В предыдущих материалах мы уже рассказали о первых японцах на орбите и японской луннной программе. Третья статья в нашем цикле о японской космической программе посвящена миссии «Хаябуса». Пожалуй, эту миссию можно назвать одной из самых интересных в космической программе Японии.

Большой полет к малой планете

Как вы помните из предыдущих статей нашего цикла, размах японской космической программы, несмотря на техническую развитость страны, значительно уступал советской, американской, а потом и китайской программам. Это же касалось, да и касается, и исследований планет Солнечной системы. Особняком стоит миссия «Хаябуса», в рамках которой японский космический аппарат осуществил то, что до этого не осуществлял ни один аппарат, созданный руками человека, – сближение с астероидом, забор проб грунта и доставка их на Землю.

Астероиды – «малые планеты» Солнечной системы. Наши читатели, интересующиеся астрономией и космонавтикой, наверняка знают, что основная их масса в Солнечной системе сконцентрирована в т.н. «поясе астероидов», расположенном между Марсом и Юпитером. Они не приобрели сферической формы, а по внешнему виду зачастую больше всего похожи на огромные фасолины или картофелины, серого цвета, покрытые, подобно Луне, кратерами разного размера. Естественно, из-за небольшого размера и большого количества астероидов, их изучение с Земли и даже орбиты Земли – задача не очень простая и очень кропотливая. В результате, об астероидах мы знаем не так много, в основном, наши знания ограничиваются теми сведениями, которые удалось получить о самых крупных из них.

Япония объектом своих исследований выбрала астероид Итокава. Причем выбран он был не сразу. Идея полета к астероиду была впервые озвучена Японским авиакосмическим агентством в 1996 г. К тому времени освоение космоса уже перестало быть делом престижа и соперничества стран между собой, а потому организовать столь дорогостоящую экспедицию в чисто научных целях было невозможно. В итоге японцы пришли к соломонову решению: миссия будет осуществлена не только с научной целью, но и с целью демонстрации всему миру достижений японских технологий. Возможностей была масса: демонстрация наработок в области реактивного движения, сверхдальней связи, системы ориентирования и т.д. 

Изначальной целью миссии был астероид Нереус, небольшое небесное тело, всего 1-2 км в диаметре. Старт планировался на январь 2002 г. Однако в планы вмешался так хорошо знакомый любому жителю постсоветского пространства фактор нехватки финансирования – Япония как раз переживала период рецессии. В итоге пришлось вести переговоры о сотрудничестве с США, а значит, переносить старт на более позднее время. В 1999 г. было объявлено, что вместо Нереуса выбрана запасная цель – совсем маленький астероид с обозначением 1989 ML и номером 10302 – из-за своих малых размеров он не имел даже названия. Но и на этом поиски цели не прекратились. В августе 2000 г. было объявлено, что запуск в очередной раз перенесен, на 24 ноября 2002 г., а в качестве цели выбран открытый японскими астрономами в 1998 г. крохотный астероид Итокава, всего 0,5 км в диаметре. Астероид был назван в честь Хидэо Итокавы, легенды авиаракетостроения Страны Восходящего Солнца, своего рода «японского Королёва». Во время Второй мировой войны молодой инженер Итокава трудился в конструкторском бюро Накадзимы. В частности он в основном спроектировал истребитель Ки-43 «Хаябуса», один из самых удачных боевых самолетов, созданных Японией.

 

Как выглядел «Сокол»

В итоге для выполнения сформулированной с таким трудом задачи был создан аппарат, названный изначально безликой аббревиатурой MUSES-C. После успешного выведения на орбиту ему было присвоено название «Хаябуса», что означает «Сокол», а точнее, «Сапсан». Устроен был аппарат примерно так:

Он имел классическую форму параллелепипеда, с двумя солнечными батареями. Маршевые двигатели были разработаны довольно известной в России корпорацией NEC, и были не химическими, а ионными: ионизированный газ (ксенон) разгонялся электрическим полем и выбрасывался через сопла. Впрочем, были и обычные химические двигатели – они использовались как маневровые и были разработаны Mitsubishi Heavy Industries. Система сверхдальней связи разработана была Fujitsu, компанией, опять же, хорошо известной в нашей стране.

Заметным элементом конструкции был «хобот», предназначенный для основной цели миссии аппарата – забора грунта. Грунт затем помещался в крошечную (около 40 см) капсулу, которая должна была вернуться на Землю после возвращения «Хаябусы» к орбите нашей планеты. Но, пожалуй, самое интересное – тот факт, что на борту аппарата имелся миниатюрный (весом всего 500 г) аппарат для перемещения по поверхности астероида, названный «Минерва». 

