zelenyikoteyka

Команда участников Google Lunar XPrise из Германии готовит запуск двух луноходов и посещение места посадки “Аполлона 17”. И это лишь начало их планов, впереди — бизнес по доставке на Луну полезной нагрузки от заказчиков со всего мира. Пока их луноход Audi Lunar Quattro, снимается в рекламе и кино, но ракета Falcon 9 уже предзаказана, и пуск ожидается в течение двух-трех лет. Мне удалось встретиться с основателем компании Робертом Бёме, и узнать как развивался их проект и что движет его стремлением в межпланетный бизнес.

Для начала несколько слов, кто мы такие. Частная космическая компания PTScientists (Part-Time Scientists, “Ученые по совместительству”) существует уже 9 лет. Мы начали развивать нашу технологию и построили несколько космических аппаратов и несколько роверов. Сегодня уже четвертое поколение луноходов.

— Вы работаете с DLR [Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt: Германский Центр Авиации и Космонавтики]?

— Да, мы работаем с DLR и с Европейским космическим агентством с 2010 года.

— И четыре поколения космических аппаратов разработали вместе с ними?

— Нет, мы работаем с ними, но разрабатываем самостоятельно.

— Кем оплачивалась эта работа?

— Начали мы на частных инвестициях, эту технологию разрабатывали для себя и, по сути, сами выступали заказчиками. Как, например SpaceX — разрабатывать технологию для себя [вероятно имеется в виду технология многоразовости]. Первые три года работали исключительно на деньги частных инвесторов. Деньги вложены были мои личные, моих хороших друзей. Они позволили прожить компании до 2010 года, до появления первых контрактов.

Затем были спонсорские взносы небольшие и крупнее, затем выигрыш от Google Lunar XPrise. Проблема с конкурсом была в том, что ранее заявленные условия соревнования не работали. Обещанный в далекой перспективе крупный приз оказался недостаточно привлекательным, нужно было стимулировать постоянную работу, и оплачивать прохождение отдельных отрезков пути участниками соревнования. Google выделил два приза общей суммой $750 тыс. долларов [$250 тыс. за разработку камеры, и $500 тыс. за разработку ровера]. Это очень сильно помогло. Они не давали нам наличность, но они обеспечили нашу платежеспособность.

Очень важное достижение для нас — это начало работы с Европейским космическим агентством. Google не мог напрямую оплачивать наши услуги из-за ограничений ITAR, поэтому он оплатил услуги Европейского космического агентства чтобы оно протестировало наши технологии. ESA потребовалось 18 месяцев на все проверки. Они провели весь спектр испытаний и электроники, и механики, и компьютерных систем. Термовакуумные, радиационые, вибродинамические…

— Тестировали уже готовые изделия или элементы?

— Когда как, иногда тестировались отдельные подсистемы, иногда проходили испытания завершенных систем. Полному испытанию подвергся ровер — это было еще предыдущее поколение. Вместе со специалистами ESA мы выехали на вулканический кратер на острове Тира [вулкан Санторин]. Очень сложно провести полный тест для перелетного модуля, поэтому его тестировали по поддсистемам.

Стоит сказать о целях миссии. Главная цель, и это важно, не менялась на протяжении всех девяти лет — реализовать первую частную миссию к месту посадки Apollo.

В нашей команде я единственный, кто не является космическим инженером. Я специалист в информационной безопасности. Благодаря этому мой взгляд на космонавтику немного отличается от остальной команды.

Я очарован космосом, но девять лет назад разочаровывал низкий прогресс в его освоении. Тогда еще не было заметных успехов SpaceX. И тогда я сам занялся космонавтикой, хотя понимал, что для этого потребуется немало времени. У нас была цель, но не было даже названия. Когда присоединились Audi и Vodaphone выбрано название Mission to the Moon.

Сейчас у нашей миссии две основные цели.

Первая цель — научная, в ее реализации мы работаем со многими космическими агентствами по всему миру: Германское космическое агентство, европейское, канадское, шведское, марокканское, и NASA, конечно. Их научный интерес — проанализировать останки Apollo, понять, что произошло с материалами, которые находились неприкосновенными на Луне в течение 45 лет. Наша цель осмотреть лунный ровер и узнать, что произошло с материалами, причем некоторые сегодня в космонавтике не используется: алюминий, пластик, полиэтилен, липкая лента, рояльная струна.

Вторая цель — техническая, облегчить освоение космоса с технологической стороны. Первая миссия используется для проведения летных испытаний нашего космического аппарата ALINA и лунохода. Оба этих аппарата — развитие инфраструктуры для обеспечения доступа к Луне для любого заказчика.

Для того чтобы заручиться поддержкой Германского и Европейского космического агентства нам потребовалось подтвердить реальность технологии. После испытаний, проведенных на средства Google мы смогли подтвердить космическую квалификацию нашего оборудования. И это было очень важно, для дальнейшего вовлечения Audi. Переговоры с ними продолжались три с половиной года, и безрезультатно — мы общались просто не с теми людьми из Audi. Их позиция была “Мы можем делать маркетинг сами, вы нам не нужны”. Для них мы были никем. Только после победы в промежуточных этапах Google XPrise и прохождения космической сертификации мы приобрели публичный вес.

Переговоры с Audi сдвинулись с мертвой точки и продолжались 18 месяцев до подписание первого договора. Главный страх Audi был в том, что людям это не интересно. Они не были уверены, что космос на самом деле интересен. Изменить к лучшему это отношение мы смогли при помощи нашей победы на Каннском фестивале [PTScientist получили бронзового каннского льва в категории творческих инноваций в маркетинге].

