Битва за «Электро-Л»

fightL1

У космического аппарата «Электро-Л» возникли проблемы с системой ориентации и стабилизации. Технические специалисты НПО им. С. А. Лавочкина делают все возможное чтобы точно диагностировать неисправность и, при возможности, устранить ее.

Последний, на данный момент, кадр со спутника, выше. (На рабочий стол)

Чуть более трех лет «Электро-Л» вращается на геостационарной орбите, на высоте 36 тыс. км. И более двух лет подряд, каждые 30 минут он создавал великолепные 120-мегапиксельные снимки видимого диска Земли. Первый кадр он сделал в феврале 2011 года и с тех пор работал в интересах Росгидромета и Роскосмоса. Одновременно, радуя нас возможностью наблюдать за родной планетой почти в режиме он-лайн.

«Терпенью машины бывает предел…» (с) и 2 апреля мне, как создателю группы «Спутник «Электро-Л» Вконтакте написали: «Что случилось? Уже шесть часов снимки не обновляются?» Поначалу я не придал значения вопросу. С аппаратом иногда проводятся всякие сервисные работы, или отключают прием снимков, если солнце засвечивает в объектив. Но через час на форуме «Новостей космонавтики» написали: «Приостановлена публикация снимков… Всё ли в порядке со спутником? «. А чуть позже появилась информация, что возникла проблема с КУДМ (комплекс управления двигателей-маховиков).

Это уже означало серьезную неполадку. Похожая ситуация полгода назад произошла с космическим телескопом NASA Kepler — охотником за экзопланетами. У него отказало два из четырех reaction weels, из-за чего он практически прекратил свою деятельность, и, что характерно, тоже через три года успешной работы. В ту пору NASA активно информировало об этой ситуации, поэтому, вероятно, многие слышали о ней.

fightL2

Весеннее равноденствие 2014 с Электро-Л (На рабочий стол)

Принцип работы «Электро-Л» во многом схож с Kepler, хотя наш аппарат снимает не звезды, а Землю, но задачи стабилизации и ориентации у него практически аналогичные — смотреть в одну точку и периодически делать снимки. Для «прицеливания» космические аппараты используют систему двигателей-маховиков или гиродинов (гиродины еще могут менять ось вращения, но у «Электро-Л» они закреплены жестко). Иногда их ошибочно называют гироскопами, за сходный принцип действия. Фактически, и то и другое — это юла. Только гироскопы вращаются на одной скорости и держат ось вращения — т.н. гироскопы трехстепенной свободы.

fightL3

Гироскопы нужны для определения изменения углов положения аппарата, т.е. в невесомости спутник вертится как хочет, а гироскоп, как стрелка трехмерного компаса, всегда помогает определить где условный верх, а где низ. Гиродин (двигатель-маховик, reaction weels) — это тоже «юла», только она постоянно меняет скорость вращения — ее раскручивают в одну сторону, чтобы повернуть аппарат, висящий в невесомости, в противоположную.

Двигатели-маховики, в отличие от гироскопов, чаще всего жестко закрепляют в одной плоскости, поэтому для ориентации космического аппарата требуется три гиродина.

fightL4

На фото: два маховика Kepler.

Использование такого принципа позволяет стабилизировать космические аппараты с высокой точностью, чем пользуются космические телескопы, спутники дистанционного зондирования Земли, и многие другие космические аппараты. Когда маховик раскручен до максимальной скорости он теряет свою функциональность, поэтому его «разгружают» — тормозят, а возникающий крутящий момент компенсируют другими средствами. На больших аппаратах, вроде «Электро-Л», почти всегда используют двигатели коррекции и/или ориентации. Для спутников на близкой околоземной орбите можно применять воздействие магнитного поля планеты.

В отличие от американского телескопа, у нашего «Электро-Л» сами двигатели-маховики в рабочем состоянии.

fightL5

Единственное доступное фото этих инструментов на борту «Электро-Л»

Самопроизвольное отключение происходит из-за какой-то проблемы с Комплексом управления двигателей-маховиков (тот самый КУДМ). Это отдельный блок, который распределяет команды и энергию по гиродинам.

