8 сентября в 15:58 UTC возвращаемая капсула американского аппарата Genesis на скорости 311 км/ч (86 м/с) врезалась в землю на территории Испытательного полигона ВВС США в штате Юта. Так неожиданно и трагично завершилась уникальная миссия Genesis, целью которой была первая доставка внеземного материала после лунного грунта (три десятилетия назад). Последний раз образцы лунного грунта были доставлены на Землю в августе 1976 г. советской станцией «Луна-24». Genesis должен был «привезти» частицы солнечного ветра, собранные на расстоянии порядка 1.5 млн км от Земли. А теперь рассмотрим хронологию событий.

Путь домой

Сбор образцов солнечного вещества закончился 1 апреля 2004 г., а на следующий день аппарат закрыл крышку возвращаемой капсулы. 22 апреля состоялась первая из пяти запланированных коррекций. Аппарат ушел из окрестностей точки Лагранжа L1 и был направлен к точке L2, также расположенной в 1.5 млн км от Земли, но в противоположном от Солнца направлении. Двигаясь по этому пути, 1 мая станция встретилась с Землей и около 10:00 UTC прошла на расстоянии всего 386000 км от нашей планеты – чуть дальше, чем орбита Луны – на относительной скорости 1.26 км/с. Этот «маневр» был осуществлен для того, чтобы капсула вошла в атмосферу Земли в дневное время суток. 
2 мая 2004 г. была проведена коррекция траектории. Аппарат описал размашистую петлю вокруг точки либрации L2 и стал вновь приближаться к Земле. Еще три коррекции – 9 августа в 10:15 UTC (TCM-9), 29 августа (TCM-10) и 6 сентября (TCM-11) – вывели Genesis на расчетную траекторию входа. Последняя из них потребовала приращения скорости всего в 0.93 м/с.

Хроника крушения

8 сентября около 08:00 UTC через станции Сети дальней связи на борт аппарата была послана команда, запускающая заложенную в бортовой компьютер программу отделения капсулы. В 10:30 UTC крышка капсулы была зафиксирована, «петля» механизма отведена от нее и два кабеля, соединяющие капсулу с аппаратом, были перерезаны. В 10:45 UTC аппарат был приведен во вращение со скоростью 10 об/мин и развернут в необходимую для отделения капсулы ориентацию. Еще через некоторое время скорость вращения была увеличена до 15 об/мин – благодаря этому капсула должна была войти в атмосферу в стабильной и правильной ориентации.

В 11:53 UTC на высоте около 66000 км сработали пироболты, и с помощью шести пружин капсула была отделена от основного аппарата с приращением скорости около 0.9 м/с. Приблизительно через 22 мин после этого, когда капсула удалилась на безопасное расстояние, Genesis включил свои двигатели и выполнил маневр увода. Его падение на Землю не планировалось.

Возвращение капсулы на Землю должно было пройти так. В 15:52:46 UTC она входит в атмосферу на высоте 122 км над городом Сейлем в штате Орегон (в некоторых сообщениях – над Тихим океаном). Место входа – вытянутый участок размером около 10х33 км – задается временем и местом подхода капсулы к Земле. Траектория объекта наклонена на 8.25° к горизонту. Попадание в эту область гарантирует правильное торможение в атмосфере и выход в запланированный район Испытательного полигона ВВС в штате Юта.
Примерно через 45 сек объект уже испытывает перегрузку в 3g, и с этого момента запускается таймер, управляющий вводом парашютной системы. Всего за минуту капсула пролетает половину высоты (60 км) и оказывается над штатом Орегон. Еще через 10 секунд наступает пик перегрузки (30g!), а лобовой теплозащитный экран разогревается до температуры 2500°C. За очень короткое время абляционное покрытие экрана «теряет» до 6% своей массы, или около 3 кг. Вытяжной парашют диаметром около 2 м вводится при срабатывании специального заряда на высоте 33 км, через 127 секунд после входа в атмосферу, еще на сверхзвуковой скорости, и стабилизирует движение капсулы до ввода основного парашюта. Одновременно скорость капсулы падает до дозвуковой, а лобовой экран быстро охлаждается. Шесть минут спустя на высоте около 6100 м срабатывают три пироболта, происходит отстрел вытяжного парашюта, и, уходя, он вытягивает за собой основной парашют-парафойл. Это летающее крыло размером 10.5х3.7 м раскрывается примерно за 6 сек. После этого капсула на основном парашюте совершает по спирали плавный, свободный спуск над территорией полигона до тех пор, пока она не будет «поймана» крюком вертолета – примерно через 18 минут после ввода вытяжного парашюта, т.е. в 16:03 UTC.