Эффект был экстремально сильным. Финансовый эффект этой рекламной кампании втрое перекрыл затраты на нее в первые пятнадцать минут с момента начала начала. Это было еще до того, как мы стали сотрудничать с технической лабораторией Audi. С тех пор мы работаем с ними уже три года, и достигли выдающихся результатов.

Вот, для примера, реальное колесо ровера. Оно не такое стильное, как на наших официальных фото и видео, но на Луне будут использоваться именно такие. Колеса из презентаций мы называем “забавная обувь для официальных мероприятий”.

— Почему вы назвали космический аппарат ALINA?

— Это моя идея, я решил впервые в истории космонавтики дать женское название для космического аппарата. Разумеется это аббревиатура, она означает Autonomous Landing and Navigation Module (Автономный посадочный и навигационный модуль). Она очень важна для реализации нашей программы. Пока никто не возвращался на место посадки дважды…

— Apollo 12...

— Да, они прилетели к месту посадки Surveyor-3 через 16 месяцев после его посадки. Мы же вернемся через 45 лет. Кроме того, они сели слишком близко к модулю, и загрязнили его поверхность своим реактивным выхлопом во время посадки.

Сотрудничество с Audi означало для нас новый уровень работы. Она стала более организована. Кроме того они дали нам свои технологии. Вот это колесо — это технологии Audi. Это 3D-печать алюминий-магний-кремниевый сплав. Около 80% лунохода и некоторые элементы посадочной платформы изготовлены из этого сплава. Он очень легкий, с ним ровер стал легче на 10 кг, он стал больше и легче. Как оказалось, менеджеры Audi, с которыми мы работали, даже не знали, что у них есть такие технологии в лаборатории. И, конечно, они поддержали нас финансово. Многие компании были готовы дать свое имя, но не деньги. Audi тоже начинало с предложения имени, но их маркетологи определили высокий маркетинговый эффект от сотрудничества и пошли на финансирование. Сейчас с каждым годом наше сотрудничество расширяется и в технологиях, и в маркетинге и в финансировании.

После того как на ровере разместилось лого Audi компания приобрела первого клиента. Сегодня несколько заказчиков оплатило размещение своей полезной нагрузки на борту ALINA, в том числе NASA Ames, Канадское и Шведское космические агентства. Для первой миссии мы продаем доставку каждого килограмма за €750 тыс. евро.

— Сколько полезной нагрузки вы можете доставить?

— ALINA обеспечивает доставку 100 кг на поверхность Луны. Но два ровера и система их выгрузки занимает около 70 кг, поэтому мы имеем возможность выставить на продажу 30 кг нагрузки. Сейчас у нас осталось свободных 13 кг. Полезная нагрузка крепится на две панели на борту спускаемого аппарата. Используется стандартный формат CubeSat, и нагрузка размещается либо в типовые контейнеры, либо остается на панели и подключается через стандартный интерфейс CubeSat.

Мы можем выгрузить спутник на окололунной орбите, можем оставить полезную нагрузку на борту ALINA после посадки, и можем сбросить ее в реголит. Один спутник у нас уже выкупили для запуска на орбиту, и один CubeSat 3U мы сбрасываем на грунт после посадки. Наша бизнес модель предполагает продажу полного пуска или же продажу мест для полезной нагрузки на каждом запуске. Первый полет мы реализуем в качестве демонстрации наших возможностей. При загрузке 100 кг по €750 тыс. каждый, выручка с одного полета должна составлять €75 млн. Первый пуск обходится примерно в €50 млн, поэтому этот бизнес обещает приносить прибыль.

Самая дорогая статья расходов — это пуск. Стоимость космического аппарата довольно низкая, потому что мы используем коммерчески доступные компоненты (COTS).

— Какова полная масса космического аппарата?

— Полная сухая масса ALINA, со всей полезной нагрузкой, но без топлива 330 кг. Заправленная полетная масса 1250 кг. 980 литров топлива.

— Вам требуется выведение на низкую околоземную орбиту?

— Геопереходную. Мы уже арендовали один пуск SpaceX на следующий год. Интересно, что наш аппарат занимает не более полутора тонн на ракете, а остальной запас массы, около 4 тонн, мы можем выделить под коммерческий или исследовательский спутник. Еще важно, что ALINA специально разработана так, чтобы разместиться практически на любой коммерчески применяемой космической ракете. Для нас Falcon 9 предлагает лучшие возможности, но мы также рассматривали российский “Днепр” и индийскую PSLV.

Для крупных производителей, вроде Arianspace, наша платформа может быть интересна в качестве основы для их собственного производства по схеме OEM. В таком случае мы берем на себя разработку и поддержание платформы. Об ALINA можно сказать, что это не самый оптимальный с точки зрения техники космический аппарат, но он очень удобный с точки зрения бизнеса. Для примера, SpaceX подтвердил возможность пуска всего 4 месяца назад. За это время мы смогли адаптировать космический аппарат под Falcon 9 хотя ранее он был уже подготовлен для PSLV XL.

Сотрудничество с Vodaphone — это первый пример когда коммерческий партнер инвестирует в развитие инфраструктуры на Луне. Партнерство с Audi у нас самое долгое, но Vodaphone заинтересован во всех последующих полетах наших аппаратов. Они хотя развернуть 4G LTE сеть на Луне. С каждой нашей миссией на Луну LTE покрытие будет расширяться, и каждый сможет использовать эту систему для телеметрии и триангуляции. Это будет стандартный LTE, не какой-нибудь лунный подстандарт. Это позволяет всем желающим разрабатывать технологии на основе этой сети, и уже миллионы устройств разработаны для этой цели. У нас есть еще один партнер мобильный оператор, но мы пока не называем его. Они планируют приобрести один слот под CubeSat чтобы разместить на него обычный смартфон, который позвонит домой.

