Как мы запускали космический телескоп

VS06 Soyuz with GAIA, Launch

В четверг, 19 декабря 2013 года, космический телескоп Gaia Европейского космического агентства отправился в космос на российской ракете «Союз-СТ-Б» с разгонным блоком «Фрегат-МТ». Старт производился с космодрома Куру во Французской Гвиане.

Запуск прошел успешно, а как он проходил мне удалось наблюдать из Центра управления полетами НПО им. С.А. Лавочкина, куда пригласили нескольких блогеров. НПОЛ является производителем разгонного блока «Фрегат», поэтому контролирует его работу во время выведения космических аппаратов. Фактически команды из подмосковного ЦУПа на «Фрегат» не отдаются, а только принимается и анализируется информация. Поэтому в данной миссии функция работы ЦУП-Л — это предоставление информационных услуг компании Arianespace, которая осуществляет запуск ракеты. Т.е. посторонние посетители, вроде всяких блогеров, не помешали бы успешному выведению ракеты и телескопа. К сожалению, подобных тонкостей я не знал, поэтому оставил дома большой зеркальный фотоаппарат, чтобы не отвлекать им работников Центра. Взял цифромыльницу с суперзумом, что сказалось на качестве снимков, за что прошу прощения у читателей.

Командование пуском осуществлялось французами в Гвиане, а после отделения аппарата от разгонного блока управление перешло в ЦУП ESA в Дармштадте.

ЦУП-Л не очень похож на те, из которых управляют пилотируемыми запусками или МКС. Он меньше размером и тут всего один ряд столов с компьютерами. Зато огромный экран во всю стену присутствует как и положено.

howwelift2

Точнее их тут целых два. На втором выведена информация по уже действующим аппаратам НПОЛ: «Электро-Л» и «Спектр-Р«:

howwelift3

Обратите внимание на расстояние от Земли, в правом нижнем углу. Почти до Луны долетел. Ориентация аппарата на Землю и Солнце соответствует положению на орбите в реальном времени, и определяется по передаваемой телеметрии.

В ЦУП-Л мы прибыли за полтора часа до старта. Нас разместили на балконе, откуда можно наблюдать за происходящими событиями и не отвлекать от работы тех, кто находится внизу. Громкоговорители транслировали команды, которые отдавали на космодроме. Ракету разместили еще за несколько дней, поэтому перед стартом требовалось только провести заключительные подготовительные процедуры, и разогнать всех подальше из опасной зоны.

howwelift4

Пространство на балконе заполнялось. Подходили, в основном, представители руководства, был начальник ЦУП-Л Юрий Казакевич, по приглашению, которого мы оказались там; был и главный конструктор «Фрегата» Владимир Асюшкин. Генеральный директор предприятия Виктор Хартов в это время находился на космодроме в Гвиане.

Для НПОЛ этот пуск особенный — это сороковой «Фрегат». Практически все его полеты были успешными, за исключением частично успешного запуска спутника «Меридиан-2», который вывели на нерасчетную орбиту в 2009 году, но там вина лежит на третьей ступени ракеты, а «Фрегат» наоборот вытянул аппарат хоть куда-то, не позволив упасть. Неудачей можно считать только «Фобос-Грунт», его создавали на основе «Фрегата», но там была полностью заменена система управления, и внесен ряд конструктивных изменений, поэтому формально это был уже не «Фрегат». В общем на сегодня это один из самых надежных разгонных блоков России, что объясняет, почему им пользуются и европейцы.

Pose Gaia sur Fregat

Тем временем на стартовой площадке скомандовали «Минутная готовность». Я уже знал, что это не означает старта через минуту. До пуска оставалось еще несколько минут, но напряжение нарастало. Посетители балкона ЦУПа, которые до того переговаривались или читали циклограмму и баллистические данные, поднялись и пристально смотрели на мониторы.

howwelift6

Там техники пытались наладить прямую трансляцию с космодрома. Подходящего спутника-ретранслятора не нашлось, поэтому дали картинку с сайта Arianespace. Любопытно, что она шла с 60-секундной задержкой, т.е. мы получали информацию на минуту раньше чем весь остальной мир.

howwelift7

Французские представители располагались внизу слева. Там же можно рассмотреть факс. Хотя этот аппарат кажется сегодня анахронизмом, но именно такой метод передачи информации принят в Arianespace. Впрочем, Роскосмос, по факсу тоже работает охотнее чем по e-mail.

На центральном мониторе была выведена модель Земли, с отмеченной траекторией полета ракеты и разгонного блока. Красным цветом отмечены активные участки на которых работают ракетные двигатели, белым цветом — пассивные. Желтое кольцо — линия терминатора, т.е. граница дня и ночи. Желтым цветом на поверхности обозначены станции слежения: Галлиот, Наталь, Асансьон (остров Вознесения), Либревиль, Маврикий, Перт, которые получают информацию с космического корабля:

howwelift8

Помните советские научные корабли с гигантскими тарелками?

howwelift9

Вот для этого они были нужны — контролировать полет наших аппаратов там, где нет возможности «вести» их с Земли. Сейчас у России таких кораблей нет, поэтому значительную часть пути наши аппараты летят в слепой зоне. Только в условиях форс-мажора, иностранцы нам могут предоставить помощь своих станций. Например «Фобос-Грунт» ловили всем миром…

Зазвучали заветные команды «Ключ на старт«, «Протяжка«, «Продувка«… «Есть контакт подъема»:

howwelift10

Все замерли всматриваясь в цифры на мониторах. Это были наши «девять минут страха». «Союз» — надежная ракета, но от ошибки никто не застрахован, поэтому напряжение достигло предела.

