Модель спускаемого аппарата «Скиапарелли» на фоне представителей Европейского космического агентства, которые объясняют его аварию. Фото: Kai Pfaffenbach/Reuters
Фотографии кучи марсианского грунта на месте посадки спускаемого аппарата «Скиапарелли» оставили мало места для сомнений. Аппарат Европейского космического агентства, который должен был отработать новую технологию мягкой посадки, врезался в поверхность и, возможно, взорвался.
Печальные события 19 октября 2016 года стали болезненным ударом, но инженеры ЕКА вновь и вновь оживляют «Скиапарелли» в компьютерной симуляции, пытаясь понять причины неудачи.
«Скиапарелли» был составной частью космического аппарата «Экзомарс», запущенного 14 марта 2016 года с Байконура.
Монтаж и установка комплекса на Протон−М
Он отделился от орбитального модуля «Трейс Гас Орбитер» (ТГО) при подлёте к Марсу 16 октября в в 14:42 UTC.
Хроника аварии
Программа мягкой посадки. Иллюстрация: ЕКА
19 октября «Скиапарелли» вошёл в атмосферу Марса на скорости 21 000 км/ч. В течение 3-4 минут скорость снижалась путём аэродинамического торможения. Теплозащитный кожух в лобовой части медленно плавился и испарялся. На высоте 11 км, когда скорость уменьшилась до 1700 км/ч, над «Скиапарелли» развернулся парашют, а через 40 секунд была сброшена лобовая часть защитного кожуха с теплозащитным экраном.
В отличие от посадочного модуля «Бигль-2», который потерялся во время посадки 25 декабря 2003 года, «Скиапарелли» продолжал отправлять телеметрию на орбитальный аппарат во время спуска.
Предполагается, что спуск на парашюте прошёл штатно, но примерно за 50 секунд до ожидаемой посадки сигнал от «Скиапарелли» пропал.
21 октября ЕКА признало зонд потерянным. После анализа телеметрии ТГО инженеры выдвинули версию, что, возможно, отстрел парашюта произошёл несколько раньше запланированного, а двигатели мягкой посадки могли выключиться на слишком большой высоте.
Бортовой компьютер отключил двигатели
Посадка должна была продолжаться почти 6 минут. Научный руководитель проекта «Экзомарс» Хорхе Ваго (Jorge Vago) сказал, что первые неполадки начались через 4 минуты 41 секунду после входа в атмосферу. Выброс парашюта и защитного кожуха произошли раньше времени, а посадочные двигатели, которые должны были включиться на последние 30 секунд перед посадкой, отработали всего 3 секунды. После этого аппарат отключил двигатели, потому что бортовой компьютер решил, что посадка завершена.
Бортовой компьютер не только отключил двигатели после «успешной посадки», но и активировал работу научных инструментов на борту аппарата, приготовившись выполнять рабочие задачи по изучению погоды на поверхности: измерять электрические поля и концентрацию атмосферной пыли. «Я предполагаю, что в этот момент мы были ещё слишком высоко. И самый вероятный сценарий, что тогда мы просто упали на поверхность», — сказал Ваго.
Фотографии до и после посадки «Скиапарелли», сделанные орбитальным аппаратом Mars Reconnaissance Orbiter. Фото: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Судя по размеру ударного кратера на месте предполагаемого падения «Скиапарелли» (15−40 м), он упал с высоты 2−4 км и столкнулся с поверхностью на скорости более 300 км/ч.
Пока рано делать окончательные выводы, так что инженеры ЕКА лишь высказывают предположения. Руководитель солнечных и планетарных миссий ЕКА Андреа Акомаццо (Andrea Accomazzo) говорит, что причина ошибки компьютера связана или с программной ошибкой, или с проблемой совместимости разнородных данных от различных сенсоров.
Работа над ошибками перед «Экзомарс−2020»
Программу «Экзомарс−2016» Европейское космическое агентство организовало совместно с «Роскосмосом». Она предваряет миссию «Экзомарс−2020», когда учёные надеются посадить на поверхность более крупную научную станцию и марсоход. Там при посадке будут использоваться такие же сенсоры и программное обеспечение, что и у «Скиапарелли», российского и европейского производства.
Марсоход «Экзомарс−2020». Иллюстрация: ЕКА
Андреа Акомаццо считает, что если проблема в программной ошибке и сенсорах, то её будет относительно просто исправить. Судя по предварительным данным, аппаратная часть спускаемого модуля отработала нормально. И парашют, и теплозащитный кожух, и двигатели прошли тестирование и отработали в реальных условиях. Вероятно, проблема только в управлении. Акомаццо сказал, что перед запуском 2020 года аппаратуру тщательно перепроверят.
Но самое главное — найти источник программной ошибки, если в ней причина. Для этого группа инженеров использует виртуальный симулятор посадки спускаемого аппарата.
Вторая часть миссии «Экзомарс» уже переносилась с 2018 на 2020 год, так что никто не хочет сдвигать её ещё на два года. У проекта и так дефицит финансирования около €300 млн. Проблему будут решать на собрании министров стран Евросоюза в декабре 2016 года. Если бы «Скиапарелли» совершил мягкую посадку, то убедить министров было бы гораздо проще. С другой стороны, всё-таки зонд неплохо себя проявил. Он отлично работал и передавал данные, пока не упал. К орбитальному аппарату «Трейс Гас Орбитер» вообще никаких претензий: с декабря 2017 года он начнёт изучать марсианскую атмосферу на предмет биологических и геологических источников метана. Он также заработает как узел связи для марсохода в 2020 году. Так что, за некоторым исключением, миссию «Экзомарс−2016» можно считать успешной.
В конце концов, «Скиапарелли» был испытательным модулем. Гораздо лучше разбить испытательный модуль, чем дорогой марсоход. Да и кто вообще может представить космические экспедиции без аварий? В настоящее время на поверхности Марса работают только аппараты НАСА. Если Россия и ЕКА хотят присоединиться, то единственная возможность — рискнуть в 2020 году.
Марсоход «Экзомарс−2020» с научным комплексом Pasteur. Иллюстрация: ЕКА