Мы технологическая компания, которая развивает инфраструктуру на Луне, и мы заинтересованы в участии в таких проектах ESA как Moon Village. Наша цель — участие в таком строительстве.

— Как вы планируете решать проблему траекторных измерений на лунной орбите?

— Мы хотим задействовать сеть наземных станций ESA Estrack. Бортовой компьютер ALINA позаимствован от стандартных коммерческих спутников, и очень похож на тот, что использовался на космических кораблях ATV.

Возможно вам будет интересно узнать и о двигательной установке. Сопла, трубопроводы, баки и система управления позаимствованы тоже у ATV. Это привлекательное решение, т.к. всё это оборудование уже прошло летные испытания и сертифицировано к использованию в пилотируемых миссиях.

— Какую частоту вы используете для передачи данных?

— Мы используем X-диапазон и S-диапазон для связи с Землей и LTE для связи у поверхности.

— LTE используется между луноходом и платформой?

— Да, и еще между платформой и отделяемой полезной нагрузкой. Между ровером и платформой можно поддерживать связь по LTE на дальность до 15 км. Ровер тоже имеет антенны X и S диапазона, но они резервные, т.к. LTE требует гораздо меньше энергии на передачу. Для высокоскоростной передачи в ровера на Землю по X-диапазону требуется 40 ватт, это очень много. Для передачи в LTE потребуется 1-2 ватта.

— Будете делать свой ЦУП?

— Да, мы сейчас работаем с компанией, которая готовила программное обеспечение для ЦУП миссии Rosetta. У нас есть центр разработки, площадью примерно 2,5 тыс кв м в Берлине, там же будет и ЦУП, и мы еще ищем площадку для резервного.

— Посадочная система проходила полные испытания?

— Частичные проходила. Полные испытания мы моделируем программно. Тестируется два типа посадки: баллистический, по схеме Surveyor, и интеллектуальный, на основе видеосистемы, анализирующей поверхность на предмет кратеров или камней.

— Планируете делать полный тест?

— Частично мы уже его провели, мы провели полную сборку инженерной модели, тест на падение, и впереди еще много испытаний. Важная причина, по которой мы выбрали Apollo 17 в том, что это самая исследованная область на Луне. Имеются самые высококачественные спутниковые карты, потому что спутник LRO сделал над этим местом очень глубокий нырок к поверхности и сделал снимки разрешением 45 см. И нам это может хорошо помочь, если мы спускаемся по баллистической схеме, то статистически, камни в месте посадки могут повредить посадочный модуль менее чем в 5% случаев. Мы выбрали место в 3-5 км от Apollo 17 и работаем с NASA чтобы показать, что мы не повредим их модуль при посадке. Поэтому мы выбрали ровер — он позволяет получить научные материалы, сделать снимки, но при этом не подходить к посадочной ступени Apollo ближе 200 метров.

С нашей помощью NASA смогло разработать процедуры взаимодействия со всеми частниками, которые желают запустить свои луноходы к Apollo.

Я считаю, что Apollo хорошая цель, потому что вдохновляет людей. Разумеется я думаю, что они там были. Я считаю, что если показать, что полеты на Луну были реальностью в 60-70-е, то это привлечет больше внимания к космосу и сегодня.

За содействие в организации интервью выражаю благодарность основателю сервиса поиска запускаемых спутников на орбиту Precious payload Андрею Максимову.

Метеоспутник “Электро-Л№2” стал выкладывать снимки в полном разрешении. Ранее снимки нового спутника публиковались только в режиме просмотра, теперь же Землю можно изучать с детализацией 1 км на пиксель с обновлением в полчаса.

Я много рассказывал про работу спутника “Электро-Л”, построенному в НПО им. С.А. Лавочкина. С высоты 36 тыс км он снимал Землю каждые 30 минут, создавая великолепные крупноформатные снимки восточного полушария. Снимки находились в открытом доступе на сервере Научного центра оперативного мониторинга Земли (НЦОМЗ) и любой желающий мог их изучать.

Детализация изображений с геостационарной орбиты, конечно, не сравнится с гуглокартами, зато снимки позволяли осматривать планету в динамике. Любое достаточно масштабное событие в поле видимости спутника можно было рассматривать сверху, будь-то песчаные бури, тайфуны или пожары нефтеперерабатывающих заводов.

Благодаря неподвижному, относительно поверхности Земли, положению спутника в течение нескольких лет, можно было наблюдать всё полушарие целиком. Например, создать вот такое видео, которое самым наглядным образом показывает почему летом длиннее световой день и тепло, а зимой темно и холодно.

Для интересующихся работой спутника мы открыли сообщество Электро-Л Вконтакте. Другие группы энтузиастов открыли автоматический Twitter спутнику и разработали приложение DeskChanger Electro-L, размещающее свежие снимки со спутника на рабочий стол.

Компания Light Production сделала инфографику проекта.

И интерактивную презентацию:

Два года назад у “Электро-Л” начались технические проблемы с системой ориентации, снимки стали разъезжаться, качество упало. Через полгода работоспособность частично удалось восстановить, но прежней регулярности съемки уже не выходило. В прошлом году Роскосмос запустил сменщика — “Электро-Л№2”. Технически, спутник запущен идентичный, только исправлены некоторые недостатки первого. Второй должен проработать дольше и качество лучше.

