Космический телескоп Neil Gehrels Swift Observatory, который более двадцати лет наблюдает самые мощные взрывы во Вселенной, оказался под угрозой преждевременного завершения своей работы. Из-за повышенной солнечной активности его орбита начала быстро снижаться, и без вмешательства аппарат может войти в атмосферу Земли уже в ближайшие месяцы.
Чтобы сохранить уникальную научную обсерваторию, NASA организовало необычную спасательную операцию. Впервые американское космическое агентство намерено использовать автономный роботизированный аппарат, который должен догнать телескоп, захватить его и поднять на более высокую орбиту. Если миссия окажется успешной, она может открыть новую эпоху обслуживания спутников прямо в космосе и значительно изменить подход к эксплуатации дорогостоящих космических аппаратов.
Телескоп, который должен был проработать всего два года
Обсерватория Swift была запущена NASA в 2004 году. Изначально её проектировали как сравнительно небольшую научную миссию со сроком службы около двух лет.
Однако аппарат оказался настолько надёжным, что продолжает работать уже более двух десятилетий.
Главная задача Swift — максимально быстро реагировать на кратковременные космические события. После получения сигнала о гамма-всплеске или другой мощной вспышке телескоп способен практически мгновенно изменить направление наблюдений и начать изучение нового объекта.
Благодаря этому Swift стал одним из важнейших инструментов современной астрофизики.
За годы работы обсерватория зарегистрировала тысячи гамма-всплесков, исследовала сверхновые, нейтронные звёзды, чёрные дыры, активные галактики и многие другие объекты. Полученные данные легли в основу большого количества научных публикаций и помогли значительно расширить знания о наиболее энергичных процессах во Вселенной.
Почему орбита начала быстро снижаться
Хотя космос часто называют пустым пространством, на высотах в несколько сотен километров над Землёй всё ещё присутствуют крайне разреженные слои атмосферы.
Обычно их плотность настолько мала, что спутники теряют высоту очень медленно. Однако ситуация заметно меняется во время повышенной активности Солнца.
Мощные вспышки и выбросы плазмы нагревают верхние слои атмосферы Земли. Атмосфера расширяется, и её плотность на орбитах спутников увеличивается.
В результате возрастает сопротивление движению космических аппаратов, и они начинают быстрее терять высоту.
Именно это произошло со Swift. В последние годы Солнце переживает очередной максимум своего одиннадцатилетнего цикла активности, поэтому скорость снижения орбиты телескопа значительно увеличилась.
Почему нельзя просто включить двигатели
На первый взгляд решение кажется очевидным — достаточно использовать собственные двигатели аппарата для подъёма орбиты.
Но у Swift такой возможности нет.
Телескоп создавался как относительно недорогая научная миссия и не оснащался двигательной установкой для изменения орбиты. Во время проектирования никто не предполагал, что спустя более двадцати лет аппарат всё ещё будет представлять огромную научную ценность.
Поэтому единственный способ сохранить обсерваторию — отправить к ней другой космический аппарат, который сможет выполнить необходимый манёвр.
Как будет проходить спасательная операция
Для выполнения миссии NASA заключило контракт с американской компанией Katalyst Space Technologies.
Она разработала специальный роботизированный аппарат Link.
Его запуск осуществляется необычным способом. Вместо классической ракеты, стартующей с земли, используется ракета Pegasus, которая сначала поднимается в воздух под крылом специально оборудованного самолёта, а затем запускается уже на большой высоте.
После выхода на орбиту Link предстоит самостоятельно догнать Swift.
Это крайне сложная задача. Необходимо не только точно рассчитать траекторию сближения, но и аккуратно захватить телескоп, который никогда не проектировался для подобных операций.
Робот с тремя манипуляторами
Аппарат Link оснащён тремя роботизированными руками.
На концах каждой находятся специальные захваты, напоминающие небольшие механические пальцы.
Они должны надёжно зафиксировать телескоп, не повредив его конструкцию.
После успешного захвата двигатели Link начнут постепенно повышать орбиту Swift.
Манёвр будет выполняться медленно, чтобы минимизировать нагрузки на научный аппарат.
Если всё пройдёт успешно, высота орбиты увеличится примерно с 360 до 600 километров. Это позволит значительно продлить срок службы обсерватории.
Почему миссия считается очень рискованной
Инженеры подчёркивают, что подобных операций американская космонавтика ещё не проводила.
Swift не имеет специальных узлов для стыковки или обслуживания.
Любая ошибка при сближении может привести к столкновению и окончательной потере аппарата.
Кроме того, вся операция была подготовлена в исключительно короткие сроки.
От заключения контракта до готовности к запуску прошло всего около девяти месяцев — крайне небольшой срок для столь сложного космического проекта.
Почему NASA решило бороться за старый телескоп
Несмотря на возраст, Swift остаётся востребованным научным инструментом.
Он способен практически мгновенно реагировать на новые космические события, чего не могут делать многие другие обсерватории.
Особенно важной его работа становится сейчас, когда в космосе действует космический телескоп James Webb и готовится к полноценной работе телескоп Nancy Grace Roman.
Эти инструменты регулярно обнаруживают новые интересные объекты, а Swift может оперативно выполнять дополнительные наблюдения.
По этой причине специалисты называют его своеобразной «службой быстрого реагирования» современной астрофизики.
Создание нового аналогичного аппарата обошлось бы значительно дороже, чем проведение спасательной операции.
Если миссия завершится успехом, её значение выйдет далеко за рамки спасения одного телескопа.
Сегодня на орбите находятся тысячи дорогостоящих спутников, многие из которых прекращают работу вовсе не из-за поломок, а потому что постепенно теряют высоту или исчерпывают запасы топлива.
Появление надёжных сервисных аппаратов позволит:
- поднимать спутники на новые орбиты;
- продлевать срок службы научных аппаратов;
- выполнять ремонт отдельных систем;
- проводить дозаправку;
- уменьшать количество космического мусора;
- снижать стоимость эксплуатации космической инфраструктуры.
Именно поэтому NASA рассматривает нынешнюю миссию как испытание принципиально новой технологии обслуживания космической техники.
Следующим может стать телескоп Hubble
Специалисты уже обсуждают возможность применения аналогичной технологии и к другим известным космическим аппаратам.
Одним из наиболее вероятных кандидатов считается космический телескоп Hubble.
Он также постепенно теряет высоту из-за сопротивления атмосферы и в перспективе может потребовать коррекции орбиты.
Если технология, испытанная на Swift, подтвердит свою эффективность, подобные операции могут стать обычной практикой для обслуживания дорогостоящих научных спутников.
От разовых миссий — к космическому сервису
История телескопа Swift показывает, насколько изменилась современная космонавтика. Ещё совсем недавно космический аппарат после запуска считался практически недоступным для любого обслуживания. Если возникала серьёзная проблема или заканчивался ресурс орбиты, миссия завершалась.
Теперь инженеры делают первые шаги к созданию полноценной системы технического обслуживания на орбите. Роботизированные аппараты смогут продлевать срок службы дорогостоящих спутников, сокращать расходы на запуск новых миссий и уменьшать количество космического мусора. Спасение Swift может стать первым примером того, как космические обсерватории будут не только запускаться, но и регулярно обслуживаться в течение многих десятилетий, сохраняя свою научную ценность значительно дольше, чем предполагалось при их создании.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
