Стартовавшая в марте 2016 года российско-европейская миссия «ЭкзоМарс» вскоре приступит к выполнению научной программы. Информация с межпланетной автоматической станции TGO (Trace Gas Orbiter) будет поступать на Землю, на расположенные в России 64-метровые антенны. О том, как настраивалась связь с Марсом и что ждет «ЭкзоМарс» после крушения модуля «Скиапарелли», «Ленте.ру» рассказал гендиректор Особого конструкторского бюро Московского энергетического института (ОКБ МЭИ, входит в состав холдинга «Российские космические системы») Александр Чеботарев.
«Лента.ру»: «ЭкзоМарс» — это попытка вернуться на Марс с помощью европейцев?
Планетарные исследования — фундаментальная наука, у нее нет границ. В отличие от прикладных технологий, которые задействованы в инструментах этой науки. Россия в рамках миссии «ЭкзоМарс», на мой взгляд, решает сразу две задачи — расширяет базу для работы ученых и приводит в тонус технологическую составляющую обеспечения миссий в дальний космос.
Александр Чеботарев
РКС
Основным участником со стороны России выступает Институт космических исследований РАН, мы обеспечиваем связь и управление аппаратом.
На Марсе мы изучаем Землю. Наша планета уникальна — нам не с чем сравнить ее, чтобы понять, какие этапы она прошла в своем формировании и как будет развиваться дальше. Изучение планет Солнечной системы позволит дать ответы на эти и многие другие вопросы.
Советскому Союзу не везло с марсианскими миссиями...
Это правда. Были неудачи на разных этапах миссий и по совершенно разным причинам.
И с модулем «Скиапарелли» все пошло не так, как хотелось.
Да. Во время неудачной посадки спускаемого аппарата «Скиапарелли» данные с его борта принимали станции дальней связи Европейского космического агентства (система ESTRACK), НАСА (система DSN) и российские наземные станции в Медвежьих Озерах и Калязине.
Первый сигнал с борта «Скиапарелли» мы приняли 16 октября, в момент его отделения от TGO. В день выхода на орбиту 19 октября сигнал был зарегистрирован на обеих антенных системах даже несмотря на не очень благоприятные условия.
Что случилось потом?
Аппарат начал посадку, мы получали с борта данные, но связь прервалась незадолго до запланированного времени касания поверхности. Информация, которую успел передать «Скиапарелли», и фотографии, полученные камерой высокого разрешения на борту американского аппарата Mars Reconnaissance Orbiter, указывают на то, что тормозной парашют отделился раньше, а тормозные двигатели проработали меньше, чем планировалось.
Место крушения «Скиапарелли»
ESA
Станция TGO на орбите Марса будет искать в атмосфере Красной планеты метан, спутник живых организмов, и составлять карту скоплений льда в грунте. Кроме того, этот аппарат — ретранслятор сигналов на Землю. Сейчас его задействуют для работы с американскими марсоходами, а в 2020 году в рамках продолжения программы «ЭкзоМарс» к ним присоединится долгоживущая автономная станция и марсоход.
Вы отвечаете за связь и управление миссией. Как это реализуется?
Мы участвуем в управлении «ЭкзоМарсом» с самого начала миссии. Во время полета аппарата к Марсу мы провели целую серию испытаний по интеграции работы наших систем с наземными средствами Европейского космического агентства (ЕКА). Общая идеология — максимально использовать возможности наземных средств для приема информации с Марса. Объем информации большой, а расстояние — от 50 миллионов до 400 миллионов километров. Передать на такую дальность существенный объем научных данных — очень непростая задача.
Сейчас станции ОКБ МЭИ работают в единой сети вместе со станциями в Перте, Куру, Цебреросе, Нью-Норсия и привлекаемыми станциями НАСА в Голдстоуне. С апреля по октябрь 2016 года российские наземные станции приема провели 36 тестовых сеансов связи.
Одновременно мы работали вместе с европейскими коллегами в рамках проекта по изучению кометы 67P/Чурюмова-Герасименко. В сентябре 2016 года мы со специалистами ЕКА принимали информацию с зонда «Розетта» при его контролируемом столкновении с кометой.
Как осуществлялся прием сигнала?
У нас есть мощные 64-метровые радиотелескопы ТНА-1500, расположенные в Медвежьих Озерах и Калязине. За последние годы мы провели их масштабную модернизацию и интеграцию в состав международного наземного комплекса приема данных и управления межпланетными миссиями. Сегодня мы можем работать с любыми аппаратами в дальнем космосе — российскими, европейскими или американскими.
В чем заключалась модернизация?
Станции в Медвежьих Озерах и Калязине были оснащены современным оборудованием, часть которого уникальна, поскольку производилась специально для этих объектов. В ходе работ мы полностью восстановили технический ресурс механических систем, была повышена точность отслеживания целеуказаний.
Наземная станция в Медвежьих Озерах
Фото: РКС
Для станции в Калязине завершается создание аппаратуры передачи сигнала на космический аппарат. Ранее эта станция могла обеспечивать только прием сигнала.
Насколько сложно работать с сигналами с Красной планеты?
Для наземных станций, расположенных в северном полушарии, Марс находится очень близко к горизонту — угол, под которым видна планета, не больше семи-восьми градусов, так что сигнал приходится принимать через очень протяженный слой атмосферы. Несмотря на это, наземной станции в Медвежьих Озерах удалось принять сигнал, который передавался через узконаправленную антенну.
Российским станциям работать сложнее, но мы хорошо подготовились. Уже на втором витке TGO вокруг Марса, когда аппарат вышел из радиотени планеты, мы вновь приняли с него сигнал одновременно с коллегами из США и Европы и уверенно принимали вплоть до момента выхода орбитального аппарата из зоны видимости наших средств. Это означало, что мы полностью готовы к работе.
Что сейчас происходит с TGO?
Наблюдения по научной программе TGO планируется проводить на низкой круговой орбите высотой около 400 километров над поверхностью Марса. Чтобы перейти на нее с изначальной высокоэллиптической орбиты, с декабря 2016 года по ноябрь 2017-го TGO постепенно тормозит об атмосферу.
Снимок поверхности Марса с TGO
ESA
Когда этот маневр будет завершен, начнется научная миссия. Наши наземные средства примут участие в управлении аппаратом, и мы будем наравне с европейцами получать с него все научные данные.
Вторая часть миссии «ЭкзоМарс» запланирована на 2020 год. Вы в этом участвуете?
Мы уже занимаемся этим. На европейском марсоходе будут установлены российские научные приборы: НПО имени С.А. Лавочкина разработает посадочную платформу, которая после схода марсохода будет работать как долгоживущая автономная станция. Для управления всем этим оборудованием и, главное, получения научных данных требуются хорошие каналы связи, для чего мы создаем новую станцию управления в Калязине.
Потребуются ли какие-то доработки существующих антенных систем?
Да, на базе тех же антенных систем, которые работают сейчас с TGO, создается российский сегмент наземного комплекса управления «ЭкзоМарс-2020». Основная станция управления разместится в Калязине, а в Медвежьих Озерах будет действовать резервная станция.
64-метровый радиотелескоп ТНА-1500 в Калязине
Фото: РКС
Мы уже приступили к этим работам. В этом году планируем закончить проектирование, а опытные образцы будут созданы к ноябрю 2019 года. После миссии «ЭкзоМарс» российские системы связи с дальним космосом будут полностью готовы к выполнению задач по управлению аппаратами не только в рамках лунной программы, но и в рамках любых миссий в дальнем космосе.
Опыт работы с европейцами очень полезен для нас. Мы многому у них научились, особенно в области организации работы.