Проблема была в том, что со второго аппарата не выкладывали снимки. Если с “Электро-Л№1” все данные лежали на открытом сервере, то с нового стали выкладывать только кадры разрешением 1000х1000 точек. Этого еще хватало для Twitter и рабочего стола, но что-то серьезнее с ними уже не сделаешь.

К счастью, об этой проблеме удалось сообщить генконструктору Роскосмоса по автоматическим космическим системам Виктору Хартову, во время нашей открытой встречи “Космос без формул” в Музее космонавтики, и вот — пожалуйста, на сервере снова выкладываются архивы по 160 мегабайт с полноформатными кадрами со всех десяти спектральных диапазонов.

Каждые полчаса появляется новый снимок нашей планеты. Воспользовавшись этой возможностью, в качестве примера, я сделал анимацию погоды над Центральной Россией 4 июня 2017 года.

Коричневая цветовая гамма — это не повод сокрушаться о сведенных лесах и опустынивании планеты, а результат захвата камерой спутника света в ближнем инфракрасном диапазоне спектра. Наблюдаемая на фото краснота — это хлорофилл живой растительности, который эффективно отражает инфракрасный свет. Чтобы вернуть привычную зелень, приходится шаманить в фотошопе.

По открытым снимкам можно просто осматривать половину планеты, или попрактиковаться в прогнозах погоды. Для осмотра открыты данные со всех десяти спектральных диапазонов спутника (правда в формате JPG).

Для упрощенной работы со снимками сотрудниками НЦОМЗ создан отдельный подсайт “Электро-Л”.

Каждый может сам подумать как использовать эти данные, они открыты для нас, поэтому грех не воспользоваться. Я, как и прежде, буду делиться, если что-то интересное будет попадать в нашу орбитальную вебкамеру Земли.

Потеря “Марса-96” тяжело ударила по космической отрасли, и в особенности НПО им. С.А. Лавочкина — главном предприятии СССР и России по межпланетной тематике и беспилотным научным комплексам. Именно тогда с завода и КБ ушло немало специалистов, чья компетенция и опыт пригодились бы спустя 15 лет.

В условиях ограниченного финансирования отрасли, российское космическое академическое сообщество наметило новую амбициозную цель для возвращения пошатнувшегося авторитета отечественной межпланетной космонавтики, и избрана была еще более сложная задача — добыча грунта с Фобоса. Научную составляющую проекта возложили на себя Институт космических исследований РАН и Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, совместно с российскими учеными в проекте приняли участие научные группы Франции, Германии, Голландии, Швейцарии, Италии, Швеции, Болгарии, Украины, Китая, США.

Фобос — это картофелеобразное космическое тело, вращающееся на высоте примерно 6 тыс км над поверхностью Марса в плоскости близкой к экваториальной. Несмотря на сходство с бесформенными астероидами, Фобос отличается от них плотностью, спектральными характеристиками, особенностями орбиты. Существует две основных гипотезы его возникновения: захват пролетающего астероида или выброс грунта с Марса в результате катастрофического столкновения. Ни одна из гипотез не находит полного подтверждения, исходя из имеющихся данных. В любом случае, ученые признают, что его реголит должен содержать как марсианскую породу, выброшенную в космос ударами астероидов по Марсу, так и древнее прото-вещество, из которого формировалась вся Солнечная система, поэтому грунт Фобоса может рассказать не только об эволюции Марса, но и всех окрестных планет, в том числе и Земли.

Задачу нашей космонавтики поставили сложную, и сроки назвали близкие — 2003 год. Но станцию, как и всю космическую отрасль, преследовали общие проблемы: недофинансирование, постоянные изменения планов, переделки и полный пересмотр всей концепции. Накладывался еще общий кризис высокотехнологичной промышленности, отсутствие отечественной современной электроники космического класса.

Сначала автоматическая межпланетная станция готовилась к старту средней ракетой “Союз-2”, и достижение Марса предполагалось при помощи электроракетной двигательной установки. В проекте “Фобос-Грунт” присутствовало требование обеспечить не менее 20% финансирования за счет привлечения коммерческих партнеров. Они нашлись в 2007 году в Китае. К без того сложной автоматической межпланетной станции добавился попутный малый космический аппарат “Инхо-1”. Проект пришлось серьезно переделывать. Электрический двигатель отменили, и выбрали химический, разрабатывая маршевую двигательную установку на базе недавно созданного на НПО им. С.А. Лавочкина разгонного блока “Фрегат”. Выведение серийным разгонным блоком было невозможно т.к. аппарат требовал коррекции во время перелета и торможения у Марса, поэтому требовались переделки бортового комплекса управления. Пуск перенесли на 2009 год. Ракета “Союз” уже оказалась мала для такой нагрузки, поэтому ее заменили на более мощный украинский носитель “Зенит-2”. Обновленная масса превысила 13 тонн. За полгода до открытия пускового окна 2009 года старт сдвинули до ноября 2011-го — из-за особенностей планетных орбит, на Марс с Земли легче всего лететь, если стартовать в течение одного месяца с периодом в два года.

Из-за постоянных переносов срока, переделок, и недостаточного финансирования многие выражали опасения по поводу успешности миссии. За месяц до старта на заседании Госдумы тогдашний глава Роскосмоса Владимир Поповкин пояснял, что сроки и так затянуты, и если не запустить в 2011-м, то лучше уже не пускать никогда, поскольку технологии постоянно устаревают, опытные специалисты уходят. Вероятность успеха миссии, при условии пуска в 2011 году посчитали в 0,93 и госкомиссия приняла решение о пуске, хотя были и более сдержанные оценки в 0,225, но им не придали значения.