Задачи проекта Genesis     КА Genesis (в буквальном переводе означает «происхождение») был запущен 8 августа 2001 г. РН Delta 2 (вариант 7326), в ноябре 2001 г. достиг т.н. точки либрации L1 (1.5 млн км в направлении от Земли к Солнцу) и переведен на гало-орбиту вокруг нее. Genesis выполнял сбор частиц солнечного ветра с 3 декабря 2001 г. по 1 апреля 2004 г., и их общая масса составила всего 20–30 микрограммов. Для сбора образцов аппарат использовал пять коллекторных пластин диаметром около 1 м, расположенных в алюминиевом контейнере научной аппаратуры, со специальными ловушками из алмаза, сапфира, золота, кремния, алюминия и др. Ловушки были выполнены в виде 55 шестиугольных ячеек диаметром около 10 см. Пластины захватывали частицы, испускаемые Солнцем в виде солнечного ветра различных типов (медленного, быстрого и порождаемого солнечными вспышками), в частности ионы гелия, неона, азота и кислорода.       В состав научной аппаратуры «Генезиса» также входили мониторы ионов и электронов и ионный концентратор, предназначенный для сортировки «необходимых» ионов, в частности изотопов кислорода 16О, 17О и 18О. Определение соотношения между этими изотопами в веществе Солнца являлось одной из главных задач миссии Genesis; это должно «пролить свет» на историю возникновения Солнца, планет и малых тел Солнечной системы. (Более подробная информация о миссии Genesis изложена в НК №10, 2001.)

Местонахождение капсулы контролируется двумя способами. Во-первых, ее сопровождают мощные радары Испытательного полигона в Юте и наводят на объект наземные телескопические камеры. Во-вторых, работает бортовой приемник навигационной системы GPS, данные с которого идут в штаб спасательных операций на авиабазе Хилл примерно в 160 км от полигона. По ним руководитель операции направляет два спасательных вертолета – основной и запасной, которые поднимаются в воздух за полчаса до входа капсулы в атмосферу и дежурят на высоте около 3 км на расстоянии 12 км от расчетной точки ее прибытия. Один из вертолетов должен «настичь» парашют и с высоты 2.5 м подхватить его специальным крюком длиной 5.6 м. Второй в это время идет в 300 м сзади, чтобы в случае неудачной попытки первого повторить «захват». Всего в распоряжении летчиков – не более пяти попыток. 

Для сопровождения капсулы Genesis во время торможения в атмосфере Земли NASA привлекло специальный самолет ВВС США под названием FISTA (Flying Infrared Signatures Technologies Aircraft) со спектрометрической аппаратурой для съемки в инфракрасном, ультрафиолетовом и видимом диапазоне спектра, а также фотокамерами высокого разрешения и видеокамерами стандарта HDTV. Самолет FISTA из 412-го испытательного крыла на авиабазе Эдвардс дежурил на высоте 11900 м. Одной из целей этого эксперимента было сравнить вход в атмосферу капсулы Genesis с метеоритами аналогичного размера. Ранее самолет FISTA привлекался для наблюдения метеорного потока Леониды.

После захвата вертолет доставляет капсулу на армейский полигон Дагуэй в том же штате Юта. Там, на армейской авиабазе Майкл, она передается в руки NASA для транспортировки в специализированную лабораторию в Космическом центре имени Кеннеди.

Подобные операции были частым явлением в 1960-е и 1970-е годы, когда с орбиты возвратилось примерно 350 капсул с пленкой американских разведывательных спутников. Однако такие аппараты не летают уже почти 20 лет, и соответствующие службы в ВВС давно ликвидированы за ненадобностью. Поэтому к операции по подхвату капсулы были привлечены частные фирмы Vertigo Inc. из городка Лейк-Эльсинор и South Coast Helicopters из города Санта-Ана в Калифорнии, которые подготовили два вертолета Eurocopter Astar 350-B2 и два экипажа из трех человек каждый: пилот, руководитель операции и мастер по полезному грузу. Их «обычная» работа – головокружительные трюковые съемки для голливудских блокбастеров. К подхвату капсулы Genesis’а они готовились 5 лет.

Итак, стояла прекрасная безоблачная погода – казалось, все должно сложиться успешно. В 15:25 UTC два вертолета (красный Vertigo и синий South Coast – запасной) поднялись в воздух и в сопровождении военного вертолета Blackhawk направились к «месту прибытия». В 15:42 UTC пилот основного вертолета доложил, что их экипаж находится в трех минутах полета от расчетного «поста дежурства».

