-B опять будет потеряна, то у инженеров есть запасной план. В 2019 году аппарат будет на достаточно близком расстоянии, чтобы установить прямой визуальный контакт, рассмотреть его в объектив космического телескопа «Хаббл» — и определить степень вращения. Примерно в 2023 году Земля должна догнать STEREO-B — и тогда уже можно будет связаться с ним на близком расстоянии или даже доставить на Землю для изучения, если это будет экономически целесообразно.
