Зонд Genesis: космолётам нужна мягкая посадка

Возвращение на Землю спускаемого аппарата уникального зонда Genesis 9 сентября из ожидавшегося триумфа превратилось в трагедию. Genesis на протяжении 27 месяцев собирал в первой точке Лагранжа системы «Солнце — Земля», где гравитационные силы Солнца и Земли уравновешивают друг друга, частицы солнечного ветра. Эта точка находится на прямой, соединяющей Солнце и Землю, на расстоянии 1,5 млн. км от Земли. Предполагалось, что зонд доставит ученым для анализа 10 — 20 мг вещества «солнечного ветра» К сожалению, надеждам ученых не суждено было сбыться — спускаемый аппарат с бесценными материалами из-за отказа парашютной системы спасения врезался на полной скорости в землю. По мнению специалистов, научный материал погиб, по крайней мере, частично — аппарат был настолько хрупок, что вряд ли выдержал бы даже обычную мягкую посадку на парашюте. Его предполагалось еще в воздухе, после раскрытия парашюта «подхватить» специальным вертолетом, и уже на его борту доставить на Землю.

Как сообщил журнал New Scientist, вследствие выхода из строя пиропатрона, который должен был раскрыть парашют, спускаемый аппарат массой 190 кг на полной скорости (по разным оценкам, от 160 км/ч до 310 км/ч) врезался в землю. Причину неудачи пока что установить не удалось — из строя могла выйти система электропитания зонда, бортовая электроника или датчики. При столкновении с землей была нарушена герметичность и самой капсулы, и контейнера с собранными образцами ионов солнечного ветра — образцы, вероятно, потеряны навсегда. В особенности огорчает тот факт, что все время с момента старта в августе 2001 года зонд Genesis стоимостью $264 млн. работал «без сучка и без задоринки», выдержав даже беспрецедентно мощные вспышки на Солнце, отмеченные в минувшем году. Вдобавок ко всему на капсуле остался неразорвавшийся заряд пиропатрона, который должен был раскрыть парашют и теперь может сработать в любой момент. Только вечером в среду капсулу с соблюдением всех мер предосторожности удалось доставить на опытный полигон армии США Дагуэй в штате Юта, где ученые попытаются спасти крупицы полезной информации.

Зонд Genesis в полете

«Это — полный провал всего эксперимента», — заявил Дон Севилла (Don Sevilla), руководитель группы полезной нагрузки Genesis из лаборатории реактивного движения НАСА в г. Пасадена (Калифорния).

Данная катастрофа космического аппарата при посадке — не единственная в мировой космонавтике в последнее время. Так, в конце прошлого года, при посадке на Марс, осуществлявшейся с помощью парашютной системы, при не выясненных до конца обстоятельствах был потерян исследовательский зонд Beagle-2 Европейского космического агентства.

В поисках максимально надежных и экономичных решений, позволяющих обеспечить мягкую посадку на Землю и на другие планеты космических кораблей и спускаемых аппаратов нового поколения специалисты все чаще обращаются к надувным конструкциям. Энтузиасты «надувной космонавтики» полагают, что они помогут не только обеспечить мягкую посадку аппаратов на поверхность Земли и других планет, но и создать в космосе просторные «отели» для туристов 21 века.

Российские ученые совместно со своими европейскими коллегами разрабатывают надувной спускаемый аппарат весом всего 130 кг, предназначенный для доставки на Землю грузов с борта Международной космической станции. МКС нуждается в недорогой капсуле, позволяющей возвращать на Землю образцы экспериментальных материалов и оборудования. В настоящее время для этого используется российская капсула «Радуга», однако она устарела и может возвращать на Землю только 150 кг груза. Надувной аппарат позволит возвращать около 200 кг.