И вот наконец капсула вошла в атмосферу Земли: это произошло на высоте 122 км в 15:52:47 UTC, всего на секунду позже запланированного. Примерно через две минуты должен был раскрыться вытяжной парашют, но этого не случилось… Капсула быстро кувыркалась, и никакого парашюта не было видно. Вертолетчикам ничего не оставалось, как «проводить» ее до земли. В 15:58 UTC возвращаемая капсула диаметром 1.52 м и массой 190 кг на большой скорости врезалась в Землю…

Не все так плохо, как кажется на первый взгляд

Крушение произошло в точке 40°07’40’’с.ш., 113°30’29’’з.д. в самом центре полигона, недалеко от местной достопримечательности – Гранитного пика. В районе падения не было никаких построек и поселений, никто не пострадал. Капсула наполовину зарылась в грунт.

Ученые осторожно извлекают ловушку с образцами солнечного ветра

Вертолеты, которые так и не смогли принять участие в спасении капсулы, приземлились вблизи нее через 17 минут после падения. Членов экипажей предупредили, что им следует быть очень осторожными: пирозаряд, который должен был ввести вытяжной парашют, мог находиться в заряженном состоянии и представлять опасность. Предварительный осмотр подтвердил: парашютная система действительно не была приведена в действие.
Через некоторое время прибыла основная группа специалистов для того, чтобы обезвредить капсулу и извлечь ее из земли. До этого трудно было понять, насколько сильно она повреждена и есть ли какая-нибудь надежда извлечь из разбитого аппарата те образцы, ради которых было затрачено 260 млн $ и почти три года полета. Рой Хаггард из Vertigo Inc., который в числе девяти вертолетчиков первым подошел к капсуле, утверждал, что все не настолько плачевно, как показалось на первый взгляд: «Для такой скорости удара повреждений оказалось на удивление мало. Насколько я мог видеть, капсула проникла в грунт примерно на 50% своего диаметра. Корпус лопнул и появилась трещина примерно в 8 см. Я мог видеть внутри научный контейнер, и он, кажется, тоже имеет небольшую трещину».

Ионный концентратор. 4й сегмент поврежден

Работа с осколками сапфировых ловушек

Обезвреживание пирозаряда и аккумуляторной батареи, из которой мог идти сернистый газ, и обследование капсулы продолжались несколько часов. В 20:04 UTC руководители спасательной операции приняли решение извлечь капсулу из земли с помощью совков и транспортировать ее в «чистую комнату». Однако первым делом из нее извлекли контейнер с бесценными образцами, завернули в специальную пленку и 9 сентября в 03:05 UTC (по местному времени – вечером 8 сентября) доставили в специализированное помещение на территории армейской авиабазы Майкл полигона Дагуэй. Контейнер очистили от грязи и пыли и утром 9 сентября передали ученым. Уже в этот день они выразили осторожную надежду: кажется, доставленные столь варварским способом образцы все же позволят найти ответы на поставленные вопросы.

Далее раз в неделю участники проекта Genesis публиковали отчет о результатах своей работы, и эти отчеты раз от раза становились более оптимистичными. Главной новостью за 10 сентября было то, что сравнительно мало пострадал ионный концентратор – место раздельного хранения изотопов кислорода 16O, 17O и 18O. Определение их соотношения в солнечном веществе было главной задачей Genesis, так как это позволит проверить ряд теорий о роли кислорода в формировании Солнечной системы. Из четырех сегментов концентратора два точно были на месте, и все четыре казались целыми. Второй приоритет миссии – это изотопы азота, знания о которых нужны для понимания образования атмосфер планет. Данные о них «откладывались» в золотой фольге на дне и стенках концентратора, и эта фольга также оказалась неповрежденной. Фольга на внутренней стороне крышки капсулы, куда «попадали» другие изотопы, оказалась загрязнена, но 3/4 ее можно было использовать. А вот четыре коллекторные пластины с шестиугольными ловушками сильно пострадали.

Позолоченная фольга с крышки контейнера

Сортировка образцов

Все готово к отправке в Хьюстон

После первичного осмотра контейнер положили «вверх ногами», на крышку, и, постепенно разрезая стенку, извлекали его содержимое. Так, 12 сентября удалось вытащить половинку сапфировой ловушки – самый крупный на тот момент фрагмент. К 16 сентября удалось выяснить, что три из четырех сегментов ионного концентратора совершенно целы, а от четвертого остался один довольно крупный кусок и один поменьше. «Когда я увидела это, мое сердце затрепетало, – призналась Айлин Стансбери, помощник директора Центра Джонсона по исследованию астроматериалов. – Это означало, что мы преодолели самую большую трудность».

20 сентября сотрудники JPL привезли специально изготовленный фиксатор, и с его помощью из контейнера «одним куском» вытащили четыре коллекторные пластины. На верхней из них было найдено несколько крупных кусков шестиугольных ловушек, а одна из них оказалась целой. Позднее удалось найти еще несколько почти целых ловушек из чистого сапфира и сапфира с покрытием, а также круглую ловушку из металлического стекла и погнутую, но целую алюминиевую ловушку.

