Первый зонд «Хаябуса» с честью преодолел множество проблем — выходили из строя маховики системы ориентации, один за другим отказывали двигатели, миниатюрный посадочный аппарат промахнулся, а устройство для сбора образцов не сработало как надо. Тем не менее полторы тысячи кусочков астероида Итокава все-таки были доставлены на Землю. У его последователя, «Хаябуса-2», отправившегося к астероиду Рюгу, дела пока что идут гораздо лучше. На минувшей неделе он впервые коснулся пробоотборником астероида, выстрелил в него танталовой пулей, и самой большой неприятностью стало касание раньше запланированного.
Фото с тренировочного снижения в октябре 2018, высота 21 м, фото JAXA
«Хаябуса-2» стартовал 3 декабря 2014, ровно год спустя совершил гравитационный маневр около Земли и прибыл к астероиду (162173) Рюгу 27 июля 2018, выйдя на рабочую орбиту высотой 20 км. 21 сентября были успешно сброшены на поверхность два ровера HIBOU и OWL (их правильнее назвать «попрыгунчиками», потому что они не ездят по поверхности, а прыгают), а 3 октября — посадочный аппарат MASCOT. По исходным планам первые попытки забора образцов астероида планировались осенью 2018, но их перенесли на этот год. И, после нескольких десятков репетиций, зонд наконец пошел на снижение 21 февраля.
Анимация кадров с навигационной камеры показывает этапы сближения с астероидом с высоты 20 км.
Посадка на астероид — непростое дело. Для того, чтобы она была точной, «Хаябуса-2» заранее сбросил прицельный маркер, видимый даже с рабочей высоты 20 км. Снизившись до высоты 500 м, аппарат по команде с Земли переходит на автономную навигацию. На высоте 45 м зонд зависает, переключается между лазерными дальномерами LIDAR -> LRF и ждет появления прицельного маркера в поле зрения камеры. Захватив маркер, «Хаябуса» спускается до 4,5 метров, поворачивается параллельно поверхности в месте посадки и касается ее пробоотборником. Ниже 50 метров пропадает телеметрия, и по тому, что происходит с аппаратом, можно следить только по эффекту Доплера — снижение и касание поверхности будут заметны по небольшим изменениям частоты сигнала с межпланетной станции.
Схема сближения, изображение JAXA
К месту посадки тоже есть определенные требования. Прежде всего, по техническим ограничениям ориентации антенн и солнечных батарей нельзя, чтобы широта места посадки была больше 30°. Далее, уклон местности не должен превышать 30°. В районе посадки недопустимы камни выше 70 см. Ну и, наконец, температура поверхности не может превышать 97°С, чтобы не перегреть приборы. В результате по интегральной оценке безопасности у астероида появилась четко видимая полоса на экваторе, куда садиться было безопасней.
Здесь и далее изображения JAXA
Из 17 кандидатов на место посадки в итоге осталось три — основной L08 и два резервных L07 и M04.
В 3D-виде. Белая точка — прицельный маркер.
Для забора образцов на «Хаябусе» есть три «пушки». В двух из них заряжены пули из тантала весом 5 грамм. Они выстреливаются со скоростью 300 м/с, когда зонд касается пробоотборником поверхности, и выбрасывают частички астероида при ударе.
Анимация наземных испытаний.
А вот третий выстрел сложнее. Это полноценный снаряд с 4,5 кг взрывчатки и оболочкой из 2 кг меди. «Пушка» отделится от «Хаябусы» вместе с еще одним мини-спутником с камерой и выстрелит по астероиду, создав воронку глубиной примерно 2 метра.
Первая пушка с 5-граммовым снарядом выстрелила 21 февраля, второй и третий выстрел ожидаются в марте и апреле.
Похоже, что в опубликованном JAXA плане было указано последнее штатно возможное время касания астероида. Потому что в реальности зонд не стал ждать, а пошел на снижение практически без задержек и коснулся поверхности раньше запланированного. В автономном режиме, без телеметрии, он успешно коснулся поверхности (заметно по смещению частоты из-за эффекта Доплера).
Кадр трансляции
Затем зонд успешно отстрелялся по астероиду — повышение температуры в стволе первого орудия говорит об успешном выстреле.