“Фобос-грунт” проектировался с учетом последних достижений техники, по модульной негерметичной многоступенчатой схеме. В перспективе, такая платформа рассматривалась как основа будущих космических программ от Меркурия до Юпитера. Компоновка позволяла широко варьировать состав полезной нагрузки, двигательную установку, менять назначение и программу будущих аппаратов. Таким образом “Фобос-грунт” выполнял не только научные, но и технологические задачи, должен был стать первой испытательной ласточкой целой армады российских межпланетных зондов, которые готовило НПО им. С.А. Лавочкина.

Программа полета предполагала выведение космического аппарата на опорную низкую околоземную орбиту с высшей точкой орбиты в 360 км. Там он в автоматическом режиме должен был сориентироваться сначала по Солнцу, чтобы солнечные батареи начали питание бортовой сети, затем более точная ориентация достигалась по звездам. Звездная ориентация позволяла выдать маршевой двигательной установке первый импульс для выхода на переходную эллиптическую орбиту с высшей точкой 4162 км. После первого импульса отбрасывался дополнительный топливный бак, и устанавливалась двусторонняя связь с Землей. До этого со станции на Землю предполагалась передача телеметрии, но никаких команд на аппарат передать было невозможно. Такое решение было вынужденным, из-за экономии массы решили отказаться от двусторонней связи на низкой околоземной орбите, а для передачи на аппарат модернизировали только самые большие антенны Дальней космической связи России. Они могли вести передачу только с расстояния в несколько тысяч километров. Даже на переходной орбите не предполагалась никакая передача команд, если полет “Фобос-Грунт” проходит по программе. Связью воспользовались бы только если потребовалось внести навигационные поправки для перехода на отлетную траекторию к Марсу.

Перелет от Земли к Марсу кажется самым легким и простым этапом программы полета “Фобос-Грунт”. Потом предстояло выйти на марсианскую орбиту, сбросить маршевую двигательную установку с тяжелым топливным баком, отделить соединительную ферму, высвободить из нее китайского “пассажира”, и только потом приступить к сближению с Фобосом. После посадки на Фобосе ожидалась напряженная и сложная работа. Сбор грунта и отправка к Земле была лишь частью задачи. На поверхности оставалась долгоживущая станция для длительного изучения породы на местности и внешних условий. Место посадки выбрали такое, с которого никогда бы не было видно Марс — чтобы не создавал лишней тени солнечным батареям. Возвратиться на Землю предстояло совсем небольшому модулю массой в 7 кг, который доставил бы 100-200 г инопланетного грунта. Вместе с ним вернулись бы образцы бактерий и других живых существ, впервые в истории совершившие межпланетный перелет.

К сожалению, ничего из намеченной программы выполнено не было. Никто не ожидал, что полет “Фобос-Грунта” с пугающими подробностями повторит печальный опыт своего предшественника — “Марс-96”, отличаясь только длительностью полета, и ускользающим шансом спасти миссию.

Ночью 9 ноября 2011 года ракета-носитель “Зенит-2SБ” вывела “Фобос-Грунт” на опорную орбиту. Через 2,5 часа ожидалось первое включение маршевой двигательной установки. После старта ракеты космический аппарат скрылся из пределов видимости российских станций, но иностранные станции подтвердили прием телеметрии и построение солнечной ориентации — выполнение программы полета началось успешно.

Оставалось дожидаться включения маршевой двигательной установки. Институт космических исследований даже разместил обращение к астрономам-любителям мира — посмотреть в телескоп на полет “Фобос-Грунта” и подтвердить вспышку запущенного двигателя. Но вспышки так никто и не дождался. Двигатели молчали, станция молчала, хотя продолжала держаться солнечными батареями к солнцу.

На следующих витках еще удавалось поймать телеметрию с бортового передатчика. Инженеры и программисты по скупым цифрам пытались понять причины сбоя, писали программу повторного запуска двигательной установки. Но на вторые сутки после старта прекратилась и передача телеметрии. В это же время начались первые попытки передачи на борт обновленного набора команд. Российским специалистам предложили свою помощь европейские ученые. Они подключили свою наземную станцию космической связи в Австралии.

Хотя причины сбоя пока никто не понимал, теперь решающее значение имела возможность приема данных с Земли на борт. “Фобос-Грунт” был еще жив и ждал новых команд, но не мог их получить. Остронаправленная антенна, которая должна была развернуться на российские станции космической связи с расстояния 4 тыс км, оказалась практически неспособна поддерживать связь с высоты 300 км. Спутник летел слишком быстро относительно поверхности Земли, и узкий “луч” диаграммы направленности антенны безвольно скользил по ней, не имея возможности остановиться, чтобы принять новые команды. Тяжелые многометровые антенны Дальней космической связи не успевали следить за быстро проносящейся по небу станцией, а мощность их передатчиков могла просто сжечь приемник “Фобоса-Грунта” с близкого расстояния.

Низкая орбита позволяла держаться “Фобос-Грунту” в полете еще нескольких недель, но пусковое окно к Марсу закрывалось гораздо быстрее. Надежды на успешный пуск к Марсу таяли с каждым днем, но создатели межпланетной станции продолжали борьбу за свое детище. Теперь при каждом удобном пролете над российскими наземными станциями в сторону аварийного аппарата неслись запросы чтобы оценить его готовность к приему команд, и готовились аварийные программы, для возвращения к нормальной жизни бортового вычислительного комплекса, и старта к Марсу. В другом полушарии то же самое пытались сделать европейские коллеги на станции космической связи в Перте, Австралия.