Тем не менее, возможная сфера применения надувного спасательного аппарата гораздо шире. По мнению авторов разработки, в перспективе надувные аппараты смогут доставлять на Землю астронавтов, либо, например, роботов на поверхность Марса. «Мы ведем разработку этой концепции для использования при решении спасательных задач», — говорит Стефан Уолфер (Stephan Walther) из компании Return and Rescue Space Systems (RRSS) (г. Бремен, Германия), которая занимается созданием надувного космического аппарата. Правда, первый полет космонавтов на надувном космическом корабле если и состоится, то не скоро — на разработку и испытания уйдет не менее пяти лет, а также огромные средства. Гораздо более вероятным представляется использование надувного тормозного устройства в экспедиции ЕКА ExoMars, проведение которой запланировано на 2009 г. Это позволит значительно (в два раза) снизить вес системы, что позволит взять на борт спускаемого аппарата больше полезной нагрузки.

Сама по себе идея использования надувных космических аппаратов не нова — аналогичная система, в частности, разрабатывалась НАСА еще в 60-е годы, однако так и не нашла применения. На разработку современной версии надувного космического корабля компания Return and Rescue Space Systems, владельцами которой являются российский научно-исследовательский центр им. Г. Н. Бабакина и европейская компания EADS Astrium, ушло 6 лет и около $2 млн. Испытания макета проводились дважды — в 2000 — 2002 гг. с помощью российских ракет-носителей. К сожалению, завершились они неудачно. В первом испытании 9 февраля 2000 г. аппарат был потерян из-за неисправностей в тормозной системе не смог отделиться от последней ступени ракеты. Во время второго полета, состоявшегося 20 июля 2001 г., аппарат не смог отделиться от ракеты-носителя «Волна» и погиб вместе с экспериментальным аппаратом «Космос-1», предназначенным для испытаний «солнечного паруса». В ходе последнего полета надувной аппарат, согласно данным телеметрии, совершил успешный 30-минутный полет по суборбитальной траектории и приземлился в районе полигона «Кура» на Камчатке, однако, несмотря на долгие поиски, обнаружить его так и не удалось, и аппарат был признан погибшим.

В сложенном виде надувной спускаемый аппарат, получивший обозначение «Демонстратор», помещается в компактной защитной капсуле. При посадке после сбрасывания защитного кожуха аппарат стабилизируется вращением вокруг продольной оси, что позволяет ему войти в атмосферу под нужным углом. После этого надувное устройство отделяется от капсулы и начинается спуск. Аппарат состоит из двух каскадов, внешний его диаметр в раскрытом виде составляет свыше 3 метров. Поскольку в плотных слоях атмосферы температура окружающего воздушного слоя поднимается до нескольких тысяч градусов, второй надувной каскад разворачивается (наполняется азотом) уже в низких слоях атмосферы, на высоте около 15 километров, обеспечивая гашение скорости к моменту посадки до 35 километров в час. Металлическое теплозащитное покрытие образует так называемый лобовой экран, а другие части «космического парашюта» покрыты гибкой двухслойной тепловой защитой. Подобное конструкторское решение позволяет поддерживать температуру внутри аппарата на уровне 25–30 градусов по Цельсию.

Вместе с тем вряд ли надувные спускаемые аппараты можно считать панацеей, пригодной «на все случаи жизни». Несмотря на оригинальность конструкции и перспективность надувных тормозных устройств, ряд российских экспертов полагают, что в любом случае «революцией в спуске с орбиты» их назвать нельзя, а характеристики подобных систем довольно скромны — хотя и выше, чем у парашютных систем. Вполне возможно, что надувные конструкции смогут в полной мере продемонстрировать все свои преимущества при создании просторных орбитальных «отелей». Как сообщает SpaceNews.ru, американец Роберт Бигелоу (Robert Bigelow), владеющий сетью отелей, намерен пополнить свою «империю» первым космическим «постоялым двором» для туристов — мало кто сомневается, что в XXI веке этот вид туризма получит широчайшее распространение. За основу он взял надувной модуль TransHab, в свое время проектировавшийся для МКС. Модуль, стенки которого представляют собой многослойное покрытие из резины, полимерных материалов и сверхпрочного кевлара, позволил бы обеспечить относительно своим обитателям относительно просторные апартаменты — его внутренний объем составляет 330 м³.