Телеметрия вернулась на высоте примерно 1200 м. Последующий анализ показал, что выстрел и последовательность операций по забору образцов прошли успешно, и аппарат вернулся на рабочую высоту 20 км. После первого касания следы от двигателей на астероиде едва заметны, а самый эффектный третий выстрел ожидается уже в апреле.
Фото с тренировочного снижения в октябре 2018, высота 21 м, фото JAXA
Предыстория
«Хаябуса-2» стартовал 3 декабря 2014, ровно год спустя совершил гравитационный маневр около Земли и прибыл к астероиду (162173) Рюгу 27 июля 2018, выйдя на рабочую орбиту высотой 20 км. 21 сентября были успешно сброшены на поверхность два ровера HIBOU и OWL (их правильнее назвать «попрыгунчиками», потому что они не ездят по поверхности, а прыгают), а 3 октября — посадочный аппарат MASCOT. По исходным планам первые попытки забора образцов астероида планировались осенью 2018, но их перенесли на этот год. И, после нескольких десятков репетиций, зонд наконец пошел на снижение 21 февраля.
Анимация кадров с навигационной камеры показывает этапы сближения с астероидом с высоты 20 км.
Алгоритм и место посадки
Посадка на астероид — непростое дело. Для того, чтобы она была точной, «Хаябуса-2» заранее сбросил прицельный маркер, видимый даже с рабочей высоты 20 км. Снизившись до высоты 500 м, аппарат по команде с Земли переходит на автономную навигацию. На высоте 45 м зонд зависает, переключается между лазерными дальномерами LIDAR -> LRF и ждет появления прицельного маркера в поле зрения камеры. Захватив маркер, «Хаябуса» спускается до 4,5 метров, поворачивается параллельно поверхности в месте посадки и касается ее пробоотборником. Ниже 50 метров пропадает телеметрия, и по тому, что происходит с аппаратом, можно следить только по эффекту Доплера — снижение и касание поверхности будут заметны по небольшим изменениям частоты сигнала с межпланетной станции.
Схема сближения, изображение JAXA
К месту посадки тоже есть определенные требования. Прежде всего, по техническим ограничениям ориентации антенн и солнечных батарей нельзя, чтобы широта места посадки была больше 30°. Далее, уклон местности не должен превышать 30°. В районе посадки недопустимы камни выше 70 см. Ну и, наконец, температура поверхности не может превышать 97°С, чтобы не перегреть приборы. В результате по интегральной оценке безопасности у астероида появилась четко видимая полоса на экваторе, куда садиться было безопасней.
Здесь и далее изображения JAXA
Из 17 кандидатов на место посадки в итоге осталось три — основной L08 и два резервных L07 и M04.
В 3D-виде. Белая точка — прицельный маркер.
Мирные орудия
Для забора образцов на «Хаябусе» есть три «пушки». В двух из них заряжены пули из тантала весом 5 грамм. Они выстреливаются со скоростью 300 м/с, когда зонд касается пробоотборником поверхности, и выбрасывают частички астероида при ударе.
Анимация наземных испытаний.
А вот третий выстрел сложнее. Это полноценный снаряд с 4,5 кг взрывчатки и оболочкой из 2 кг меди. «Пушка» отделится от «Хаябусы» вместе с еще одним мини-спутником с камерой и выстрелит по астероиду, создав воронку глубиной примерно 2 метра.
Первая пушка с 5-граммовым снарядом выстрелила 21 февраля, второй и третий выстрел ожидаются в марте и апреле.
Первый пошел
Похоже, что в опубликованном JAXA плане было указано последнее штатно возможное время касания астероида. Потому что в реальности зонд не стал ждать, а пошел на снижение практически без задержек и коснулся поверхности раньше запланированного. В автономном режиме, без телеметрии, он успешно коснулся поверхности (заметно по смещению частоты из-за эффекта Доплера).
Кадр трансляции
Затем зонд успешно отстрелялся по астероиду — повышение температуры в стволе первого орудия говорит об успешном выстреле.
Телеметрия вернулась на высоте примерно 1200 м. Последующий анализ показал, что выстрел и последовательность операций по забору образцов прошли успешно, и аппарат вернулся на рабочую высоту 20 км. После первого касания следы от двигателей на астероиде едва заметны, а самый эффектный третий выстрел ожидается уже в апреле.