Ответ удалось получить только через две недели — 23 ноября. Во время пролета над освещенной стороной Земли, когда солнечные батареи могли питать бортовую сеть, из Австралии смогли получить ответ от станции: по громкой связи специалисты Байконура слышали ликование европейских коллег. Анализ телеметрии показал, что “Фобос-Грунт” находится в аварийном режиме работы, и его бортовой вычислительный комплекс работает только тогда, когда есть солнечный свет на батареях. В это время над Россией проходила ночная часть орбиты, а значит все попытки связи и отправки команд оказались бесполезны.

Орбита космического аппарата постепенно снижалась. Тормозящее воздействие атмосферы возрастало с каждым витком. Еще через неделю наблюдатели заметили начало разрушения станции — от нее отделилось один или два фрагмента. Полет продолжался, и нескольким астрономам любителям удалось произвести съемку аппарата. “Фобос-Грунт” летел с развернутыми солнечными батареями, подтверждая успешное начало работы на орбите. На некоторых кадрах удалось разглядеть даже отделяемый топливный бак, который должен был отделиться после первого включения двигателя, но он так и остался в составе аппарата.

“Фобос-Грунт” вошел в плотные слои земной атмосферы 15 января 2012 года на 1097 витке вокруг Земли. Он распался где-то над Тихим Океаном или Южной Америкой.

После завершения всех спасательных работ, когда судьба второй российской автоматической межпланетной станции была решена, встал главный вопрос о причинах аварии. Первое время вину возлагали на программную ошибку, на этапе построения ориентации по звездным датчикам, перед первым пуском маршевой двигательной установки. Была даже попытка обвинить американских военных в воздействии на космический аппарат. По мнению, высказанному главой Роскосмоса Владимиром Поповкиным, “Фобос-Грунт” мог попасть в излучение радара, которым американская станция облучала пролетающий поблизости астероид 2005 YU55 с целью зондирования. Но последующий более глубокий анализ телеметрии и моделирование на наземном макете бортового вычислительного комплекса позволил отсечь лишние и определить более убедительную причину.

Главной причиной аварии признали недостатки конструкции космического аппарата. Первоначальный сбой бортового вычислительного комплекса был вызван воздействием космической радиации — тяжелой заряженной частицы. Такие частицы не редкость в космосе, что в межпланетном пространстве, что на околоземной орбите. Из-за высоких энергий таких частиц защититься практически невозможно, мы и наша техника на Земле прикрыты десятками километров атмосферы, а в космосе конструкторы предусматривают различные методы защиты от сбоев, вызываемых такими частицами. Для повышения надежности, обычно используют два бортовых вычислительных комплекса, которые страхуют друг друга. Возможно применение специальных алгоритмов определения ошибок в программе. Электронику для космических аппаратов тоже используют специальную, военного или космического исполнения, которое обеспечивает более стабильную работу в потоках космического излучения.

“Фобос-Грунт” имел дублированный бортовой вычислительный комплекс, в котором использовалась электроника военного назначения. Российские ГОСТы это позволяют. Космическая электроника имеет высокую стоимость, поэтому конструкторы вынуждены были прибегнуть к такому выбору из-за ограниченности бюджета. В чем конструкторы бортового вычислительного комплекса просчитались, так это во внутренней компоновке. Два дублированных полукомплекта вычислительного комплекса располагались близко друг к другу в параллельных плоскостях, в результате одна космическая частица пробила оба полукомплекта сразу и привела к прекращению программы полета и перезагрузке компьютера. Космический аппарат еще сохранял полную работоспособность, и ждал команд с Земли, но из-за невозможности установить связь на низкой орбите эту команду передать не удавалось.

Позже выяснилось, что пробитые микросхемы оперативного запоминающего устройства относились как раз к тому типу, который наиболее уязвим именно к таким типам излучения.

Согласно заключению госкомиссии, авария произошла “вследствие недооценки фактора космического пространства разработчиками и создателями межпланетной станции”. Виновные в просчёте сотрудники НПО имени Лавочкина были привлечены к административной ответственности.

Таким образом, виновными назвали разработчиков космического аппарата, которые выбрали слабые микросхемы и не предусмотрели возможности связи на низкой околоземной орбите. При этом никто не вспомнил, что их решения определялись не их желанием или компетенцией, а бюджетом и поставленными сроками. Тут можно вспомнить марсианскую аварию, которая произошла за десятилетие до “Фобос-Грунта”: американский научный зонд Mars Polar Lander должен был впервые совершить посадку в полярных регионах Марса, изучить грунт и местный лед, провести климатические наблюдения. Аппарат успешно стартовал с Земли, но после входа в атмосферу Марса связь с ним прервалась. Миссия погибла по невыясненной причине, а госкомиссия, в качестве главной причины неудачи назвала недофинансирование и давление сроков. Конструкторов и программистов к административной ответственности не привлекали, а увеличили бюджет и через 4 года они реализовали сверхуспешную экспедицию двух марсоходов Spirit и Opportunity, один из которых работает по сей день — четырнадцатый год.

Полет “Фобоса-Грунта” показал, что сегодня российская межпланетная космонавтика совсем не та, которая досталась в наследство от СССР. Стало ясно, что требуется тренировка, повторение прежних успехов, и реализация более простых проектов для отработки новой технологии и получения опыта молодыми инженерами. Следующая серия межпланетных станций — “Луна-25-26-27” (“Луна-Глоб”, “Луна-Глоб-2”, “Луна-Ресурс”) по задачам полета повторяют “Луну-9”, “Луну-10”, “Луну-16” 60-х годов прошлого века, хотя для них предусмотрена более сложная схема полета и научная программа.