К 23 сентября первый элемент проекта Genesis – фольга из крышки контейнера – был отправлен из Дагуэя в Беркли, в Лабораторию космических наук, в адрес Нисидзуми Кунихико. А к 30 сентября разборка контейнера и его содержимого была закончена, и материалы готовили к отправке в Хьюстон, в Космический центр имени Джонсона. Каждый найденный кусочек был сфотографирован, получил свой собственный идентификационный номер и транспортировочную сумку.

Как сказал 8 сентября администратор NASA Шон О’Киф, «этот аппарат был разработан таким образом, что предоставил нам наилучшие шансы спасти ценный научный груз». Действительно, прочность возвращаемой капсулы оказалась выше всяких похвал. Про контейнер с образцами говорили, что он может быть поврежден даже в том случае, если вертолеты не смогут подхватить капсулу и она приземлится на парашюте. И вот – удар о землю с 500-кратной перегрузкой, и все-таки многое уцелело!

Навигаторы миссии Genesis также заслуживают всяческих похвал: капсула была выведена на расчетную траекторию и направлена точно в заданный район. Это очень важное достижение, которое можно, например, считать успешным экспериментом в интересах доставки марсианского грунта.

Следует отметить, что на случай непредвиденных обстоятельств – к примеру, если аппарат подходит к Земле по нерасчетной траектории, или если не пройдет отделение капсулы от КА, или, наконец, если на полигоне в Юте будет плохая погода, – команда «Генезиса» была готова к переводу станции на резервную орбиту с возвращением к Земле через 6 месяцев, 17 марта 2005 г. Маневр предусматривалось провести на отметке T-210 мин до входа в верхние слои атмосферы.

Такой маневр, но уже без возвращаемой капсулы, был выполнен 8 сентября. В настоящее время Genesis сопровождает Землю, удаляясь от нее не более чем на 1 млн км. (Такую траекторию, по-видимому, нельзя назвать ни гелиоцентрической орбитой, ни геоцентрической, но позже, вероятно, аппарат все же уйдет от Земли и будет обращаться вокруг Солнца.) Оставшиеся на его борту мониторы ионов и электронов могли бы еще послужить науке. В 2003 г. соответствующее предложение – т.н. миссия Exodus – обсуждалось и было отвергнуто, так как предполагаемый научный выход не оправдывает финансовых затрат. Будет ли изменено это решение, пока не известно.

Задачи проекта Genesis     КА Genesis (в буквальном переводе означает «происхождение») был запущен 8 августа 2001 г. РН Delta 2 (вариант 7326), в ноябре 2001 г. достиг т.н. точки либрации L1 (1.5 млн км в направлении от Земли к Солнцу) и переведен на гало-орбиту вокруг нее. Genesis выполнял сбор частиц солнечного ветра с 3 декабря 2001 г. по 1 апреля 2004 г., и их общая масса составила всего 20–30 микрограммов. Для сбора образцов аппарат использовал пять коллекторных пластин диаметром около 1 м, расположенных в алюминиевом контейнере научной аппаратуры, со специальными ловушками из алмаза, сапфира, золота, кремния, алюминия и др. Ловушки были выполнены в виде 55 шестиугольных ячеек диаметром около 10 см. Пластины захватывали частицы, испускаемые Солнцем в виде солнечного ветра различных типов (медленного, быстрого и порождаемого солнечными вспышками), в частности ионы гелия, неона, азота и кислорода.       В состав научной аппаратуры «Генезиса» также входили мониторы ионов и электронов и ионный концентратор, предназначенный для сортировки «необходимых» ионов, в частности изотопов кислорода 16О, 17О и 18О. Определение соотношения между этими изотопами в веществе Солнца являлось одной из главных задач миссии Genesis; это должно «пролить свет» на историю возникновения Солнца, планет и малых тел Солнечной системы. (Более подробная информация о миссии Genesis изложена в НК №10, 2001.)

По материалам NASA, JPL

Сразу же после крушения капсулы NASA объявила о создании специальной комиссии, которая займется расследованием причин аварии. Председателем комиссии был назначен д-р Майкл Рышкевич (Michael Ryschkewitsch), руководитель директората прикладной техники и технологии Центра космических полетов им. Годдарда. Перед комиссией были поставлены следующие задачи: собрать всю информацию о ходе спуска капсулы, проанализировать все факты, установить возможные причины и факторы, повлекшие за собой аварию, а также дать рекомендации в целях предотвращения подобных происшествий в будущем. В состав комиссии вошли эксперты из NASA и других правительственных агентств. Отчет о проведенном расследовании причин аварии должен быть представлен в штаб-квартиру NASA в середине ноября 2004 г.

   < ВЕРНУТЬСЯ