Первое отключение произошло 31 марта. На следующий день, все энтузиасты, кто следил за деятельностью спутника, решили, что черный экран вместо привычного фото Земли — это такая первоапрельская шутка. На следующий день, когда снимки, даже черные, перестали поступать, народ забил тревогу.

fightL6

«Закат Электро-Л» (На рабочий стол)

В это время в НПО им. С.А Лавочкина шла напряженная работа всех специалистов, причастных и непричастных к работе аппарата. В скупых цифрах телеметрии они пытались найти причину неисправности и вернуть «Электро-Л» прежнюю функциональность. Характерно, что все остальные системы работали нормально: камера исправно снимала космос, магнитометр регистрировал возмущения магнитного поля, а гелиофизические датчики — солнечную активность. Ретрансляторы принимали и передавали информацию. Только Земли не было в кадре.

fightL7

Первое, что решили сделать — это нажать «резет». Точнее КУДМ отключили на сутки и дали «отдохнуть». Отключение позволяло сбросить вероятный накопленный заряд статического электричества и охладить систему, если причина в перегреве. Спутник стабилизировали при помощи малых двигателей ориентации. Они позволяют аппарату смотреть в нужную сторону, но не обеспечивают требуемую точность для съемки Земли в прежнем режиме.

Через сутки запустили КУДМ и результаты показались очень обнадеживающими — прежняя функциональность восстановилась. Но так продолжалось всего час — даже не успели ни одного снимка сделать. Затем блок снова отключился.

Вслед за энтузиастами, ситуацией со спутником заинтересовались журналисты. Пока инженеры ломали голову над проблемой, ответственные и безответственные лица начали давать комментарии СМИ. Больше всего это напоминало соревнование на самую благозвучную и позитивную замену слова «жопа».

Представитель НЦОМЗ Анатолий Гончаров «успокоил«: «Спутник «Электро-Л» не выходил из строя, как об этом поторопился сообщить ряд СМИ. Есть временная проблема, наблюдаемая, кстати, ещё с прошлой пятницы, с 17.00 мск, с передачей космических снимков, и ничего критичного в этом нет…«

Неназванный представитель НПО им. С.А. Лавочкина заявил: «Никакой информации о том, что космический аппарат «Электро-Л» вышел из строя, у нас нет. Он как работал, так и работает в штатном режиме«.

Безымянный представитель Росгидромета выдал сразу несколько перлов: “Вероятнее всего, прибор исправен, однако пока неизвестно, в какую сторону направлен сканер”. Затем фактически признался, что они не пользовались результатами работы спутника и предыдущие три года: «Между тем, данные со спутника не повлияют на качество прогнозов, поскольку аппарат «Электро-Л» находится в опытной эксплуатации«.

Только к вечеру 3 апреля от имени Роскосмоса появился более-менее внятный и честный пресс-релиз, который, впрочем, опубликовать на официальном сайте постеснялись. А в блогах появился более подробный технический разбор ситуации, на основе доступных открытых данных.

Что же дальше? Увидим ли мы еще снимки с нашей «Электры»?

Над «Лавочкой» сейчас витает дух надежды. Можно подойти к любому сотруднику, спросить в лоб, без уточнений: «Ну, как?» и услышать в ответ «Надеюсь заработает».

Сейчас, вероятно, попробуют еще раз сделать «выкл/вкл». Потом увеличат период отдыха до нескольких суток или недель, и снова запустят. Возможно, попробуют перенастроить режимы работы, чтобы обойти причину сбоя. Именно так поступали с телескопом Kepler. Но ему не помогло. Там, инженеры NASA решили третий маховик заменить давлением солнечного света, и это, вроде бы, позволило вернуть функциональность телескопа на 5%.

fightL8

Предпримут ли что-то подобное у нас, и возможно ли это в принципе, пока говорить рано, но за свое детище инженеры готовы биться до последнего.

С выходом из строя двигателей-маховиков на «Электро-Л» мы потеряем только снимки Земли. Ученые продолжат получать данные с магнитометра и датчиков солнечного излучения, Росгидромет продолжит пользоваться спутником как ретранслятором, а МЧС блоком передачи сигналов Коспас-Сарсат. Двигатели ориентации смогут поддерживать аппарат в нужном положении еще несколько месяцев, после чего «Электро-Л» уведут на орбиту захоронения.

Дополнительный негативный эффект от сбоя — это вероятность переноса запуска «Электро-Л №2». Этот спутник уже почти закончили, он находится в сборочном цехе, и готовится к запуску в 2015 году. Если там стоит аналогичный КУДМ, то его могут подвергнуть дополнительным тестам или даже замене, что может существенно отсрочить старт.

fightL9

Космический радиотелескоп «Спектр-Р» («Радиоастрон»), как и «Электро-Л» создан на спутниковой платформе «Навигатор», но у него системы дублируются — у него 8 двигателей-маховиков и два КУДМ, поэтому, даже если половина откажет, остальные смогут поддерживать работу в прежнем режиме.

Нам же остается только надеяться, что «Электро-Л» заработает.