 

Туда и обратно

Полет начался штатно. 9 мая (!) 2003г. аппарат отправился в полет к астероиду. Вывод на орбиту Земли прошел нормально, как и полет к Итокаве, до которого «Хаябуса» долетел к 2005 г.: 12 сентября станцию от поверхности Итокавы отделяли всего 12 километров.

До этого момента серьезных проблем вроде бы не наблюдалось. Летом 2005 г. из строя вышел один из гироскопов, помогавших определять положение «Хаябусы» в пространстве, но оставшихся двух вполне хватало для штатного продолжения полета. Аппарат приблизился к поверхности астероида и начал сложные маневры над ней, фотографируя космическое тело. 

На этом этапе 5 октября из строя вышел второй гироскоп. С одним оставшимся гироскопом автоматическое маневрирование аппарата стало невозможным, и стало понятно, что маневры придется осуществлять с помощью двигателей по командам с Земли. 4 ноября началось пробное снижение к поверхности астероида – ученые хотели попробовать произвести забор грунта. К сожалению, ситуация довольно быстро вышла из-под контроля. У аппарата сбилась ориентация на светлые точки поверхности, по которым определялась его высота над ней. Из-за резких толчков, вызванных ручным управлением, перезагрузился бортовой компьютер, а после перезагрузки «выдал» ошибку навигации. 9 ноября попытку повторили, сближение прошло успешно, но оказалось, что в районе сближения на поверхности имеются крупные булыжники и скалы, и забор грунта невозможен. Зато во время этого сближения получилось сделать детальные фотографии поверхности Итокавы. Позднее по ним была составлена довольно подробная карта астероида:

Между тем, неприятности продолжались. 12 ноября «Хаябуса» по уже отработанной технологии приблизился к астероиду и попытался сбросить на его поверхность «Минерву». Но, видимо, что-то пошло не так – предполагается, что ученые неправильно оценили высоту, на которой находился аппарат. В результате связь с «Минервой» была потеряна сразу после сброса. До сих пор неясно, что же с ней случилось, однако эксперты предполагают, что она просто «отскочила» в открытый космос. 20 ноября «Хаябуса» опять приблизился к поверхности астероида. Он сбросил имевшуюся на борту табличку с именами 877490 землян из 149 стран, пожелавших таким образом запечатлеть свои имена в вечности, и начал программу забора грунта. Однако не сработали датчики касания, и ученые «ударили» аппарат об астероид. 

Наконец, 26 ноября все вроде бы получилось, и, судя по данным телеметрической системы, забор грунта состоялся. Однако при отдалении от поверхности Итокавы отказала двигательная система. Предположительно, это было вызвано утечкой топлива, случившейся при ударе аппарата о поверхность 20 ноября. В итоге аппарат удалился от поверхности астероида, но начал хаотично вращаться, потерял ориентацию на Землю и канал связи. Тогда же возникли опасения, что забор грунта прошел не полностью, и капсула может вернуться пустой, но тогда это уже казалось не такой уж большой проблемой – стоял вопрос о выживаемости аппарата.

В январе-феврале 2006 г. японские ученые скрупулезно караулили редкие случаи установления связи с аварийной станцией. Работала только часть систем телеметрии. В итоге к марту 2006 г. удалось в основном передать на «Хаябусу» аварийные команды стабилизации и новое программное обеспечение для компьютера. Однако сразу возвратить аппарат к Земле было уже невозможно из-за того, что было упущено время, когда Итокава и Земля находились на оптимальной для аппарата траектории. «Хаябусу» пришлось перевести в «спящий режим» и к Земле он отправился только 25 апреля 2007 г., имея только три работающих маршевых двигателя из четырех. В ноябре 2009 г. их осталось только два, имелись периодические перебои со связью, но изрядно потрепанный «Хаябуса» уже уверенно летел к Земле.

 

Мягкая посадка

22 мая уже 2010 года произошла последняя корректировка курса. 13 июня «Хаябуса» сгорел в атмосфере Земли, успев прицельно отстрелить капсулу, которая благополучно приземлилась на полигоне Вумера в Австралии. 

Долгое время были сомнения, есть ли в капсуле грунт с астероида. Говорилось даже, что вероятность этого – не более 20%. Косвенно подтверждая опасения, японские ученые хранили гробовое молчание. Спустя пять месяцев было объявлено, что образцы грунта все же есть и что японские ученые приступили к их изучению. 

Несмотря на целый ряд ЧП, японцам удалось осуществить очень сложную задачу. «Хаябуса» стал шестым аппаратом в истории человечества, который смог в автоматическом режиме доставить на Землю образцы грунта с другого небесного тела. До него это сделали «Луна-16», «Луна-20», «Луна-24», «Генезис» и «Стардаст».

Егор Бочаров