Результатом полета “Фобос-Грунт” стал перенос или отмена последующих межпланетных аппаратов, которые готовились к реализации на платформе “Фобос-Грунт”: полет к астероиду Апофис отменили, посадку на Венеру перенесли на 15 лет, практически забыты несколько марсианских проектов в том числе “Марс-Грунт”.

Россия поддержала европейскую программу “ЭкзоМарс” и в ней надеется взять свой марсианский реванш. Программа включает два запуска российскими ракетами: первый этап — спутник TGO уже успешно работает на орбите у Марса, второй этап — марсоход — будет садиться на российской посадочной платформе в 2021 году.

Работа в проекте “Фобос-Грунт” стала практической школой для молодого поколения инженеров предприятия. Они взялись, под руководством немногочисленных опытных специалистов, решать уникальные для отечественной космонавтики задачи: создание системы посадки на базе лазерного высотомера, лидара и телевизионной стереосистемы. Разрабатывали различные варианты манипуляторного грунтозаборного устройства и даже своеобразного искусственного интеллекта, способного самостоятельно, без указания с Земли, выбирать наиболее интересные образцы грунта. Их труды и приобретенные знания должны воплотиться в запуске “Фобос-Грунт-2”, который включен в Федеральную космическую программу на 2015-2025 годы под названием “Экспедиция-М”. Однако, активная подготовка станции к полету начнется только после успешной посадки “Луны-25” в 2019 году, и европейского марсохода “Экзомарс” в 2021-м.

Директор Пулковской обсерватории собственноручно согласовал строительство первого жилого комплекса у стен обсерватории под Санкт-Петербургом. Уже началась продажа квартир, свет из которых оставит без работы научный центр, который когда-то был «главным по космосу» в стране.

Пулковская обсерватория под Санкт-Петербургом уже не первый год страдает от приближающегося мегаполиса. Яркое городское освещение засвечивает звезды, и уменьшает количество небесных объектов, наблюдаемых астрономами. Несколько лет кое-как удавалось сдерживать натиск застройщиков, жилые кварталы держались в стороне от обсерватории, и одноименного аэропорта неподалеку. В последнее десятилетие бреши в теневой защите только пробивали автострады, крупные гипермаркеты и автозаправки. Их яркое освещение уже сказывается на качестве научных данных телескопов, некоторые из которых успешно и плодотворно работают с позапрошлого века.

Пулковская обсерватория являлась крупнейшим астрономическим и геодезическим научным учреждением в Российской Империи XIX века. Благодаря установленному современному оборудованию астрономы России являлись лидерами в астрометрии – регистрации точного положения звезд на небе, записи интенсивности излучения, изучении перемещения звезд, определении расстояния до окрестных звезд. В ХХ веке эта деятельность продолжилась, и за счет длительной работы астрономов накоплена уникальная многолетняя статистика эволюции наблюдаемых звезд в течение земных десятилетий.

Обсерватория и ее научные сотрудники вносят большой вклад в изучение малых тел Солнечной системы, двойных и кратных звезд, больших планет и их спутников, опасных астероидов и околоземного космического мусора. Телескопы Пулково участвуют в изучении экзопланет, перепроверяют и подтверждают открытия других исследователей, находят приближающиеся астероиды, наблюдают спутники планет Солнечной системы, участвуют в программе наземной поддержки проекта космического телескопа Gaia.

Околоземный 600 м астероид 2015 TB145 расстояния 480 тыс км. Съемка в Большой рефрактор.

Казалось бы климат Санкт-Петербурга не очень способствует наблюдениям небесных объектов, но расположение на возвышенности, и модернизация телескопов повышает возможности.

В 2007 году на Большой рефрактор - гордость Пулково - установили современную цифровую систему с ПЗС-матрицей, что на порядок повысило качество наблюдений. За последние 10 лет удалось провести наблюдений больше чем за предыдущие 60.

Пулковская погода дает в среднем 150 ясных ночей, пригодных для наблюдений, благодаря модернизации, которая позволила использовать даже кратковременные прояснения. Собственная разработка научных сотрудников Пулково, реализованная на Большом рефракторе - система слежения за погодой, на базе уличных вебкамер. Камеры регистрируют состояние неба, и если видны просветы в облаках, то телескоп запускается в работу в автоматическом режиме.

Удивительно, но факт: работа Большого рефрактора обходится госбюджету в 11 тысяч рублей в год - фактически оплачивается только электроэнергия, а инженерно-технические работы выполняют сами научные сотрудники и волонтеры Санкт-Петербургского астрономо-геодезического общества, ремонт оборудования выполняется за счет грантов и пожертвований.

Недавно, силами научных сотрудников, восстановлен и переделан для ночных наблюдений метровый (в диаметре) телескоп-рефлектор “Сатурн”, который был создан в 70-е для наблюдения Солнца, а потом несколько десятилетий пролежал на складе. Модернизация его оптической схемы в среднефокусный телескоп с большой светосилой позволила использовать его для наблюдения очень слабых или быстро движущихся объектов, например малых астероидов или далеких спутников.

Если с питерской погодой как-то можно совладать современными средствами, то подступающая засветка становится постоянной нерешаемой проблемой. По мере наступления города, постепенно гаснут самые тусклые из наблюдаемых звезд. Астрономы давно бьют тревогу по этому поводу. На стороне обсерватории распоряжение Совнаркома 1945 года, имеющее юридическую силу распоряжения Правительства РФ; городское положение 1996 года, о 3-хкилометровой защитной зоне; Правила застройки и землепользования Санкт-Петербурга - запрещающие крупное жилое и промышленное строительство ближе 3 км от научного центра, позволяющие строить что-либо иное только по согласованию с обсерваторией.

