Запущенный 8 января 2024 года космический аппарат «Перегрин», созданный для изучения Луны американской компанией Astrobotic Technology, столкнулся с проблемами сразу после пуска. И хотя связь с аппаратом не была потеряна, его мягкая посадка была отменена, а после Astrobotic Technology приняла решение вернуть «Перегрин» на Землю и свести его с орбиты.
В этой статье рассмотрена хронология полёта, причины, итоги и последствия аварии, а также вопрос о том, виновата ли ракета-носитель (РН). Подробный обзор «Перегрина» и новой ракеты «Вулкан» приведён в статье, посвящённой их запуску.
Хронология полёта и причина аварии
Виновна ли ракета?
Несмотря на то, что причины аварии Peregrine (русс. «Перегрин», «Сапсан», от лат. peregrinus — «чужеземец, странник») были озвучены (о них позже), можно встретить мнение, что причина аварии кроется в РН Vulcan Centaur (русс. «Вулкан-Центавр» или просто «Вулкан»). Популярность такого мнения обеспечивается и политическими причинами: «Вулкан» приходит на замену РН «Атлас-5» с российскими двигателями РД-180 на первой ступени. Но как раз к ракете нет претензий — она вывела полезную нагрузку на заданную орбиту, на этом её ответственность и задачи закончились. Также об аварии «Перегрина» Astrobotic Technology сообщила примерно через 7 часов после запуска, или примерно через 6 часов после отделения аппарата от второй ступени, которое произошло через 50 минут после старта РН. Позже компания подтвердила, что ракета отработала нормально и не повредила «Перегрин». Именно поэтому во всех источниках сам запуск РН «Вулкан» считается полностью успешным.
Запуск РН «Вулкан». Credit: ULA.
Мало того, компания United Launch Alliance (ULA), которая произвела запуск «Вулкана», за счёт этой РН планирует кратно увеличить число своих стартов. Следующий, кстати, планируется на апрель текущего года. При этом ULA отказывается не только от «Атлас-5», но и от Delta IV Heavy (в ней нет российских двигателей, просто сама РН более неконкурентоспособна из-за цены), а пуски сверхтяжёлой РН Space Launch System планируются очень редко. С помощью «Вулкана» ULA также планирует хотя бы немного сдвинуть уже фактически монополиста рынка запусков США — компанию SpaceX Илона Маска, которая совершила в 2023 году просто невероятное число успешных пусков своих РН — 96 (93% от всего числа успешных запусков в США).
События после запуска и причина аварии
О проблемах с «Перегрином» Astrobotic Technology, как уже упоминалось, сообщила через 7 часов после старта. Тогда стало известно об утечке топлива и о том, что аппарат не может стабилизировать свою ориентацию в пространстве и положение солнечных батарей относительно Солнца.
Через 10 часов после запуска ориентацию аппарата удалось стабилизировать, это также позволило поддерживать стабильную связь. Оценка запасов топлива показала, что мягка посадка на Луну исключается. Мало того, оценка скорости утечки предполагала, что топлива хватит примерно на 40 часов. Astrobotic Technology изменила программу полёта, чтоб успела проработать та часть научных инструментов, для которой необязательно наличие лунной поверхности. Также был опубликован первый снимок, сделанный «Перегрином». На нём виднеется часть памятной полезной нагрузки, некоторые элементы конструкции и часть измятого внутренним давлением газов корпуса с серебряной экранно-вакуумной теплоизоляцией.
Первый снимок от «Перегрина». Credit: Astrobotic Technology.
Через 32 часа после старта, уже 9 января, «Перегрин» вновь начал терять ориентацию, из-за чего вновь упала выработка энергии солнечными батареями. Astrobotic Technology быстро исправила эту проблему.
Также 9 января Astrobotic Technology назвала предполагаемую причину аварии. Виновником произошедшего стал неисправный клапан между баками гелия и окислителя (тетраоксид азота). Гелий находится под большим давлением и необходим для поддержания давление в баке окислителя. После одного из запусков двигателей клапан открылся и не смог закрыться, что привело к нарастанию давления в баке окислителя и его повреждению. Astrobotic Technology планирует в будущем выпустить подробный доклада о причине аварии.
Почему дефект клапана не был замечен во время испытаний? Он не проявился. На основе имеющихся данных можно предположить, что за те часы в космосе двигатели «Перегрина» запускались несколько раз, а клапан, соответственно, несколько раз открывался и закрывался. Лишь после этого он вышел из строя.
9 января также был опубликован новый снимок с одной из камер «Перегрина». На нём видна капсула времени Pocari Sweat Lunar Dream и Земля в правом верхнем углу. В этот момент аппарат находится на расстоянии около 320 тыс. км от планеты.
Второй снимок от «Перегрина». Credit: Astrobotic Technology.
Но самое главное — наблюдения за скоростью утечки показали, что у «Перегрина» больше времени до истечения окислителя, чем предполагалось ранее. В дальнейшем стало очевидно, что причина кроется в замедлении утечки.
Немного позже был опубликован ещё один снимок. На нём уже видна часть небольшого лунохода «Ирис», что создан студентами и преподавателями Университета Карнеги-Меллон. Кстати, он также был включён после того, как связь с «Перегрином» была приостановлена после плавного перерыва, с него было передано сообщение «Hello, Earth!» (русс. «Привет, Земля!»).