Пока летела ракета, команды отдавали самарцы, и в сухих отчетах «Параметры системы управления в норме«, «Параметры конструкции в норме«, «Двигатель второй ступени работает нормально«, «Стабилизация изделия устойчивая«, слышалась неподдельная гордость и, мне показалось, даже какая-то агрессия. Как будто говоривший бросал эти фразы всем скептикам, которые торопились написать про океанскую спутниковую группировку, когда слышали, что Gaia выводится «Союзом».

howwelift11

Наконец прозвучал долгожданный, для Самары, отчет: «Есть выключение двигателя третьей ступени. Есть отделение головного блока. Разгонный блок «Фрегат-МТ» с космическим аппаратом Gaia выведены на незамкнутую орбиту. Репортаж окончен«.

howwelift12

Началась недолгая жизнь «Фрегата».

Незамкнутая орбита означает, что без дополнительного разгонного импульса космический аппарат снова вошел бы в плотные слои атмосферы и сгорел. Разгонному блоку необходимо довести скорость до первой космической и продолжить работу, для того, чтобы отправить телескоп на отлетную траекторию. Первое включение маршевой двигательной установки нужно для набора первой космической скорости, и выхода на опорную орбиту. После этого, над Атлантикой, проходил пассивный участок полета, а потом снова включался двигатель.

Как нам рассказали: 15 минутная непрерывная работа двигателя — это рекорд для «Фрегата». Ранее он обходился более короткими импульсами. На испытаниях двигатель показал возможность получасовой работы. Еще он позволяет производить неоднократные включения. Опять-таки испытания доказали его возможность осуществлять до 40 включений, хотя на практике более шести раз двигатель не запускался. Иногда несколько спутников за один полет требуется развести на разные орбиты.

howwelift13

Второй запуск двигателя при выведении Gaia был необходим для набора высоты и отправки телескопа на эллиптическую орбиту. Перед подъемом, космический корабль наоборот немного снизился, а уже потом рванул вверх:

howwelift14

Таблица траектории показывает три значения: красно-белая линия — это путь, которым должен лететь корабль по программе; зеленая — то как он летит по данным бортовых устройств ориентации; желтая — по данным внешних систем наблюдения.

«Горка» началась над Африкой. На схеме стало заметно, как увеличивается пределы радиовидимости «Фрегата» по мере увеличения высоты. Я надеялся, что над Индийским океаном он поднимется достаточно высоко, чтобы стать заметным для «Электро-Л», но он поднялся чуть выше 1,5 тыс. км, что явно недостаточно для камеры метеорологического спутника на геостационарной орбите.

howwelift15

Спустя несколько минут после второго выключения двигателя «Фрегата», состоялось самое важное, для НПО Лавочкина, событие этого дня. Громкоговоритель огласил очередные сообщения: «Выдана команда на отделение космического аппарата Gaia от разгонного блока «Фрегат», и следом: «Внимание. По данным телеметрической информации, есть отделение космического аппарата«:

howwelift16

Раздались аплодисменты, напряжение рассеялось, и все бросились жать друг другу руки и поздравлять. Россия сделала свой вклад в будущий успех космического телескопа и картографа Галактики Gaia. Она была выведена на эллиптическую орбиту максимальной высотой 952 тыс. км и минимальной 350 км. Но на минимум телескоп возвращаться не должен. Ему необходимо включить свои собственные двигатели, чтобы набрать вторую космическую скорость, и «разорвать» эллипс, чтобы навсегда покинуть околоземную орбиту. Процесс разгона и коррекции, для выхода на отлетную траекторию должен занять 96 часов или 4 суток, т.е. на данный момент он еще не завершен. Путь же до цели — точки L2 системы Земля-Солнце, на расстоянии 1,5 млн. км, займет несколько недель.

Но для «Фрегата» работа еще не завершилась. Его надо было увести подальше от космического аппарата, чтобы исключить опасность столкновения. Обычно разгонные блоки стараются топить, чтобы не оставлять космического мусора на орбите. Однако, в данном случае это стало невозможно из-за высокой скорости, большой высоты полета космического аппарата, и недостаточных запасов топлива. Единственное, что тут можно было сделать — убрать «Фрегат» в сторону.

howwelift17

Третье непродолжительное включение двигателя отправило разгонный блок на орбиту, фактически, вечного хранения. Теперь он будет вращаться вокруг Земли отлетая на 2,16 млн. км и возвращаясь каждые 130 суток, чтобы промчаться над нами на высоте 381 км. Единственное, что можно сделать, для предотвращения излишнего засорения космоса — это провести пассивацию: в топливных баках открываются отверстия, через которые стравливаются остатки топлива. Теперь он, по крайней мере, не взорвется от нагрева солнечными лучами. Ранее такое случалось с разгонными блоками и третьими ступенями ракет.

После того как «Фрегат» отправился в свой последний путь, нас проводили этажом выше и показали «мозг» ЦУП-Л — аналитический отдел. Это место, где ведется основная работа для обеспечения информацией Центр управления полетами — тут получают и анализируют телеметрическую информацию. Этот отдел поразил разницей в возрасте сотрудников. Впрочем, такая картина скорее показывает общее состояние с кадрами в отрасли. Там удалось сделать фото, которое я бы назвал: «Российский космос сегодня: седина и гики»:

howwelift18

howwelift19

Хочется надеяться, что эти парни и девчонки сделают еще свой рывок в космос, подобно тем, кто сейчас делится с ними опытом. Нам остается только морально поддержать их в этом стремлении.

Еще надо поблагодарить руководство НПО им. С.А. Лавочкина, за то, что они делают первые шаги для того, чтобы сделать российский космос более открытым для общественности.