Понятно, что сегодня положение 1945 года – слабая надежда в обороне привлекательных для застройки участков. Тем не менее, благодаря старанию сотрудников обсерватории, общественному резонансу, поддержке в питерской и федеральной прессы, помощи некоторых политиков, бастион держался.

Окончательное право утверждать проекты застройки оставили за руководством Пулковской обсерватории, а чтобы исключить опасность коррупционного сговора, ученые сформировали Комиссию по астроклимату из сотрудников обсерватории. Астрономы, входящие в комиссию, должны оценивать предлагаемые градостроительные проекты с точки зрения возможного вреда наблюдениям и представлять свою оценку Ученому совету обсерватории, который открыто обсуждает проект и принимает решение. Без оценки Комиссии по астроклимату и без решения Ученого совета, руководство не может согласовывать проекты застройщиков. По крайней мере так гласит Устав обсерватории.

Однако в октябре 2016 года директор Пулковской обсерватории утвердил план строительства жилого микрорайона внутри 3-х километровой защитной зоны, в обход Комиссии и Ученого совета. В декабре на подступах к обсерватории заметили первую строительную технику, отгораживающую будущую стройплощадку, а на сайте компании-застройщика появилась реклама квартир в будущем комплексе.

Разумеется, многие научные сотрудники не согласны с действиями директора, которого сами год назад себе выбрали. Сочувствующие горожане в сети выложили петицию для привлечения внимания общественности и СМИ. Там можно поставить подпись и выразить слова поддержки. Одновременно с этим пишутся заявления во все соответствующие органы…

Сегодня, возможно, еще получится остановить застройщиков, хотя кажется, что бесконечно противостоять растущему городу обсерватория не сможет. Благодаря космической съемке можно посмотреть как Санкт-Петербург подбирался к Пулково в последние годы.

На стороне ученых работает еще одноименный аэропорт, который существенно сдерживает расширение города в этом направлении. Единственное шоссе на этом направлении и так прегружено, поэтому возведение на нем микрорайонов в десятки тысяч жителей может превратиться в транспортный коллапс.

Рано или поздно бастион падет, и научное значение обсерватории сократится на порядки. Даже сейчас Пулковская обсерватория - единственная в мире, сохранившая работоспособность на таком расстоянии от мегаполиса.

К сожалению, перенести обсерваторию невозможно. Монтаж и обкатка телескопа – это половина его стоимости, поэтому разумнее оставить инструменты на историческом месте, а в новой обсерватории установить новые. Плюс, при переносе оборвется вся статистика наблюдений, на новом месте придется начинать сначала, отменяя предыдущие полтора века работы. Можно построить новую обсерваторию, но это пока не планирует ни Российская академия наук, ни Пулково. У государства средств на это нет. В идеальном мире деньги на создание новой обсерватории следовало бы взять как раз с наседающих застройщиков, но об этом можно только мечтать, т.к. речь идет о десятках миллиардов рублей.

Сам же живописный комплекс Пулково можно было бы превратить в центр образования, популяризации науки и техники, в место для культурного и интеллектуального отдыха горожан и туристов.

Сейчас Пулковская обсерватория – это приятный тихий загородный парк, где можно погулять в тени полувековых елей и куполов телескопов. Там же часто проводятся экскурсии, с демонстрацией музея и некоторых телескопов.

В мире немало примеров того, как утратившая прежнюю научную значимость обсерватория продолжает жизнь в качестве музейно-выставочной территории - например Гринвичская обсерватория в Лондоне, обсерватория Лоуэлла в США или обсерватория Энгельгардта под Казанью, где старинные утратившие научную ценность телескопы стали музейными экспонатами, а рядом построен современный планетарий, где посетители узнают самые свежие научные данные о Солнечной системе и Вселенной.

Однако уникальное положение Пулковской обсерватории у Северной столицы, и сохраняющаяся работоспособность, позволили бы сформировать не менее уникальный научно-культурный объект - астрономический парк-музей, позволяющий не только изучить историю астрономии вообще и Главной обсерватории России, но и увидеть в действии живые телескопы выполняющие актуальные научные задачи, хоть и в образовательных целях. Сейчас в Санкт-Петербурге астрономов готовит СПбГУ на кафедре астрономии матмех факультета. Съездить на практику в Пулково - легко и просто в любое время года, если обсерваторию перенести, возможности снизятся.

У Пулково уже есть собственный уникальный телескоп в Чили, созданный и установленный еще в советские годы в Андах с идеальным астроклиматом. Точнее чилийское правительство готово безвозмездно передать телескоп под управление пулковским астрономам, при условии его ремонта и модернизации, на что нет средств. Астрономы думали даже пойти на Boomstarter для сбора средств, но не решились выйти в люди “с протянутой рукой”.

В то же время, использование внешних наблюдательных площадок обходится дороже из-за транспортных расходов и удаленности от необходимых мастерских и заводов. Ио никакой, даже ультрасовременый, телескоп в Чили не способен заменить телескопы Пулково - это же другое полушарие, а значит наблюдения предыдущих лет продолжить не получится.

Силами научных сотрудников Пулково, развернута международная сеть небольших автоматических телескопов ISON, но они заняты только наблюдением за космическим мусором, и обнаружением околоземных астероидов и комет. Все научные задачи, которые сейчас решают в Пулковской обсерватории, ISON не потянет. Есть еще два удаленных телескопа: инфракрасный в Италии, и под Кисловодском, но их также мало.

Если астрономы решат-таки собирать деньги на телескопы или переезд – я об этом обязательно напишу. Пока же можно поддержать их подписью петиции, или, если в этом будет необходимость, написать им напрямую – я могу выслать контакты.