Третий снимок от «Перегрина». Credit: Astrobotic Technology.
Всё это время аппарат находился на вытянутой геоцентрической орбите вокруг Земли с апогеем (самая дальняя от планеты точка орбиты), превышавшем среднее расстояние до Луны. При этом «Перегрин» оказался у орбиты Луны лишком рано, а не на 15 день, как планировалось до аварии. Astrobotic Technology нужно было решить, что делать дальше. Используя остатки топлива можно было бы изменить орбиту так, чтобы «Перегрин» намного дольше оставался в космосе. Второй вариант — не делать ничего, тогда аппарат сгорит в атмосфере Земли. NASA посоветовало именно второй вариант из-за проблемы с космическим мусором, однако Astrobotic Technology была вправе принять любое решение. Было бы хорошо сохранить аппарат в космосе из-за его впечатляющей памятной нагрузки — всё-таки те, кто заплатил за её установку предполагали, что она будет на Луне. Но раз последнее стало невозможным, то не лучше ли было её оставить хотя бы в космосе? Но была и другая причина такого выбора. Из-за утечки и изменения подаваемого соотношения топливо/окислитель в двигатели проблематичной стала их стабильная работа.
Траектория полёта «Перегрина», пунктиром отмечены его и лунная орбиты. Масштаб не соблюдён. Credit: Astrobotic Technology.
Когда «Перегрин» возвращался к Земле, специалисты Astrobotic Technology провели ряд манёвров, чтоб аппарат вошёл в атмосферу над Тихим океаном, в относительно безопасном для судоходства месте.
Регион падения «Перегрина» на Землю. Credit: Astrobotic Technology.
[Дополнено 19.01.2024 в 16:20] 18 января, ближе к 12 ночи по московскому времени, «Перегрин» вошёл в плотные слои атмосферы Земли над Тихим океаном.
Когда «Перегрин» был на расстоянии около 50 тыс. км от Земли, был получен ещё один снимок, на котором тоже можно увидеть нашу планету. Первая попытка его получения не удалась из-за того, что кадр был засвечен Солнцем. После Astrobotic Technology немного развернула аппарат, что и позволило получить это изображение. Это последний снимок «Перегрина», поэтому компания посвятила его всем, кто работал над аппаратом и его нагрузкой, а также поддерживал миссию всё это время.
Четвёртый и последний снимок от «Перегрина». Credit: Astrobotic Technology.
Итоги, последствия и дальнейшие перспективы
Перегрин» является не первым земным аппаратом последних лет, который предназначался для мягкого прилунения, но не смог этого сделать. До него были Berersheet (Израиль, 2019), «Чандраян-2» (Индия, 2019), Hakuro-R (Япония, 2023), «Луна-25» (Россия, 2023). Благо, успешные посадочные миссии тоже были: китайские «Чанъэ-3» (2013), «Чанъэ-4» (2019, первая мягкая посадка на обратной стороне Луны) и «Чанъэ-5», индийская «Чандраян-3». Орбитальные миссии без прилунения не учтены, хотя их тоже немало, они, к счастью, почти все успешные.
Часть научных приборов «Перегрина» была запущена и передала данные на Землю, они будут обработаны и опубликованы в пресс-релизах разработавших их организаций и в научных публикациях. Однако навряд ли из полученных данных мы узнаем что-то новое, ибо аналогичные исследования ранее проводило множество других аппаратов.
«Перегрин» — первая миссия в рамках программы NASA Commercial Lunar Payload Service (CLPS), которая предполагает отправку на Луну, а особенно к её Южной полярной области, исследовательских зондов. Последние должны протестировать ряд технологий и собрать научные данные для новой лунной программы США с широким международным участием «Артемида». Это уже 3 миссия в рамках «Артемиды», 1 неудачная и 1 в рамках CLPS. Однако вы же не думаете, что на этом программа будет остановлена? Следующий пуск в рамках CLPS должен будет состояться уже в феврале, теперь счастье попытает компания Intuitive Machines со своим аппаратом IM-1. Также была на год отложена пилотируемая миссия «Артемида-2», о чём было сообщено 9 января. Тут уже нужно отметить, что авария «Перегрина» не является основной причиной этого, ибо такие решения за день не принимаются. Дело в том, что специалисты дорабатывают космический корабль «Орион» и РН Space Launch System по итогам беспилотной миссии «Артемида-1» 2022 года. Она была успешной, но был выявлен ряд проблем, которые сейчас устраняются. Для этого такие полёты и нужны.
Также авария показывает уязвимость программы «Артемида» на первых этапах — большое число новичков без серьёзного опыта создания подобных аппаратов. К счастью, они занимаются в основном второстепенными миссиями.
Событие крайне неприятное, но зато Astrobotic Technology получила бесценный опыт, а он компании понадобится. Сейчас она работает над более крупным посадочным модулем «Грифон» и луноходом VIPER, запуск которых ранее был запланирован на ноябрь 2024 года, но теперь будет наверняка перенесён.
А ещё... 19 января должен будет совершить мягкое прилунение японский аппарат SLIM. Ну, японцы, не подведите!
Увы, ещё одна лунная миссия закончилась неудачей. Будем надеяться на успех следующих!
Первоисточник статьи
Author: Колпаксиди Александр Павлович.
